Un coliforme fecal (británico: coliforme fecal ) es una bacteria gramnegativa , no esporulante , con forma de bastón y anaerobia facultativa . Las bacterias coliformes generalmente se originan en los intestinos de animales de sangre caliente. Los coliformes fecales son capaces de crecer en presencia de sales biliares o agentes de superficie similares, son oxidasa negativos y producen ácido y gas a partir de la lactosa en 48 horas a 44 ± 0,5 °C. [1] El término coliforme termotolerante es más correcto y está ganando aceptación en lugar de "coliforme fecal". [2]
Las bacterias coliformes incluyen géneros que se originan en las heces (por ejemplo, Escherichia , Enterobacter , Klebsiella , Citrobacter ). El ensayo de coliformes fecales está destinado a ser un indicador de contaminación fecal; más específicamente de E. coli , que es un microorganismo indicador de otros patógenos que pueden estar presentes en las heces. La presencia de coliformes fecales en el agua puede no ser directamente dañina y no necesariamente indica la presencia de heces. [1]
En general, los niveles elevados de coliformes fecales son una advertencia de un fallo en el tratamiento del agua , una rotura en la integridad del sistema de distribución y una posible contaminación con patógenos. Cuando los niveles son altos, puede haber un riesgo elevado de gastroenteritis transmitida por el agua . Las pruebas para detectar la bacteria son baratas, 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 de humanos u otros animales. Las bacterias coliformes fecales pueden ingresar a los ríos a través de la descarga directa de desechos de mamíferos y aves, de escorrentías agrícolas y pluviales , y de aguas residuales humanas . Sin embargo, su presencia también puede ser el resultado de material vegetal y efluentes de fábricas de pulpa o papel . [1]
Los sistemas sépticos domésticos defectuosos pueden permitir que los coliformes del efluente fluyan hacia el nivel freático , los acuíferos , las zanjas de drenaje y las aguas superficiales cercanas . Las conexiones de alcantarillado que están conectadas a las tuberías de drenaje pluvial también pueden permitir que las aguas residuales humanas lleguen a las aguas superficiales. Algunas ciudades industriales más antiguas, particularmente en el noreste y el medio oeste de los Estados Unidos , utilizan un sistema de alcantarillado combinado para manejar los desechos. Un alcantarillado combinado transporta tanto aguas residuales domésticas como aguas pluviales. Durante los períodos de fuertes lluvias, un alcantarillado combinado puede sobrecargarse y desbordarse a un arroyo o río cercano, evitando el tratamiento .
Las mascotas, especialmente los perros , pueden contribuir a la contaminación fecal de las aguas superficiales. Las escorrentías de caminos, estacionamientos y patios pueden llevar desechos animales a los arroyos a través de las alcantarillas pluviales. Las aves pueden ser una fuente importante de bacterias coliformes fecales. Los cisnes , los gansos , las gaviotas y otras aves acuáticas pueden elevar los recuentos bacterianos, especialmente en humedales , lagos , estanques y ríos.
Las prácticas agrícolas como permitir que el ganado paste cerca de cuerpos de agua, esparcir estiércol como fertilizante en los campos durante períodos húmedos, utilizar biosólidos de lodos de depuradora y permitir que el ganado abra sus puertas en los arroyos pueden contribuir a la contaminación por coliformes fecales.
Grandes cantidades de bacterias coliformes fecales en el agua no son dañinas según algunas autoridades, pero pueden indicar un mayor riesgo de presencia de patógenos en el agua. [3] Algunas enfermedades patógenas transmitidas por el agua que pueden coincidir con la contaminación por coliformes fecales incluyen infecciones de oído, disentería , fiebre tifoidea , gastroenteritis viral y bacteriana y hepatitis A.
La materia orgánica no tratada que contiene coliformes fecales puede ser perjudicial para el medio ambiente. La descomposición aeróbica de este material puede reducir los niveles de oxígeno disuelto si se vierte en ríos o vías fluviales. Esto puede reducir el nivel de oxígeno lo suficiente como para matar a los peces y otras formas de vida acuática. La reducción de coliformes fecales en las aguas residuales puede requerir el uso de cloro y otros productos químicos desinfectantes , o un tratamiento de desinfección por rayos ultravioleta. Estos materiales pueden matar los coliformes fecales y las bacterias patógenas. También matan las bacterias esenciales para el equilibrio adecuado del medio acuático, poniendo en peligro la supervivencia de las especies que dependen de esas bacterias. Por lo tanto, unos niveles más altos de coliformes fecales requieren niveles más altos de cloro, lo que amenaza a esos organismos acuáticos.
Los coliformes fecales, al igual que otras bacterias, pueden inhibirse en su crecimiento hirviendo el agua, tratándola con cloro o desinfectándola con rayos ultravioleta. Lavarse bien con jabón después del contacto con agua contaminada también puede ayudar a prevenir infecciones. Siempre se deben usar guantes cuando se realizan pruebas de coliformes fecales. Los municipios que mantienen un suministro público de agua generalmente monitorean y tratan los coliformes fecales. También se pueden eliminar con yodo.
En las aguas de los EE. UU., Canadá y otros países, se controla la calidad del agua para proteger la salud del público en general. La contaminación bacteriana es uno de los contaminantes controlados. En los EE. UU., la prueba de coliformes fecales es una de las nueve pruebas de calidad del agua que forman la calificación general de la calidad del agua en un proceso utilizado por la EPA de EE. UU. El ensayo de coliformes fecales solo debe usarse para evaluar la presencia de materia fecal en situaciones en las que no se encuentran comúnmente coliformes fecales de origen no fecal. [1] La EPA ha aprobado varios métodos diferentes para analizar muestras en busca de bacterias. [4]
Las bacterias se reproducen rápidamente si las condiciones son las adecuadas para su crecimiento. La mayoría de las bacterias crecen mejor en ambientes oscuros, cálidos y húmedos con alimentos. Cuando se cultivan en medios sólidos, algunas bacterias forman colonias a medida que se multiplican, que pueden crecer lo suficiente como para ser vistas. Al cultivar y contar colonias de bacterias coliformes fecales a partir de una muestra de agua, se puede determinar la cantidad de bacterias presentes originalmente.
La filtración por membrana es el método de elección para el análisis de coliformes fecales en agua. Las muestras que se van a analizar se pasan a través de un filtro de un tamaño de poro determinado (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 estimula el crecimiento de los organismos deseados, mientras que se suprimen otros organismos no objetivo. Cada célula se desarrolla en una colonia separada, que se puede contar directamente, y se puede determinar el tamaño inicial del inóculo. Por lo general, se utilizarán volúmenes de muestra de 100 ml para las pruebas de agua y se filtrarán, con el objetivo de lograr un rango de densidad de colonias final deseable de 20 a 60 colonias por filtro. Las fuentes contaminadas pueden requerir dilución para lograr una membrana "contable". 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 grados F). Esta temperatura elevada provoca un choque térmico en las bacterias no fecales y suprime su crecimiento. A medida que las colonias de coliformes fecales crecen, producen un ácido (a través de la fermentación de la lactosa) que reacciona con el colorante de anilina en el agar, lo que les da a las colonias su color azul.
Los métodos más nuevos 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, cuando actúa sobre él 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 glicósidos específicos de la enzima, como la o-nitrofenil-beta-D-galactosa. Los ensayos suelen incluir un segundo azúcar unido a un colorante diferente que, cuando actúa sobre él la enzima beta-glucuronidasa, produce un producto fluorescente. Dado que E. coli produce tanto beta-galactosidasa como beta-glucuronidasa , una combinación de dos colorantes permite diferenciar y cuantificar coliformes y E. coli en el mismo recipiente.
Más recientemente, la química detrás de los compuestos de detección enzimática se ha actualizado de modo que el componente indicador sea activo redox, a diferencia del formato cromogénico más habitual, 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 colores intensos. [5]
En 1989, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) publicó su Regla de coliformes totales (TCR, por sus siglas en inglés), que impuso importantes cambios en el monitoreo de los sistemas públicos de agua en todo el país. [6] Los requisitos de prueba bajo la TCR de 1989 eran más exhaustivos que los requisitos anteriores. Se aumentó la cantidad requerida de pruebas de coliformes de rutina, especialmente para las empresas de agua más pequeñas. La regulación también requirió la repetición automática de pruebas de todas las fuentes que mostraran un resultado positivo de coliformes totales (conocido como monitoreo de agua de fuente activado). En 2013, la EPA revisó la TCR, [7] con correcciones menores en 2014. [8]