Coliformes fecales

En general, los niveles elevados de coliformes fecales alertan sobre fallos en el tratamiento del agua , una interrupción en la integridad del sistema de distribución y una posible contaminación con patógenos. Cuando los niveles son altos, puede existir un mayor riesgo de gastroenteritis transmitida por el agua . Las pruebas para detectar estas bacterias son económicas, fiables y rápidas (incubación de 1 día).

La presencia de coliformes fecales en ambientes acuáticos puede indicar que el agua ha sido contaminada con materia fecal humana o animal. Las bacterias coliformes fecales pueden ingresar a los ríos a través de la descarga directa de desechos de mamíferos y aves, de la escorrentía agrícola y pluvial , y de aguas residuales humanas . Sin embargo, su presencia también puede ser resultado de materia vegetal y efluentes de fábricas de pulpa o papel . ^{[ 1 ]}

En las aguas de Estados Unidos, Canadá y otros países, se monitorea la calidad del agua para proteger la salud pública. La contaminación bacteriana es uno de los contaminantes monitoreados. En Estados Unidos, el análisis de coliformes fecales es una de las nueve pruebas de calidad del agua que conforman la calificación general de la calidad del agua en un proceso utilizado por la EPA de Estados Unidos. El análisis de coliformes fecales solo debe utilizarse para evaluar la presencia de materia fecal en situaciones donde no se encuentran comúnmente coliformes fecales de origen no fecal. ^{[ 1 ]} La EPA ha aprobado varios métodos diferentes para analizar muestras de bacterias. ^{[ 4 ]}

Las bacterias se reproducen rápidamente si las condiciones son favorables para su crecimiento. La mayoría de las bacterias se desarrollan mejor en ambientes oscuros, cálidos y húmedos con alimento. Al cultivarse en medios sólidos, algunas bacterias forman colonias a medida que se multiplican, y estas pueden alcanzar un tamaño suficiente para ser visibles. Mediante el cultivo y el recuento de colonias de bacterias coliformes fecales a partir de una muestra de agua, se puede determinar la cantidad de bacterias presentes inicialmente.

La filtración por membrana es el método de elección para el análisis de coliformes fecales en agua. Las muestras a analizar se pasan a través de un filtro con un tamaño de poro específico (generalmente 0,45 micrómetros ). Los microorganismos presentes en el agua permanecen en la superficie del filtro. El filtro se coloca en una placa de Petri estéril con un medio selectivo ; se favorece el crecimiento de los organismos deseados, mientras que se suprimen otros organismos no objetivo. Cada célula se desarrolla en una colonia independiente, que se puede contar directamente, y se puede determinar el tamaño del inóculo inicial. Normalmente, se utilizan volúmenes de muestra de 100 ml para el análisis de agua y se filtran para lograr una densidad de colonias final deseada de entre 20 y 60 colonias por filtro. Las fuentes contaminadas pueden requerir dilución para lograr una membrana con recuento suficiente. El filtro se coloca en una placa de Petri que contiene agar M-FC y se incuba durante 24 horas a 44,5 °C (112,1 °F). Esta temperatura elevada provoca un choque térmico en las bacterias no fecales e inhibe su crecimiento. A medida que crecen las colonias de coliformes fecales, producen un ácido (mediante la fermentación de la lactosa) que reacciona con el colorante de anilina del agar, lo que da a las colonias su color azul.

Los métodos más recientes para la detección de coliformes se basan en sustratos enzimáticos específicos como indicadores de coliformes. Estos ensayos utilizan un azúcar unido a un colorante que, al reaccionar con la enzima beta-galactosidasa , produce un color característico. La enzima beta-galactosidasa es un marcador de coliformes en general y puede analizarse mediante la hidrólisis de glucósidos específicos de la enzima, como la o-nitrofenil-beta-D-galactosa. Los ensayos suelen incluir un segundo azúcar unido a un colorante diferente, que produce un producto fluorescente al reaccionar con la enzima beta-glucuronidasa. Dado que E. coli produce tanto beta-galactosidasa como beta-glucuronidasa , la combinación de dos colorantes permite diferenciar y cuantificar coliformes y E. coli en el mismo recipiente.

Más recientemente, la química de los compuestos de detección enzimática se ha actualizado de manera que el componente indicador sea redox activo, a diferencia del formato cromogénico más común, lo que permite detectar electroquímicamente bacterias indicadoras fecales como E. coli y E. faecalis sin ningún pretratamiento de la muestra. Dado que el color del compuesto de detección no tiene importancia, esto permite la detección en matrices de color intenso. ^{[ 5 ]}

En 1989, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) publicó su Regla de Coliformes Totales (TCR), que impuso cambios importantes en el monitoreo de los sistemas públicos de agua en todo el país. ^{[ 6 ]} Los requisitos de prueba de la TCR de 1989 fueron más exhaustivos que los anteriores. Se incrementó el número de pruebas rutinarias de coliformes, especialmente para las empresas de agua más pequeñas. La regulación también exigió pruebas repetidas automáticas de todas las fuentes que mostraran un resultado positivo de coliformes totales (conocido como monitoreo de agua de origen activado). En 2013, la EPA revisó la TCR, ^{[ 7 ]} con correcciones menores en 2014. ^{[ 8 ]}