水體中大腸桿菌的檢測分析新方法初探

摘 要：眾所周知，作為水質衛生學的重要指標，大腸桿菌在檢測水質環境的中有著極為關鍵的作用。飲用大腸桿菌污染的水質會對生命健康帶來嚴重的危害，所以應嚴密檢測水體尤其是深井水中的大腸桿菌，這對有效防止疾病傳播，保護人身健康有著非常重要的意義。本文主要從大腸桿菌的特性及傳統檢測方法入手，重點分析了近年來大腸桿菌檢測的新發展，盡可能在較短時間內快速檢測出水體中的大腸桿菌。

關鍵詞：深井水；大腸桿菌；檢測；新方法

引 言

隨著經濟的發展及人們生活水平的不斷提高，飲用水的安全問題越來越受到人們的關注。而作為人和動物腸道中數量最多的寄居菌，大腸桿菌在多數情況下不具有致病性，一旦致病性的大腸桿菌侵入體內，即可引起膽囊炎、腹瀉等疾病。所以，探究快速檢測大腸桿菌的新方法成為當前亟待解決的重要議題。

1 深井水中大腸桿菌的主要特征及傳統方法

1.1 深井水中大腸桿菌的主要特征

（1）大腸桿菌的生化特征。異養兼性厭氧型是大腸桿菌的主要代謝類型，其能夠發酵出麥芽糖、乳糖、葡萄糖等多種糖，并產氣、產酸。大腸桿菌的代謝活動能夠有效抑制腸道內分解蛋白質的微生物生長，從而降低對人體的危害。同時，其還能夠合成人體多必須的某些維生素，原料就是來自大腸的內容物，比如維生素B和K。

（2）大腸桿菌的培養特性。大家都知道，大腸桿菌的代謝合成能力很強，特別是在含有無機鹽、銨鹽、葡糖糖等的普通培養基上長勢良好。37℃是大腸桿菌生產最適合的溫度，但是在在42～44℃條件下，也可以生存，總體來說，15～46℃是其生長的溫度范圍。以品紅亞硫酸鈉培養基平板上的菌落形態為例：一種為具有金屬光澤的菌落，一般為紫紅色；一種為不帶或者稍帶金屬光澤的菌落，一般為深紅色；另一種為中心色比較深的菌落，一般為淡紅色。

（3）大腸桿菌的致病性。一般情況下，對于人類及多數動物來說，大腸桿菌屬于正常的寄居菌，通常無致病性。一旦當某些血清型的大腸桿菌入侵人體時，就會引發如腹膜炎、膽囊炎、膀胱炎等一系列的感染。依據不同生物學特性可將大腸桿菌的致病性分為五種，分別是：腸產毒性大腸桿菌、腸出血性大腸軒菌、腸侵襲性大腸桿菌、腸站附性大腸桿菌以及致病性大腸桿菌。

1.2 大腸桿菌傳統的檢測方法

傳統檢測大腸桿菌的方法主要有濾膜法、平板計數法以及多管發酵法三種類型，這些檢測方法是經過長期實踐總結出來的，是全球大多數國家都推薦使用的標準檢測技術，也是我國國家標準中規定的檢測大腸桿菌的標準方法。然而這些傳統常規的檢測方法操作過程及其復雜、工作量大、鑒定周期長，已然無法滿足當前大量樣品的檢測需要，所以加強對大腸桿菌檢測新方法的探究勢在必行。

2 深井水中大腸桿菌快速檢測新方法

2.1 基于免疫分析學的快速檢測技術

（1）熒光免疫檢測技術即FIA。這項技術主要將熒光素當作標記物，并使其作用于抗原（抗體）上，當融合對應的抗體（抗原）時，即可通過熒光分光光度檢測其強度，從而推算出需要檢測物質的濃度。這種方法的靈敏度遠遠超過了放射性同位素標記所能達到的范圍，并且其還具有存儲時間長、準備標記物便利、無放射性污染、操作簡單、應用范圍廣泛等特點，是一種新型的大腸桿菌檢測方法。

（2）酶聯免疫吸附法即ELISA。該項技術主要將抗原（抗體）吸附在固相載體上，且對載體實行免疫酶染色，著色后，經過分析定量或者定性的有色產物量就可以檢測出樣品中待檢物質的含量。這種方法因其操作簡單、反應靈敏、特異性強、標記物穩定等優點使用非常廣泛。

（3）免疫膠體金標記法即OCGT。因其主要以膠體金作為標記物，以特異性抗原抗體反應為原理，以光鏡電鏡為技術手段對抗原（抗體）實施定性、定位甚至定量的新型大腸桿菌的檢測方法。

2.2 基于分子生物學技術的快速檢測技術

（1）聚合酶鏈反應技術即PCR。該項技術主要是由Cetus和Milius在1983年發明的可以在體外進行DNA快速擴增的一項技術。其產物可由熒光染色、標記探針、瓊脂糖凝膠電泳等雜交進行檢測，彌補了基因探針技術中存在的一系列問題。當前，用于檢測大腸桿菌的聚合酶鏈反應技術有很多種，其中主要以多重和實時定量為主，且發展速度較快。

（2）DNA探針技術。這項技術主要是利用合成的與大腸桿菌RNA或者DNA序列互補的探針，并和大腸桿菌實施原位雜交技術，在這類檢測與堅定過程中，應用最為普遍的就是16SrRNA探針。當前，美國的Gene TrakInc公司已經研發出專門轉對檢測大腸桿菌的DNA探針系統，并且已經商品化。我們都知道，應用聚合酶鏈反應來增加大腸桿菌的目標DNA，同時再用該探針進行雜交鑒定，而使用這項技術的好處就是在鑒定過程中不需要進行微生物分離培養，檢測時間短，最快可在一小時之內拿到檢測結果。就目前而言，這項技術主要用于食品及醫學臨床上的鑒定及檢測，在對深井水中的大腸桿菌檢測使用較少。

（3）基因芯片技術即Gene Chip。該項技術的應用原理為將各種基因寡核苷酸固定在芯片的表面，用聚合酶鏈反應擴增的微生物樣品DNA制作熒光標記探針，之后再與芯片上的寡核苷酸雜交，最后掃面芯片獲得樣品中某些特異性微生物的含量。Gene Chip主要用于大規模的獲取微生物含量的信息，其主要針對的是致病性的大腸桿菌，具有一定的高效性。當前，日本已經研發出商品化的大腸桿菌檢測芯，但僅限于研究，尚未普及使用。

2.3 其他大腸桿菌快速檢測的新技術

（1）生物傳感器。作為化學傳感器的一大類別，生物傳感器以生物活性單元為生物敏感基元，主要包括酶、微生物、抗原或者抗體、核酸等。將這些生物敏感基元與被檢測目標發生反應，并運用生物傳感器捕捉反應過程中產生的變化量，同時準確的將連續或者離散的電信號表達出來，進而獲得目標檢測物的濃度。

（2）自動化儀器，全稱為自動免疫測定分析儀，于上世紀七十年代誕生。最近幾年以來，自動免疫測定分析儀因其操作簡單、省時省力且具有較高的靈敏度和準確度被廣泛應用于臨床應用上。目前，流動性注射免疫分析法也就是FIIA被廣泛使用，這種方法主要是運用了非平衡態檢測原理，大大縮短了檢測時間，效果更加優于自動化和快速測定法。

（3）ATP生物發光法。該項技術主要利用了生物發光反應原理。在檢測過程中，生活發光的直接能源是ATP。眾所周知，ATP是有細菌細胞分解釋放出來的，且在有氧條件下，熒光素酶加速氧化形成熒光。熒光強度是與生物發光反應消耗的ATP呈正相關的，因此通過檢測釋放出來的ATP量就可以預算處活菌的數量。

（4）酶底物法。依據細菌在生存繁殖過程中釋放與合成水解酶的特性來選擇與之相應的指示劑和底物，共同配置成特定的培養基，并依據酶解反應后呈現出的熒光及顏色的變化來檢測目標水體中是否含有特定細菌。大量實踐表明，深井水大腸桿菌群在繁殖過程中能夠產生大量的β-半乳糖苷酶，而這些β-半乳糖苷酶經過分解產生的ONPG則會呈現黃色的培養液，同時利用大腸埃希氏菌產生的β-葡萄糖醛酸酶分解MUG促使培養液在366nm波長的紫外線下出現熒光的原理，來甄別樣品中大腸桿菌的含量。

3 結 語

水是生命之源，也是疾病傳播的介質。然而隨著經濟的發展，我國水污染問題日益嚴重，江河湖海甚至深井水都受到了不同程度的污染，微生物超標成為目前水體普遍存在的問題。大腸桿菌作為人和動物腸道中最常見的一種細菌，通常情況下不具有致病性，但是也有某類致病性大腸桿菌會通過水體侵入人體的某些部位，引發流行疾病。然而目前傳統檢測方法已然遠遠無法滿足當前水質檢測的需要，所以探求快速準確的大腸桿菌的檢測新方法刻不容緩。

參考文獻

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作者簡介：任艷（1976-），女，畢業于合肥聯合大學九三級化工系化工工藝專業，從事化驗員，供水水質檢測工作。