大肠菌群中大肠杆菌的鉴别

大肠杆菌和大肠菌群是卫生状况的重要指示生物。有大量的生化试验可用于鉴别和鉴定这些生物。

微生物学产品经理

2008年8月，在美国发现受大肠杆菌污染的牛肉，引起全国范围的牛肉召回。这次污染的源头是一家有牛肉产品污染史的供应商。牛肉中大肠杆菌的常见来源是粪便污染的动物尸体、供水和/或其他卫生问题。即使在饮用水异常纯净的瑞士也会偶然有液肥造成的粪便污染情况发生。检测对于保持卫生至关重要。

大肠杆菌是一种需氧能运动的杆状革兰氏阴性肠道细菌，可以使乳糖和多种其他碳水化合物发酵（表3）。检测是可行的，因为这类细菌产生混合酸（例如乳酸、乙酸和甲酸）而使葡聚糖（D-葡萄糖）发酵，添加指示剂甲基红即可指示这种反应。还有许多其他检测方法来指示大肠杆菌的存在。例如，Voges和Proskauer发现了检测克雷伯氏菌和肠杆菌发酵葡萄糖时产生的乙偶姻和2,3-丁二醇的试验方法。这些研究人员发现，在碱性条件下，这两种化合物会将自身氧化成二乙酰。然后二乙酰与肌酸（胍衍生物）反应，产生粉红色化合物，或者与α-萘酚反应，呈樱桃红色。

表3.糖类鉴别试纸片（可提供含25片纸片的单个包装，或者10 x 25片圆片的包装）。符号说明：[+] = 阳性反应，黄色；[-] = 阴性反应

   有些其他特征酶也可以根据它们的相互作用被检测出来。色氨酸酶将色氨酸分解为丙酮酸、吲哚和氨，研究人员可以用试剂（Kovac和DMCA）检测吲哚的产生（图1）。ß-半乳糖苷酶的检测使用ONPG（2-硝基苯基-D-吡喃半乳糖苷），一种在酶切后会变为黄色的显色底物。此外，通过加入磺胺酸和α-萘胺，可以检测将硝酸盐还原成亚硝酸盐的能力，该反应生成红色沉淀（偶氮磺胺）。最后，赖氨酸通过赖氨酸脱羧酶被大肠杆菌降解为尸胺。因为这是碱性反应，指示剂（溴甲酚紫）将从黄色变为紫色。

图 1.Kovac吲哚反应（从左至右：空白，阴性，阳性）

图 2.TSI 琼脂：从左开始，第一管是不含菌种的培养基，第二管的底部及斜面上发生剧烈反应；左边第二管显示出大肠杆菌存在时的典型反应。

通过接种TSI琼脂斜面获得了令人感兴趣的鉴别结果。由于乳糖、蔗糖和葡萄糖的发酵过程中形成酸，pH水平通常下降。然而，在氧化脱羧这种情况中，是蛋白胨碱性产物，pH是升高的。酚红可指示这种增加，酚红在酸性环境中颜色从红橙色变为黄色；碱化后它会变成深红色。大肠杆菌在试管底部发生酸反应（黄色）和气体形成及在斜面上发生酸反应（黄色）。

表1列出了大肠杆菌的一些重要的生化反应。鉴别产品列于表 2和3中。