大肠杆菌与大肠菌群的分化

来源:Jvo Siegrist,AnalytiX Volume 8 Article 5

 大肠杆菌和大肠菌群是卫生状况的重要指示生物。有大量的生化测试可用于分化和鉴定这些生物。

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。该次污染的发源地原来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。即使在瑞士,饮用水异常纯净,也会偶然有液体粪便污染的情况发生。检测对于保持卫生至关重要。

大肠杆菌是一种需氧、棒状、运动、革兰氏阴性肠道细菌,可以发酵乳糖和多种其他碳水化合物(见表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-丁二醇的测试方法。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。
 

生物 (ATCC) 侧金盏花醇 阿拉伯糖 纤维二糖 葡聚糖 半乳糖醇 果糖 半乳糖
  55876 80372 56481 63367 73044 53901 89608
 
弗氏柠檬酸杆菌(8090) - - + + + - + + - -     + +
产气肠杆菌(13048) + + + + + + + + - - + + + +
大肠杆菌(25922) - - + + - - + + - - + + + +
肺炎克雷伯氏菌(13883) + + + + + + + + - - + + + +
  肌醇 乳糖 麦芽糖 甘露醇 甘露糖 蜜二糖 棉子糖
  89614 28816 77653 94438 94445 93196 94226
 
弗氏柠檬酸杆菌(8090) - - + + + + + + + + - - - -
产气肠杆菌(13048) + + + + + + + + + + + + + +
大肠杆菌(25922) - - + + + + + + + + + + - -
肺炎克雷伯氏菌(13883) + + + + + + + + + + + + + +
  鼠李糖 水杨苷 山梨糖醇 蔗糖 海藻糖 木糖    
  93999 92971 93998 94309 92961 07411    
     
弗氏柠檬酸杆菌(8090) + + - - + + + + + + + +    
产气肠杆菌(13048) + + + + + + + + + + + +    
大肠杆菌(25922) + + - - + + - - + + + +    
肺炎克雷伯氏菌(13883) + + + + + + + + + + + +    

表3. 碳水化合物分化圆片(可提供含25片圆片的单个包装,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。色氨酸酶将色氨酸切割成丙酮酸、吲哚和氨,研究人员可以用试剂(Kovac和DMCA)检测吲哚的产生(见图1)。β-半乳糖苷酶用ONPG(2-硝基苯基-β-D-吡喃半乳糖苷)检测,这是一种切割后变黄的生色底物。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。
 

Kovac吲哚反应(从左至右:空白,阴性,阳性)

图1. Kovac吲哚反应(从左至右:空白,阴性,阳性) 

 

TSI 琼脂:从左开始,第一个管是没有生物的培养基,第二个管是在管的低部及斜面上发生剧烈反应。左边第二个管显示出存在大肠杆菌生物时的典型反应。

图2. TSI 琼脂:从左开始,第一个管是没有生物的培养基,第二个管是在管的低部及斜面上发生剧烈反应。左边第二个管显示出存在大肠杆菌生物时的典型反应。

通过接种 TSI 琼脂斜面获得了令人感兴趣的分化结果。由于在乳糖、蔗糖和葡萄糖的发酵过程中形成酸,因此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。苯酚红表明了这种增加,苯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。大肠杆菌显示出酸反应(黄色),并且在试管底部形成气体,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。可用于分化的Sigma-Aldrich产品列于表23中。
 

生化测试 反应
过氧化氢酶 +
柠檬酸盐的利用(Simmon柠檬酸盐琼脂,85463 -
TSI 琼脂(44940 AG/A
明胶液化(营养明胶,70151 -
吲哚生产 +
硝酸盐还原 +
脲酶(尿素肉汤,51463;或者克里斯滕森的尿素琼脂,27048 -
Voges-Proskaur -
甲基红 +
推定试验(十二烷基硫酸盐肉汤,17349 +
苯丙氨酸脱氨酶(苯丙氨酸琼脂,78052 -
运动性(SIM培养基,85438;或者胰蛋白胨琼脂,93655 +
赖氨酸(LD肉汤,66304 +
ONPG(β-半乳糖苷酶) +
氧化酶 -

表1. 大肠杆菌的生化反应。符号说明:AG/A:在试管底部有酸(黄色)和气体生成,在斜面上有酸生成(黄色)。
 

货号 名称 描述 包装规格
75554 氨肽酶测试 用于检测微生物中的L-丙氨酸-氨肽酶。它几乎完全在革兰氏阴性微生物中发现。 每包50个
29333 Barritt试剂A 这些试剂用于Voges-Proskauer测试,检测乙偶姻产物。 100 ml
39442 Barritt试剂B 通过细菌培养。 100 ml
88597 过氧化氢酶测试 用于检测过氧化氢酶和过氧化物酶的试剂。 100 ml
05686 DMACA吲哚圆片 检测色氨酸酶活性。 每包50个
49825 DMACA试剂   50 mL
96343 HybriScan®D 大肠杆菌 用于对水和食品样品中的大肠杆菌进行基于基因的检测和鉴定。 96个测试
60983 Kovac吲哚试剂 大肠杆菌能够将色氨酸分解为吲哚和α-氨基丙酸。所列试剂能够检测吲哚。67309含有异戊醇作为溶剂,而60983含有正丁醇作为溶剂。两种配方都比含有戊醇的旧配方更稳定。 100 ml
67309 Kovac吲哚试剂   100 ml
78719 Kovac试纸   每包25个
08714 甲基红溶液 根据葡萄糖产生的酸水平(高/低/无)分化细菌。 100 ml
38497 硝酸盐试剂A 用于检测细菌还原硝酸盐的试剂、圆片和试剂盒。 100 ml
39441 硝酸盐试剂B   100 ml
51138 硝酸盐试剂圆片试剂盒   每包50个
73426 硝酸盐还原测试   每包1个
07689 O’Meara试剂 用于Voges-Proskauer测试,检测细菌培养产生的乙偶姻。 100 ml
49940 ONPG圆片 测试β-半乳糖苷酶 每包50个
07345 Gaby-Hadley氧化酶试剂A 用于检测微生物细胞色素氧化酶活性的试剂、圆片和试纸,是革兰氏阴性菌的重要分化步骤。 100 ml
07817 Gaby-Hadley氧化酶试剂B   100 ml
18502 Gordon-McLeod氧化酶试剂   100 ml
40560 氧化酶试纸   每包100个
70439 氧化酶试验   每包50个

表2. 用于分化和鉴定的测试及试剂
 

 材料