大肠杆菌

命名

1885年，德国奥地利儿科医生特奥多尔·埃舍里希（Theodor Escherich，1857年11月29日—1911年2月15日）尝试找出霍乱病原时，他在健康人的粪便中分离出了这种生物，由于它存在于结肠（colon）中，便将其最初命名为“Bacterium coli commune”。

注：原核生物的早期分类根据其形状和运动性将其分为少数几个属，在当时Ernst Haeckel对原核生物界（Monera）已经存在细菌的分类。

在对细菌属（Bacterium）进行修订后，Migula于1895年将其重新归类为“Bacillus coli”，后来由Aldo Castellani和Albert John Chalmers将其重新分类为新创建的埃希氏菌属（Escherichia），以其最初的发现者的名字的屈折语尾而拉丁化命名，省略属名后也常以E. coli表记。

大肠杆菌属（Escherichia）属于为肠杆菌科，但肠杆菌科的学名不是“Escherichiaceae”，而是“Enterobacteriace”。

特征

大肠杆菌是一种两端钝圆、能运动、无芽孢的革兰氏阴性、兼性厌氧、杆状、大肠埃希氏菌属细菌，常见于小肠下部的温血生物。大多数大肠杆菌的菌株是无害的，无害的菌株是动物肠道中正常寄居菌，会制造维生素K、防止肠道中其他致病菌的生长，对人体有益。但其中很小一部分在一定条件下引起疾病，某些血清型（EPEC、ETEC等）大肠杆菌会在其宿主中引起严重的食物中毒，并且偶尔会导致产品召回的食品污染事件，这主要是由特定的菌毛抗原、致病性毒素等感染引起的，除胃肠道感染以外，还会引起尿道感染、关节炎、脑膜炎以及败血型感染等。

大肠杆菌经常透过粪便排放而散布到环境中，它们会在新鲜的粪便且氧气充足的环境中大量孳生约3天，之后菌数就会下降。

这种细菌可以在实验室环境中轻松、廉价地生长和培养，被广泛用于生物实验中基因复制和表现的宿主。大肠杆菌也是一种化学营养型，其化学成分确定的培养基必须包含碳源和能源。大肠杆菌是研究最广泛的原核模式生物，也是生物技术和微生物学领域的重要物种，在重组DNA的大部分工作中，它都是宿主生物。在有利的条件下，复制只需 20 分钟。

种类

• 按致病作用

按照国际公认的分类，主要有六个种类的大肠杆菌，即能够致使胃肠道感染的肠致病性大肠杆菌（enterotoxigenic E. coli，EPEC）、肠道产毒素性的大肠杆菌（enterotoxigenic E. coli，ETEC）、肠侵袭性大肠杆菌（enteroinvasive E. coli，EIEC）、肠出血性大肠杆菌（enterohemorrhagic E. coli，EHEC）、肠聚集性大肠杆菌（enteroaggregative E. coli，EAEC）以及近年来发现的肠产志贺样毒素同时具有一定侵袭力的大肠杆菌（ESIES），另外，还有能够致使尿道感染的尿道致病性的大肠杆菌（uropathogenic E. coli，UPEC），以及最新命名的肠道集聚性的黏附大肠杆菌（EAggEC）。

• 按溶血性

根据大肠杆菌的感染性状能否产生溶血素和有无溶血的能力，可将大肠杆菌分为两大类：即溶血性的大肠杆菌和非溶血性的大肠杆菌。

• 按产肠毒素性

根据大肠杆菌在感染过程中能否产生肠毒素的能力，可将大肠杆菌分为两大类：即产肠毒素性的大肠杆菌和非产肠毒素性的大肠杆菌。产肠毒素性的大肠杆菌是人和多种动物的任何感染性腹泻的重要病原，鉴定产肠毒素性的大肠杆菌主要是测定所分离大肠杆菌分泌的肠毒素的类型。除此之外，也可以根据大肠杆菌产生肠毒素的能力，结合其对不同肠毒素的敏感性，而将大肠杆菌分型，称为肠毒素型。

生物学特征

• 理化特性

大肠杆菌是短杆菌，两端呈钝圆形，革兰阴性。有时因环境不同，个别菌体出现近似球杆状或长丝状；大肠杆菌多是单一或两个存在，但不会排列呈长链形状；大多数的大肠杆菌菌株具有荚膜或微荚膜结构，但是不能形成芽孢；多数大肠杆菌菌株生长有菌毛，其中一些菌毛是针对宿主及其他的一些组织或细胞具有黏附作用的宿主特异性菌毛。

• 生化特性

大肠杆菌的生化代谢非常活跃。大肠杆菌可以发酵葡萄糖产酸、产气，个别菌株不产气，大肠杆菌还能发酵多种碳水化合物，也可以利用多种有机酸盐。大肠杆菌在常用的生化特性检测项目中，甲基红试验呈阳性，吲哚产生和乳糖发酵是阳性（个别菌株表现阴性），维-培试验是阴性，尿素酶和柠檬酸盐利用呈阴性（极个别菌株表现阳性），硝酸盐还原试验表现阳性，氧化酶表现阴性，氧化-发酵试验表现为F型。

• 致病作用特性

对人和多种动物来讲，由于病原大肠杆菌常常倾向具有一定的宿主特异性，对人有致病作用的菌株常常是很少引起动物的感染，反之亦然，据此可将病原大肠杆菌大致上将其划分为两种：即人病原大肠杆菌和动物病原大肠杆菌。动物的致泻性大肠杆菌已被明确的特征主要是类似于ETEC的菌株。UPEC是一群能够引起人的尿道感染最常见的病原大肠杆菌。尿道感染是很少独立存在于动物的大肠杆菌病中的感染症状。

流行病学特征

• 区域分布

大肠杆菌的发生与流行感染是呈世界性分布的，但大肠杆菌的流行性还是存在一定的区域分布特征的。这些区域分布的特征在人的大肠杆菌感染中表现的更明显些，最大的可能是因为与区域间经济条件和社会卫生状况等有一定联系的。

• 易感宿主

动物的大肠杆菌病可以发生在多种家畜、家禽、养殖经济动物以及其他陆生动物和某些水产动物，其中猪和鸡是最为易感的，而且危害十分严重。

• 发病季节

大肠杆菌在动物群体间的感染的季节发病特征不是非常明显。在一年四季猪均可发生，但只要是发生在猪的产仔期至断乳期，这与猪的易感日龄相关联。犊牛和羔羊多发生于冬季和春季。其他动物的大肠杆菌感染在常年均有发生，季节性不明显。

• 传染源与传播途径

人的大肠杆菌病的主要传染源是因为在胃肠道感染患者的粪便中有大量大肠杆菌病原菌排至体外构成的。大肠杆菌在人之间的传播途径多是通过粪-口这一传播途径，在一定的条件下可引起大肠杆菌病散发或流行。

检测方法

食品中的大肠杆菌进行快速准确的检测已成为了人们经常关注的问题。下面阐述食品中的大肠杆菌检测的方法及分析。

• 发酵法

这种方法主要是在44.5℃下的培养基上进行大肠杆菌的培养，该培养基含有荧光底物，需要培养24h。然后对荧光底物进行释放，需要采用葡萄糖醛酸进行，让培养基能够在紫外光的照射下发出荧光。采用这样的方式方法，还可以进行统计学估计原来样品中的菌落。主要步骤包括发酵、分离培养、二次发酵、显微镜观察等。

• 滤膜法

该方法主要过程：加入10mL左右的无菌水于滤器中，然后掺入一些无菌水进行清洁滤器的内壁，再进行过滤，将滤膜放在M-FC培养基中，两者之间不能够有气泡，然后进行密封，存放温度为44.5℃，存放时间约24h，直到大肠杆菌的菌群变成蓝色或蓝绿色。然后记录数据，估算每一单位的水溶液菌群数量，然后进行大肠杆菌量值的换算。

• 平板计数法

用无菌吸管吸取稀释度样品1mL，该样品与乳糖胆盐发酵类似，然后将其放入无菌培养皿中，再加入温度于45℃下的CDLJJD显色培养基中10mL的量，并进行培养皿中溶液均匀混合，可以通过快速转动培养皿的方式，等溶液凝固以后，加入5mL左右3，然后快速摇晃培养基，使其可以均匀覆盖平板表面，等其凝固以后，翻转培养基，在温度37℃中培养24h左右，然后观察其形态，颜色等变化。除此之外，平行设置两个稀释度培养基，步骤是先稀释样本，通过稀释后，微生物可以分散为单个细胞，然后进行一定环境条件下培养，直到其长成菌落为止，然后进行计算大肠杆菌的数量，通过稀释度和样本数量进行计算。

• 免疫磁珠法

该分离技术的主要原理是以磁珠为载体和抗体，进行抗体和磁珠的结合，然后通过磁力技术完成力学的移动，进而分离大肠杆菌。与其他分离细菌的方式相比，这样的方式方法具有一定的优点，该技术可以提升样本中病原性弧菌的检测成功率，并且免疫磁珠技术可以于不同菌种中对不同的微生物进行处理，进而在很大程度上提高检测效率。

• 自动化仪器检测法

主要是运用免疫自动化分析仪，该技术产生并运用于1970年。随着科技的发展和进步，自动化仪器检测技术应用非常广泛，并且操作起来非常方便，可以节约很多时间，其受干扰的程度较小，可以节省人力物力的投入，也可以提高检测的精确度。在现阶段的发展过程中，自动酶的免疫检测体系的应用非常广泛。

• ATP生物发光法

在近些年的发展过程中，生物发光技术应用很广泛，是一种比较快速的检测微生物的技术。在活性细胞中，ATP是其常见的能量代谢产，可以提供细胞生理活动过程中所需的能量。并且，该技术可以在生物体内可以在一定范围内保持一定的含量。食品中的大肠杆菌检测技术可以采用荧光光度的方法，因为生物体发光的原因是有荧光素酶的作用，产生了发光的效果。该物质来源于北美的萤火虫体内，可以催化荧光素的氧化作用，不过，该物质性质不稳定，可以对荧光进行快速分解。另外，该检测技术结果获得过程是非常快的，并且该设备携带方便，十分适用于现场检测。

高温消毒

可引起腹泻的致病性大肠杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌等普通细菌繁殖体，80℃热水需要5~10分钟、沸水需要2~5分钟才能杀灭。4

生物价值

大肠杆菌是现代生物学中研究最多的一种细菌，作为一种模式生物，其基因组序列已全部测出。用分子生物学方法在大肠杆菌得出的结论可用于其它生物的研究。此外，在生物工程中，大肠杆菌被广泛用于基因复制和表现的宿主。

致病事件

1996年，苏格兰威肖爆发大肠杆菌食物中毒事件，造成21人死亡。这一死亡人数在2011年H4型大肠杆菌疫情被超过，该事件与有机葫芦巴芽苗（fenugreek sprouts）有关，导致53人死亡。