疏水格滤膜（HGMF）MPN值计数法：原理、计算与应用

疏水格滤膜法，全称为 Hydrophobic Grid Membrane Filter method，简称 HGMF，是一种将膜过滤技术、菌落培养和最可能数统计思想结合起来的微生物计数方法。该方法最早由 Sharpe 等研究者在20世纪70年代发展完善，后来被用于食品、水样及其他样品中的需氧菌、大肠菌群、沙门氏菌、李斯特菌等微生物检测。与普通平板计数法相比，HGMF 最大的特点是滤膜表面被疏水网格分割成大量小方格，菌体被截留在各自小格中生长，从而减少菌落蔓延和融合，便于对较高菌量样品进行计数。

一、HGMF 的基本结构与计数思想

典型的 HGMF 滤膜为带有黑色疏水网格的方形膜，常见规格为40×40个小格，共1600个小格。样品经过滤后，微生物被截留在滤膜表面。培养过程中，疏水格线可限制菌落向相邻小格扩展，使每个小格成为相对独立的培养单元。

培养结束后，观察每个小格是否有目标微生物生长。如果使用普通培养基，可统计出现菌落生长的小格；如果使用显色或鉴别培养基，则统计出现特征颜色、荧光或其他阳性反应的小格。需要注意的是，一个阳性小格内可能来源于一个或多个微生物细胞、孢子或细胞团，因此 HGMF 统计的不是传统意义上的“菌落数”，而是根据阳性小格数量推算样品中的最可能生长单位数。

二、为什么 HGMF 采用 MPN 计算？

普通平板计数通常直接统计菌落数，前提是一个菌落大致来源于一个菌落形成单位。但在 HGMF 中，同一个小格内可能落入多个微生物繁殖体，培养后这些繁殖体可能形成一个融合的阳性区域。此时，如果只按“一个阳性格等于一个菌落”计算，就会低估实际菌数。

因此，HGMF 采用概率统计方法进行换算。其基本逻辑是：样品中的微生物随机分布到固定数量的小格中，部分小格无菌生长，部分小格阳性。阳性小格越多，说明原始样品中的生长单位越多。通过阳性小格数和总小格数，可以估算滤膜上的最可能生长单位数。

三、HGMF 的 MPN 计算公式

HGMF 常用计算公式如下：

MPN生长单位数 = N × ln［N ÷（N - x）］

其中：

若需要换算为样品中的微生物浓度，还需结合过滤体积和稀释倍数：

样品浓度 = MPN生长单位数 × 稀释倍数 ÷ 过滤体积

例如，某1600格滤膜培养后有800个小格呈阳性，则：

MPN = 1600 × ln［1600 ÷（1600 - 800）］
= 1600 × ln2
≈ 1109 个生长单位/滤膜

若过滤体积为1 mL，样品未经稀释，则结果约为1109 MPN/mL。若样品经过10倍稀释，则结果应乘以10，即约为1.1×10^4 MPN/mL。

四、HGMF 与普通平板计数的区别

HGMF 并不是简单地“数格子代替数菌落”，而是以阳性小格的占有情况推算生长单位数量。因此在报告结果时，应明确说明采用的是 HGMF-MPN 方法，而不宜直接将阳性小格数等同于菌落数。

五、合理计数范围与读数注意事项

对于1600格 HGMF 滤膜，通常认为在阳性小格数量适中的情况下结果较可靠。若阳性小格太少，随机误差较大；若阳性小格接近全部阳性，阴性小格数量过少，计算结果会迅速放大，准确性下降。一般而言，当约一半小格呈阳性时，统计稳定性较好；若全部或几乎全部小格阳性，应重新选择更高稀释度的样品进行检测。

实际操作中还应注意以下几点：滤膜铺放应平整，避免气泡和皱褶；样品过滤前应充分混匀，必要时进行适当稀释；培养基应与目标菌检测目的相匹配；显色反应、荧光反应或选择性反应应按方法规定判读，避免将非目标菌或背景菌误判为阳性。对于人工读数困难的样品，可采用图像分析或自动计数设备，以减少疲劳导致的读数误差。

六、HGMF 在食品微生物检测中的应用

HGMF 曾被用于食品中需氧嗜温菌、大肠菌群、沙门氏菌、李斯特菌等微生物的检测或筛查。其优势在于能够处理较大体积样品，减少普通平板法中菌落融合的问题，并且滤膜网格排列规则，适合与自动化读数设备结合。

对于食品样品，特别是含颗粒、脂肪或蛋白质较多的样品，过滤前处理非常重要。若样品悬液过滤性差，可能造成滤膜堵塞，影响微生物截留和结果准确性。实际检测中可根据标准方法要求进行均质、稀释、预过滤或必要的酶处理，但这些处理不能影响目标菌的存活和检出。

七、与微量滴定板 MPN 法的关系

HGMF-MPN 法和微量滴定板 MPN 法都属于基于阳性反应数量进行概率估算的方法。不同的是，HGMF 以滤膜小格为独立单元，而微量滴定板法以孔为独立单元。若目标微生物生长后能引起培养基颜色、荧光或浊度变化，则可通过微量滴定板或专用定量盘进行自动判读。

例如，Quanti-Tray 与 Colilert 系统常用于总大肠菌群和大肠埃希氏菌的 MPN 检测。该类系统的核心同样是将样品分配到多个独立反应单元中，培养后根据阳性单元数量查表或计算MPN值。与HGMF相比，微量滴定板或定量盘操作更偏向液体反应体系，而HGMF则更接近膜过滤和平板培养体系。

八、小结

疏水格滤膜（HGMF）MPN值计数法是一种兼具膜过滤、选择性培养和概率统计特点的微生物计数方法。它通过疏水网格限制菌落扩散，将“阳性小格数”换算为样品中的最可能生长单位数，特别适合需要减少稀释梯度、避免菌落融合或开展自动化判读的检测场景。

在实际应用中，HGMF 的关键不只是读数，更在于样品前处理、培养基选择、阳性判定标准和MPN换算的规范性。只有在方法条件明确、计数范围合理、判读标准一致的前提下，HGMF-MPN结果才具有良好的可比性和可靠性。