Бактериологический анализ воды

Бактериологический анализ воды — это метод анализа воды, позволяющий оценить количество присутствующих бактерий и, при необходимости, выяснить, к какому виду они относятся. Это представляет собой один из аспектов качества воды . Это микробиологическая аналитическая процедура, в которой используются образцы воды и по этим пробам определяется концентрация бактерий. На основании этих концентраций можно сделать выводы о пригодности воды для использования. Этот процесс используется, например, для регулярного подтверждения того, что вода безопасна для потребления человеком или что вода для купания и отдыха безопасна для использования.

Интерпретация и триггерные уровни действия для разных вод различаются в зависимости от использования воды. В то время как очень строгие уровни применяются к питьевой воде , более мягкие уровни применяются к морской воде для купания, где ожидается, что пользователи будут потреблять гораздо меньшие объемы воды.

Подход

Общей чертой всех этих рутинных процедур скрининга является то, что первичный анализ проводится для выявления индикаторных организмов, а не патогенов , которые могут вызывать беспокойство. Индикаторными организмами являются такие бактерии, как неспецифические колиформы , Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa , которые очень часто встречаются в кишечнике человека или животного и при обнаружении которых можно предположить наличие сточных вод . Индикаторные организмы используются потому, что даже при заражении человека более патогенными бактериями он все равно будет выделять во много миллионов раз больше индикаторных организмов, чем патогенов. Поэтому разумно предположить, что если уровни микроорганизмов-индикаторов низкие, то уровни патогенов будут намного ниже или вообще отсутствуют. Суждения о пригодности воды для использования основаны на очень обширных прецедентах и связаны с вероятностью того, что любая выборочная популяция бактерий окажется инфекционной с разумным статистическим уровнем достоверности. ^{[ нужна ссылка ]}

Анализ обычно проводят культуральными , биохимическими и иногда оптическими методами. Когда уровни индикаторных организмов превышают заранее установленные триггеры, можно провести специальный анализ на наличие патогенов, и их можно быстро обнаружить (при подозрении) с использованием конкретных методов культивирования или молекулярной биологии . ^[1]

Методологии

Наиболее надежными методами являются метод прямого подсчета чашек и метод мембранной фильтрации. Агар mEndo используется для мембранной фильтрации, а агар VRBA — для прямого подсчета на чашках. VRBA означает фиолетово-красный желчный агар. Среда, содержащая соли желчных кислот, которая способствует росту грамотрицательных бактерий и обладает ингибирующими свойствами в отношении грамположительных, хотя и не полностью подавляет их. ^{[ нужна ссылка ]}

Эти среды содержат лактозу, которая обычно ферментируется бактериями, ферментирующими лактозу, образуя колонии, которые можно идентифицировать и охарактеризовать. При ферментации лактозы образуются окрашенные колонии, а при ферментации без лактозы - бесцветные. Поскольку анализ всегда основан на очень маленькой пробе, взятой из очень большого объема воды, все методы основаны на статистических принципах. ^[2]

Метод нескольких трубок

Один из старейших методов называется методом нескольких трубок. ^[3] В этом методе отмеренную часть пробы (возможно, 10 мл) разбавляют 100 мл стерильной питательной среды, а затем аликвоту по 10 мл декантируют в каждую из десяти пробирок. Затем оставшиеся 10 мл снова разбавляют и процесс повторяют. В результате 5 разведений получается 50 пробирок, охватывающих диапазон разбавлений от 1:10 до 1:10000. ^{[ нужна ссылка ]}

Затем пробирки инкубируют при заданной температуре в течение определенного времени, и в конце процесса подсчитывают количество пробирок с ростом для каждого разведения. Затем статистические таблицы используются для определения концентрации организмов в исходном образце. Этот метод можно усовершенствовать, используя индикаторную среду, которая меняет цвет при наличии кислотообразующих веществ, а также включив крошечную перевернутую трубку, называемую трубкой Дарема в каждую пробирку для проб . Перевернутая трубка Дарема улавливает весь образующийся газ. Выделение газа при 37 градусах Цельсия является убедительным признаком присутствия Escherichia coli . ^{[ нужна ссылка ]}

АТФ-тестирование

АТФ -тест — это процесс быстрого измерения активности микроорганизмов в воде путем обнаружения аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ — это молекула, обнаруженная только внутри и вокруг живых клеток, и поэтому она дает прямой показатель биологической концентрации и здоровья. АТФ количественно определяется путем измерения света, образующегося в результате его реакции с встречающимся в природе ферментом люциферазой светлячков, с помощью люминометра . Количество производимого света прямо пропорционально количеству биологической энергии, присутствующей в образце. ^{[ нужна ссылка ]}

Тесты на АТФ второго поколения специально разработаны для применения в воде, сточных водах и промышленности, где по большей части образцы содержат различные компоненты, которые могут мешать анализу АТФ.

Количество тарелок

Метод подсчета на чашках основан на том, что бактерии выращивают колонию на питательной среде так, что колония становится видимой невооруженным глазом и можно подсчитать количество колоний на чашке. Чтобы быть эффективным, разведение исходного образца должно быть организовано так, чтобы в среднем выросло от 30 до 300 колоний целевой бактерии. Менее 30 колоний делает интерпретацию статистически необоснованной, тогда как более 300 колоний часто приводят к перекрытию колоний и неточности подсчета. Чтобы гарантировать образование соответствующего количества колоний, обычно культивируют несколько разведений. Этот подход широко используется для оценки эффективности очистки воды путем инактивации типичных микробных загрязнителей, таких как кишечная палочка, в соответствии с ASTM D5465. ^[4]^[5]

Лабораторная процедура включает серийные разведения образца (1:10, 1:100, 1:1000 и т. д.) в стерильной воде и культивирование их на питательном агаре в герметично закрывающейся чашке и инкубации. Типичные среды включают агар для подсчета на чашках для общего подсчета или агар МакКонки для подсчета грамотрицательных бактерий, таких как E. coli . Обычно один набор планшетов инкубируют при 22°С в течение 24 часов, а второй набор при 37°С в течение 24 часов. В состав питательного вещества обычно входят реагенты , которые препятствуют росту нецелевых организмов и позволяют легко идентифицировать целевой организм, часто по изменению цвета среды. Некоторые недавние методы включают флуоресцентный агент, что позволяет автоматизировать подсчет колоний. В конце инкубационного периода колонии подсчитывают на глаз. Эта процедура занимает несколько минут и не требует микроскопа, поскольку диаметр колоний обычно составляет несколько миллиметров. ^{[ нужна ссылка ]}

Мембранная фильтрация

Большинство современных лабораторий используют уточнение общего количества чашек, при котором серийные разведения образца фильтруются в вакууме через специально изготовленные мембранные фильтры , а эти фильтры сами помещаются на питательную среду внутри герметичных чашек. ^[6] В остальном методология аналогична обычному общему подсчету тарелок. На мембранах напечатана миллиметровая сетка, и ее можно надежно использовать для подсчета количества колоний под бинокулярным микроскопом. ^{[ нужна ссылка ]}

Метод заливной тарелки

Когда анализ ищет виды бактерий, которые плохо растут на воздухе, первоначальный анализ проводится путем смешивания серийных разведений образца с жидким питательным агаром, который затем разливается в бутылки, которые затем запечатываются и кладутся на бок, чтобы получить наклонный агар. поверхность. Колонии, развивающиеся в теле среды, можно подсчитать на глаз после инкубации. ^{[ нужна ссылка ]}

Общее количество колоний называют общим количеством жизнеспособных микроорганизмов (TVC). Единица измерения — КОЕ/мл (или колониеобразующие единицы на миллилитр) и относится к исходному образцу. Расчет производится путем умножения подсчитанного количества колоний на используемое разведение. ^{[ нужна ссылка ]}

Анализ патогенов

Когда в образцах обнаруживаются повышенные уровни индикаторных бактерий, часто проводится дальнейший анализ для поиска конкретных патогенных бактерий. Виды, обычно исследуемые в умеренной зоне, включают Salmonella typhi и Salmonella Typhimurium .В зависимости от вероятного источника загрязнения расследование может также распространяться на такие организмы, как Cryptosporidium spp .В тропических регионах анализ на холерный вибрион . также регулярно проводится ^{[ нужна ссылка ]}

Виды питательных сред, используемых в анализе

Агар МакКонки — это питательная среда, предназначенная для выращивания грамотрицательных бактерий и их окрашивания для ферментации лактозы. Он содержит соли желчных кислот (для подавления большинства грамположительных бактерий), краситель кристаллический фиолетовый (который также подавляет некоторые грамположительные бактерии), нейтральный красный краситель (окрашивает микробы, ферментирующие лактозу), лактозу и пептон . Альфред Теодор МакКонки разработал его, работая бактериологом в Королевской комиссии по удалению сточных вод в Соединенном Королевстве .

Эндо-агар содержит пептон, лактозу, дикалийфосфат , агар, сульфит натрия, основной фуксин и первоначально был разработан для выделения Salmonella typhi , но в настоящее время широко используется при анализе воды. Как и в агаре МакКонки, колиформные организмы ферментируют лактозу, и колонии становятся красными. Неферментирующие лактозу микроорганизмы образуют прозрачные бесцветные колонии на бледно-розовом фоне среды. ^[7]

Среда mFC используется в мембранной фильтрации и содержит селективные и дифференциальные агенты. К ним относятся розоловая кислота , подавляющая рост бактерий в целом, за исключением фекальных колиформ , соли желчных кислот ингибируют неэнтеральные бактерии, а анилиновый синий указывает на способность фекальных колиформ ферментировать лактозу до кислоты, что вызывает изменение pH в среде. ^[8]

Среда TYEA содержит триптон , дрожжевой экстракт , поваренную соль и L-арабинозу на литр стеклянной дистиллированной воды.вода и представляет собой неселективную среду, обычно культивируемую при двух температурах (22 и 36 °C) для определения общего уровня загрязнения (так называемого подсчета колоний).

См. также

Ссылки

^ Уильям Бенто, Университет Замбии +260972476538 ^{[ самостоятельный источник ]}
^ «Проверочные испытания производительности; системы быстрого мониторинга и обнаружения токсичности; обзор и анализ» . Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA), 2004 г.
^ Метод 1680: Фекальные колиформы в твердых биологических веществах с помощью процедур ферментации в нескольких пробирках (отчет). Утвержденные CWA методы микробиологических испытаний. Агентство по охране окружающей среды. Октябрь 2002 г. EPA 821-R-02-026.
^ Ханаор, Дориан А.Х.; Соррелл, Чарльз К. (2014). на песке _{«Смешанно-фазовые фотокатализаторы TiO 2} для обеззараживания воды». Передовые инженерные материалы . 16 (2): 248–254. arXiv : 1404.2652 . дои : 10.1002/адем.201300259 . S2CID 118571942 .
^ Ханаор, Д.; Микелацци, М.; Леонелли, К.; Соррелл, CC (2011). «Влияние условий обжига на свойства электрофоретически осажденных пленок диоксида титана на графитовых подложках» . Журнал Европейского керамического общества . 31 (15): 2877–2885. arXiv : 1303.2757 . doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2011.07.007 . S2CID 93406448 .
^ Метод 1106.1: Энтерококки в воде путем мембранной фильтрации с использованием агара с мембраной, энтерококками и эскулином (мЭ-ИФА) (отчет). Утвержденные CWA методы микробиологических испытаний. Агентство по охране окружающей среды. 2002. EPA 821-R-02-021.
^ Neogen Corporation, Лансинг, Мичиган (2011). «М-Эндо-агар (7724)». Информационный листок о продукте №. ПИ 7724, Ред. 1.
^ Геологическая служба США. Лаборатория водной микробиологии Огайо, Колумбус, Огайо. (январь 2007 г.). «Метод агара mFC для фекальных колиформ». Аналитические методы.

[1] Уильям Бенто, Университет Замбии +260972476538 ^{[ самостоятельный источник ]}

[Performance_Verification_Testing-2] «Проверочные испытания производительности; системы быстрого мониторинга и обнаружения токсичности; обзор и анализ» . Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США (EPA), 2004 г.

[3] Метод 1680: Фекальные колиформы в твердых биологических веществах с помощью процедур ферментации в нескольких пробирках (отчет). Утвержденные CWA методы микробиологических испытаний. Агентство по охране окружающей среды. Октябрь 2002 г. EPA 821-R-02-026.

[4] Ханаор, Дориан А.Х.; Соррелл, Чарльз К. (2014). на песке _{«Смешанно-фазовые фотокатализаторы TiO 2} для обеззараживания воды». Передовые инженерные материалы . 16 (2): 248–254. arXiv : 1404.2652 . дои : 10.1002/адем.201300259 . S2CID 118571942 .

[5] Ханаор, Д.; Микелацци, М.; Леонелли, К.; Соррелл, CC (2011). «Влияние условий обжига на свойства электрофоретически осажденных пленок диоксида титана на графитовых подложках» . Журнал Европейского керамического общества . 31 (15): 2877–2885. arXiv : 1303.2757 . doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2011.07.007 . S2CID 93406448 .

[6] Метод 1106.1: Энтерококки в воде путем мембранной фильтрации с использованием агара с мембраной, энтерококками и эскулином (мЭ-ИФА) (отчет). Утвержденные CWA методы микробиологических испытаний. Агентство по охране окружающей среды. 2002. EPA 821-R-02-021.

[7] Neogen Corporation, Лансинг, Мичиган (2011). «М-Эндо-агар (7724)». Информационный листок о продукте №. ПИ 7724, Ред. 1.

[8] Геологическая служба США. Лаборатория водной микробиологии Огайо, Колумбус, Огайо. (январь 2007 г.). «Метод агара mFC для фекальных колиформ». Аналитические методы.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]