str_20_21_22

Gatunek bakterii Escherichia coli należący do rodzaju Escherichia wcho-
dzi w skład rodziny Enterobacteriaceae, która została zaklasyfikowana
do rzędu bakterii właściwych Enterobacteriales. Bakterie E. coli po raz
pierwszy opisane zostały w roku 1885 przez Theodora Eschericha,
który wyizolował je z kału niemowlęcia i nazwał Bacterium coli commune.
Obecnie rodzaj Escherichia obejmuje drobnoustroje przyjmujące postać
krótkich, prostych, grubych pałeczek o wymiarach 1,1-1,5 x 2,0-6,0 μm,
Gram-ujemnych, względnie beztlenowych, nietworzące przetrwalników,
często ruchomych z ułożonymi perytrychalnie wiciami, które tylko
wyjątkowo wytwarzają otoczkę. W mikroskopie elektronowym wykazują
obecność fimbrii. Pod względem anatomicznym nie różnią się od
innych pałeczek Gram-ujemnych.

Bakterie E. coli są łatwe w hodowli w warunkach laboratoryjnych

i wykazują zdolność do wzrostu zarówno w warunkach tlenowych,
jak i beztlenowych. Rosną na zwykłych podłożach w zakresie tempe-
ratur od 20

C do 40

C, a na bulionie tworzą jednolite zmętnienie.

Zaliczane są do bakterii heterotroficznych, a ściślej do prototrofów,
ponieważ wykazują zdolność do wzrostu na podłożu zawierającym
poza wodą i solami mineralnymi tylko jeden związek organiczny,
np. glukozę.

Ze względu na optymalną temperaturę wzrostu klasyfikowane są

jako mezofile, przy czym mogą się rozwijać w temperaturze 7-45

Tolerują środowisko o pH w granicach 4,7-9,5, natomiast ich optimum
wynosi od 5,2 do 8,4.

Komórki E. coli odznaczają się zróżnicowaną wrażliwością na czyn-

niki fizyczne i chemiczne. Podwyższona temperatura szybko eliminuje
je ze środowiska. Przyjmuje się, że w temperaturze 60

C E. coli ginie

w ciągu 20 minut. Natomiast warunki chłodnicze (ok. 0

C) powodują

przedłużenie żywotności bakterii w wodzie do kilku miesięcy, a w kale
nawet do roku. Największą aktywność wobec pałeczek okrężnicy
wykazują: chloramfenikol, antybiotyki z grupy tetracyklin i leki ni-
trofuranowe oraz sulfonamidy.

Wpływ bakteriobójczego promieniowania ultrafioletowego zależy od

czasu, natężenia oraz długości fal. W związku z tym różna jest ilość
energii potrzebnej do wywołania tego samego efektu przy zastosowaniu
promieniowania o różnej długości fal. Najsilniejsze właściwości bakte-
riobójcze wykazują fale o długości od około 230 nm do 275 nm, a więc
fale absorbowane przez kwasy nukleinowe i białka. Promieniowanie UV
o długości fali 267,5 nm zabija 50% komórek E. coli przy natężeniu
88 erg/mm

, natomiast przy falach o długości 302 nm ten sam efekt

osiąga się dopiero przy natężeniu 3150 erg/mm

, a kiedy λ=315 nm

– przy 25 000 erg/mm

Bakterie E. coli fermentują glukozę, laktozę, maltozę i inne węglowo-

dany z wytworzeniem kwasu lub kwasu i gazu, a tryptofan redukują
do indolu. Wszystkie gatunki z rodzaju Escherichia redukują azotany
do azotynów, są one oksydazo-ujemne i katalazo-dodatnie.

Struktura antygenowa E. coli jest dość złożona. Wyróżnia się 3 ro-

dzaje antygenów: termostabilny antygen somatyczny O, termolabilne
antygeny rzęskowe H oraz otoczkowe (powierzchniowe) K.

Antygen somatyczny jest kompleksem wielocukrowo-białkowo-li-

pidowym o właściwościach podobnych do antygenu somatycznego
innych pałeczek Gram-ujemnych, stanowiąc najbardziej zewnętrzną
część lipopolisacharydowej ściany komórkowej. Cukrem określają-
cym swoistość serologiczną jest kolitoza. Antygeny O są odporne

dr inż. Paweł Satora

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
Akademia Rolnicza w Krakowie

Streszczenie
Dwuczęściowy artykuł poświęcony jest ogólnej charakterystyce bak-
terii Escherichia coli, a także metodom jej wykrywania w żywności.
W pierwszej części omówione zostały właściwości biochemiczne
tego mikroorganizmu na tle innych przedstawicieli rodziny Entero-
bacteriaceae oraz podział szczepów chorobotwórczych ze względu
na mechanizm ich oddziaływania na organizm człowieka. Druga
część artykułu obejmuje obecnie stosowane metody detekcji tych
bakterii, a także zasięg występowania patogenów w żywności.

Summary
This two-part article presents the general characteristics of
a bacterium Escherichia coli, as well as the methods for its detec-
tion in food. In the first part, the biochemical properties of this
microorganism compared with other Enterobacteriaceae bacteria
were discussed, the division of E. coli pathogenic strains for the
sake of the mechanism of pathogenicity and virulence factors was
showed. The second part includes currently applied methods for
E. coli detection and the range of occurrence in food.

Słowa kluczowe
Escherichia coli, serotyp O157, EHEC, podłoża chromogenne

Key words
Escherichia coli, serotype O157, EHEC, chromogenic media

Escherichia coli

– charakterystyka i wykrywanie

w żywności

Część I

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

/2007

na działanie ciepła i alkoholu, a ich przeciwciałami są głównie IgM.
Rozróżnia się około 150 odmian antygenu somatycznego, co w sche-
macie diagnostycznym stwarza 150 grup serologicznych pałeczek
okrężnicy.

Antygen powierzchniowy jest powiązany z antygenem soma-

tycznym komórki. Znajduje się na zewnątrz antygenów O, a także
u niektórych, choć nie wszystkich, bakterii z rodziny Enterobacteria-
ceae. Niektóre antygeny K są polisacharydami, co ma miejsce np.
u E. coli, a inne białkami. Obecnie poznano 100 różnych antygenów
powierzchniowych.

Antygen rzęskowy jest umiejscowiony na rzęskach i występuje u ru-

chomych form pałeczek okrężnicy. Zbudowany jest z białek, dlatego
stosunkowo łatwo ulega zniszczeniu w podwyższonej temperaturze
oraz pod wpływem alkoholu. W obrębie antygenu H wyróżnia się
50 odmian serologicznych.

Niektóre szczepy E. coli wytwarzają również antygen śluzowy (M),

zbudowany z wielocukrów.

Złożona budowa antygenowa umożliwiła podział E. coli na typy

serologiczne. Skład antygenu somatycznego określa grupę serolo-
giczną pałeczki okrężnicy, antygeny K i H zaś określają serotypy
w poszczególnych grupach. Istnieje korelacja pomiędzy właściwościami
chorobotwórczymi E. coli, a jego właściwościami antygenowymi. Na
podstawie tzw. serotypów chorobotwórczych określić można stopień
zjadliwości drobnoustroju. Tworzenie serogrup i serotypów, razem
z innymi informacjami, takimi jak biotyp, fagotyp czy produkcja
enterotoksyn, umożliwia obecnie odróżnianie szczepów mogących
powodować choroby zakaźne zwierząt i ludzi.

E. coli jako komensal i/lub patogen

W obrębie gatunku E. coli istnieje duża różnorodność typów, od
pożytecznych symbiontów poprzez nieszkodliwe komensale, do
niebezpiecznych patogenów ludzkich (tabela 3, s. 23). Bakterie E. coli,
zaliczane do bakterii grupy coli, występują w jelicie ludzi i stałociepl-
nych zwierząt, stanowiąc jego naturalną i symbiotyczną mikroflorę.
Uważa się, że około 0,1% ogólnej liczby bakterii jelita ludzi dorosłych
przypada na bakterie E. coli, a ich liczba w kale ludzkim waha się od
10

do 10

komórek/g. Większość szczepów E. coli występujących

w przewodzie pokarmowym pełni funkcję symbiontów lub komensali.
Biorą one udział w rozkładzie substancji pokarmowych i syntetyzują
związki egzogenne (witaminy z grupy B, K i C). Dzięki wytwarzaniu
bakteriocyn są także konkurentami dla bakterii chorobotwórczych.

Oprócz szczepów E. coli będących komensalami istnieją także pato-

genne szczepy, które powodują zatrucia pokarmowe i są odpowiedzial-
ne za powodowanie poważnych chorób, niekiedy śmiertelnych.

Także „normalne” niepatogenne szczepy pałeczki okrężnicy mogą

być przyczyną infekcji w przypadku obniżenia odporności organizmu.
Bakterie te stają się chorobotwórcze tylko wtedy, gdy dostaną się do
tkanek poza przewodem pokarmowym, zwłaszcza dróg moczowych
i żółciowych, płuc, otrzewnej, opon mózgowych, wywołując procesy
zapalne.

Kliniczne objawy zakażenia E. coli i innymi bakteriami jelitowymi

zależą od umiejscowienia w organizmie i nie dają się odróżnić na
podstawie objawów od zakażeń wywoływanych przez inne bakterie.

Wpływ E. coli na ludzki organizm znany jest od 1866 roku, w któ-

rym to roku Theodor Escherich powiązał infekcje układu moczowego
z patogennym działaniem tych bakterii.

Do chorób wywoływanych przez patogenne szczepy E. coli należą

m.in. biegunki (zwłaszcza u dzieci), krwotoczny nieżyt jelita grube-
go (HC), czerwonka, infekcje pęcherza moczowego i nerek, infekcje

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

/2007

ran chirurgicznych, posocznica, zespół hemolityczno-mocznicowy
(HUS), małopłytkowa plamica zakrzepowa (TTP), zapalenia płuc,
opon mózgowych i inne.

Bakterie E. coli uważa się za najczęstszą przyczynę zakażeń dróg

moczowych i są one odpowiedzialne za ok. 90% przypadków tego
rodzaju infekcji u młodych kobiet. Do objawów zakażenia należą:
częste oddawanie moczu, trudności w jego oddawaniu (ból), krwio-
mocz, a czasami obecność w nim ropy. Żaden z tych objawów nie
jest swoisty dla zakażenia pałeczką okrężnicy. Wynikiem infekcji dróg
moczowych może być bakteriemia z objawami posocznicy.

Jeśli mechanizmy obronne gospodarza są niewystarczające,

to E. coli może przedostać się do krwi i wywołać posocznicę.
Szczególnie wrażliwe bywają noworodki, ponieważ są pozbawione
przeciwciał IgM. E. coli jest jedną z głównych przyczyn zapalenia
opon mózgowych u niemowląt, wywołuje około 40% przypadków,
a ok. 75% szczepów E. coli izolowanych od chorych ma antygen
K1. Mechanizm zjadliwości związany z antygenem K1 nie jest do
końca poznany.

Piśmiennictwo
1. Bell C., Kyrkiades A.: Pathogenic Escherichia coli. [w:] Blackburn C.W.,

McClure P.J.: Foodborne pathogens. Hazards, risk analysis and control.
CRC Press, Cambridge 2002.

2. Betts G.D., Lyndon G., Brooks J.: Heat resistance of emerging fo-

odborne pathogens: Aeromonas hydrophila, Escherichia coli O157:H7,
Plesiomonas shigelloides and Yersinia enterocolitica. Technical Memo-
randum, 672, Campden Food & Drink Research Association,
Chipping Campden, 1993.

3. Bolton F.J., Crozier L., Williamson J.K.: Isolation of Escherichia coli

O157 from raw meat products. „Letters in Applied Microbiology”,
1996, 23, 317-321.

4. Czajkowska D.: Escherichia coli O157:H7 – chorobotwórczość i wykry-

wanie w produktach spożywczych. Materiały z Seminarium „Współ-
czesne zagrożenia mikrobiologiczne w żywności na wszystkich
etapach produkcji i obrotu”, 21-22, Warszawa − Miedzeszyn,
kwiecień 2005.

5. Doyle M.P., Schoeni J.L.: Isolation of Escherichia coli O157:H7 from

retail fresh meats and poultry. „Applied and Environmental Microbiol-
ogy”, 1997, 53 (10), 2394-2396.

6. Geissler K., Manafi M., Amoros I., Alonso J.L.: Quantitative deter-

mination of total coliforms and Escherichia coli in marine waters with
chromogenic and fluorogenic media. „Journal of Applied Microbiol-
ogy”, 2000, 88, 280-285.

7. Manafi M.: New developments in chromogenic and fluorogenic culture

media. „Interantional Journal of Food Microbiology”, 2000, 60,
205-218.

8. PN-ISO 16649-2:2004. Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzontal-

na metoda oznaczania liczby ß-glukuronidazo-dodatnich Escherichia
coli. Część 2: Metoda płytkowa w temperaturze 44°C z zastosowa-
niem 5-bromo-4-chloro-3-indolilo ß-D-glukuronidu.

9. PN-EN ISO 16654:2002. Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzon-

talna metoda wykrywania Escherichia coli 0157.

10. PN-ISO 7251:2006. Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzontalna

metoda wykrywania obecności i oznaczania liczby przypuszczalnych
Escherichia coli – Metoda najbardziej prawdopodobnej liczby.

11. Venkateswaran K., Murakoshi A., Satake M.: Comparison of commer-

cially available kits with standard methods for the detection of coliforms
and Escherichia coli in foods. „Appl. Environ. Microbiol.”, 1996, 62,
7, 2236-2243.

Cechy biochemiczne

Reakcja

Barwienie Grama

ujemna

Morfologia komórek

pałeczki

wielkość

1,1-1,5 x 2,0-6,0 μm

przetrwalniki

brak

ruchliwość

+ (ruchome z perytrychalnymi

rzęskami lub nieruchome)

Wzrost tlenowy

Wzrost beztlenowy

Optymalna temperatura wzrostu

Wytwarzanie katalazy

Wytwarzanie oksydazy

Fermentacja D-mannitolu

≥ 90% +

Fermentacja laktozy w 37

C i 44

≥ 90% +

powyżej 90% szczepów E. coli

fermentuje laktozę, jednak niektóre

szczepy (głównie EHEC) są typowo

laktozoujemne

Fermentacja D-adonitolu

≥ 90% -

Fermentacja D-glukozy

z wytworzeniem kwasu

Wytwarzanie indolu w 37

≥ 90% +

Wytwarzanie indolu w 44

≥ 90% +

wykrywanie indolu należy do ważnych

testów diagnostycznych rodziny

Enterobacteriaceae pozwalających

odróżnić rodzaj Escherichia od

pozostałych

Test z czerwienią metylową

≥ 90% +

Reakcja Voges-Proskauera (VP)

≥ 90% -

Wzrost na cytrynianie Simmonsa

≥ 90% -

Wytwarzanie ureazy

(podłoże Christiansena)

≥ 90% -

Dezaminacja fenyloalaniny

≥ 90% -

Dekarboksylacja lizyny

u 76-89% szczepów +

Produkcja H

S na podłożu TSI (podłoże

trójcukrowe z cytrynianem żelaza)

≥ 90% -

Wzrost na KCN

≥ 90% -

Rozkład żelatyny (w 22

≥ 90% -

Wytwarzanie gazu

około 90% +

Wytwarzanie β-galaktozydazy

98% +

Wytwarzanie β-glukuronidazy

99% +

Tabela 2. Właściwości biochemiczne bakterii Escherichia coli

Rodzaj

Ruchliw

ość

Wyk

orzy

anie

mocznik

Fermentacja

Wytwarzanie

Proteoliza

gluk

ozy

laktozy

indolu

acetoin

Escherichia

Klebsiella

Enterobacter

Serratia

Proteus

Citrobacter
Salmonella

Shigella

Erwinia

+
+
+
+
+

+
+
+
+
+
+
+
+
+

+
+
+

-
-

(+)

+
+
+
+
+

(+)

-
-

-
-
-

+
+

+
+
+

-
-
-
-

(+)

-
-

(+)

+
+

-
-
-

(+)

-
-
-

Tabela 1. Cechy diagnostyczne dla rodzajów w obrębie Enterobacteriaceae
(Schlegel, 1996)

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

/2007

Typ patogenny

E. coli

Przykłady grup

serologicznych

Interakcje pomiędzy

E. coli a gospodarzem

Okres

inkubacji

Czas trwania

choroby

Objawy

Czynniki

wirulencji

EPEC

(enteropatogenny)

O18ab, O18ac, O26, O44,

O55, O86, O111, O114,

O119, O125, O126, O127,

O128, O142, O157, O158

EPEC przyczepia się

do komórek nabłonka
jelitowego, powodując

zmiany w ich strukturze,

uszkadza je

17-72

godziny,

średnio 36 h

od 6 godzin

do 3 dni,

średnio

24 godziny

ostra biegunka u niemowląt,

ponadto gorączka, wymioty

i bóle brzucha; u dorosłych ostra,

wodnista biegunka ze znaczną

ilością śluzu, bez krwi, mdłości,

wymioty, skurcze brzucha, bóle

głowy, gorączka i dreszcze

intimina (gen eae),

białko Tir (gen Tir),

sygnalizacyjne

białka EspB, EspD,
enterotoksyna ESP

C, fimbrie BFP

VTEC (EHEC)

(werocytotoksyczny)

(enterokrwotoczny)

O2, O4, O5, O6, O15,

O18, O22, O23, O26:H11,
O55, O75, O91, O103:H2,

O104, O105, O111:NM,

O113:H21, O114, O117,

O118, O121, O128ab,

O145, O153, O157:H7,

O163, O168

EHEC przyczepia się

i wpływa na komórki

błony śluzowej jelita oraz

produkuje toksyny

2-9 dni,

średnio 4 dni

3-9 dni,

średnio 4 dni

biegunka, krwotoczny nieżyt jelita

grubego: nagły, ostry, skurczowy

ból brzucha, obfita, krwista

biegunka, wymioty, bez gorączki;
zespół hemolityczno-mocznicowy

(HUS)

werotoksyna VT1

i/lub VT2, fimbrie

BFP (geny bfp i per),

intimina (gen aea),

białko Tir (gen Tir),

białko Esp (gen esp)

ETEC

(enterotoksyczny)

O6, O15, O25, O27, O63,
O78, O115, O148, O153,

O159

ETEC przywiera do

nabłonka jelita cienkiego

i produkuje toksyny, które

oddziałują na komórki

błony śluzowej jelita

8-44 godzin,

średnio 26 h

3-19 dni

wodnista biegunka, niska

gorączka, skurcze brzucha,

nudności, apatia

enterotoksyny, w tym

werotoksyna VT

(VT1, VT2), ST (STa,

STb), EAST1, fimbrie

EIEC

(enteroinwazyjne)

O11, O28, O28ac, O29,

O112, O112ac, O115,

O121, O124, O135, O136,
O138, O143, O144, O147,

O152, O164, O167, O173

EIEC atakuje komórki

jelita grubego

i rozprzestrzenia się

z komórki na komórkę

8-24 godzin,

średnio 11 h

dni do tygodni

obfita, wodnista biegunka,

w mniejszym stopniu krwawo-

śluzowe biegunki, leukocyty

w stolcu, ponadto gorączka,

dreszcze, bóle głowy i mięśni,

skurcze brzucha, bolesne parcie

na stolec

inwazyjne geny

zlokalizowane na

dużych plazmidach

(140 MDa)

DAEC

(adherencyjne)

O1, O2, O15, O21, O75,

O126

zidentyfikowane

przyleganie do komórek

nabłonka zarówno za

pomocą fimbrii, jak i bez

nich

brak danych

nie są bliżej określone, wodnisty

stolec z domieszką śluzu,

gorączka, wymioty

zewnętrzne błonowe

białka wielkości

100 kDa,

fimbrie aida

EAggEC

(enteroagregujące)

O3, O4, O7, O9, O15, O21,
O44, O51, O59, O77, O78,

O86, O91, O92, O99,

O106, O111, O113, O125,

O126, O141, O146

EAggEC łączą się w grupy

na komórkach jelita

cienkiego i produkują

toksyny

7-22 godzin

dni do tygodni

wodna, śluzowata, wydzielnicza

biegunka, niska temperatura,

skąpe wymioty lub ich brak,

zdarzają się duże, krwawe stolce

wirulentne plazmidy

wielkości 65 MDa,

enterotoksyna

EAST1, toksyna Pet

(gen astA)

Tabela 3. Charakterystyka patogennych szczepów E. coli

 

Nowy spektrometr EDXRF
do oznaczania zawartości siarki
w produktach naftowych
zgodnie z normami
ASTM D4294-2007 i ISO 8754

PANalytical B.V.
Oddział w Polsce
Al. Jerozolimskie 195B
02-222 Warszawa
Tel. 22.5710369, 70, 71
Fax 22.5710004
www.panalytical.pl

 

laboratorium przemysłowe

Laboratorium |

/2007