大腸埃希氏菌（Escherichiacoli，E.coli）習慣上稱為大腸桿菌，分類于腸桿菌科，歸屬于埃希氏菌屬，并且大腸桿菌株ATCC 11775是該屬的模式菌種。大腸桿菌的不同菌株間DNA相關性為80%，而與同科的志賀氏菌屬（除鮑氏志賀氏菌外）的DNA相關性可達80%～87%。大腸桿菌常見于人和動物的腸道內，大多數(shù)血清型的大腸桿菌并不致病，而且是腸道內常在的有益菌。
致病性大腸桿菌是通過環(huán)境污染進入食品中的，有些血清型的致病性大腸桿菌感染食品，某些菌株具有毒性（其中一些類似導致痢疾的毒素），可以導致食物中毒，這通常是因為食用了被污染的肉類產品等（通常是屠宰過程或儲藏販賣過程中的污染所致）。疾病的嚴重程度可以相差很多，尤其對兒童、老人和免疫缺失病人可以是致命的，但通常是溫和的。大腸桿菌的內毒素可能對熱穩(wěn)定或不穩(wěn)定，其結構和功能與霍亂毒素相當接近，全毒素包含1個A亞基和5個B亞基，B亞基起黏附作用，使毒素進入腸道細胞，而A亞基斷裂出來，使得細胞脫水引起腹瀉。不同的大腸桿菌菌株生活在不同動物中，因此可以通過其判斷糞便來源于人或者鳥類等。通過突變，新的大腸桿菌菌株不斷出現(xiàn)，其中一些可能對宿主動物造成損害。盡管對于大多數(shù)健康成年人，這樣的菌株可能只引起一次腹瀉，或者根本沒有癥狀，但對于幼兒、大病初愈的人或者進行某些藥物治療的人來說，陌生的菌株可能引起嚴重疾病甚至死亡。
與人類疾病有關的大腸桿菌統(tǒng)稱為致瀉性大腸桿菌，一般包括五種：腸毒素性大腸桿菌（ETEC）、致病性大腸桿菌（EPEC）、腸出血性大腸桿菌（EHEC）、侵襲性大腸桿菌（EIEC）和黏附性大腸桿菌（EAEC）。腸出血性大腸桿菌O157：H7就是一個毒性很強的菌株，屬埃希氏菌屬的一種血清型。在1982年，美國首次從漢堡包集體食物中毒事件中發(fā)現(xiàn)食物中毒由大腸桿菌所致，大約10個細菌即可導致感染，這是迄今為止能引起食物中毒的最小菌量。致病性大腸桿菌可經帶菌人的手、食物和生活用品進行傳播，也可經空氣或水源傳播。帶菌食品由于加熱不徹底或因生熟交叉污染或熟后污染而引起食物中毒。另外，大腸桿菌耐酸，即便在胃的酸性條件下也能存活。它在水中生存的時間相當長。美國每年約有20000人染上腸出血性大腸桿菌病，其中約有50人死于該病。大腸桿菌是美國碎牛肉中必須控制的目標菌。
1、病原學特征
大腸桿菌為革蘭氏陰性短桿菌，大小為0.5μm×（1～3）μm。周身鞭毛，能運動，無芽孢。能發(fā)酵多種糖類，產酸、產氣，是人和動物腸道中的正常棲居菌，嬰兒出生后即隨哺乳進入腸道，與人終身相伴，其代謝活動能抑制腸道內分解蛋白質的微生物生長，減少蛋白質分解產物對人體的危害，還能合成B族維生素和維生素K及有殺菌作用的大腸桿菌素。大腸桿菌在正常棲居條件下不致病，但若進入膽囊、膀胱等處可引起炎癥。在腸道中大量繁殖，幾乎占糞便干重的1/3。兼性厭氧菌。在環(huán)境衛(wèi)生不良的情況下，常隨糞便散布在周圍環(huán)境中。若在水和食品中檢出該菌，可認為是被糞便污染的指標，從而可能有腸道病原菌的存在。因此大腸菌群數(shù)（或大腸菌值）常作為飲水和食物（或藥物）的衛(wèi)生學標準（國家規(guī)定，每升飲用水中大腸桿菌數(shù)不應超過3個）。
大腸桿菌的抗原成分復雜，可分為菌體抗原（O）、鞭毛抗原（H）和表面抗原（K），表面抗原有抗機體吞噬和抗補體的能力。根據(jù)菌體抗原的不同，可將大腸桿菌分為150多型，其中有16個血清型為致病性大腸桿菌，常引起流行性嬰兒腹瀉和成年人肋膜炎。大腸桿菌是研究微生物遺傳的重要材料，如局限性轉導就是1954年在大腸桿菌K12菌株中發(fā)現(xiàn)的。萊德伯格（Lederberg）采用兩株大腸桿菌的營養(yǎng)缺陷型進行試驗，奠定了研究細菌接合方法學上的基礎及基因工程的研究。
該菌對熱的抵抗力較其他腸道桿菌強，55℃經60min或60℃加熱15min仍有部分細菌存活。在自然界的水中可存活數(shù)周至數(shù)月，在溫度較低的糞便中存活更久。膽鹽、煌綠等對大腸桿菌有抑制作用。該菌對磺胺類、鏈霉素、氯霉素等敏感，但易耐藥，是由帶有R因子的質粒轉移而獲得的。
2、流行病學特征
大腸桿菌是人和動物腸道等處的常在菌，1g糞便中約含有106個菌。該菌在飲水中出現(xiàn)被認為是糞便污染的指標。禽大腸桿菌在雞場中普遍存在，特別是雞舍通風不良、大量積糞時，在墊料、空氣塵埃、污染用具和道路，糞場及孵化廳等處環(huán)境中染菌量最高。大腸桿菌隨糞便排出，并可污染蛋殼或從感染的卵巢、輸卵管等處侵入卵內，在孵育過程中使禽胚死亡或出殼發(fā)病和帶菌，是該病傳播過程中重要途徑。帶菌禽以水平方式傳染健康禽，消化道、呼吸道為常見的傳染門戶，也可經生殖道造成傳染。嚙齒動物的糞便常含有致病性大腸桿菌，可污染飼料、飲水而造成傳染。禽大腸桿菌病主要發(fā)生在密集化養(yǎng)禽場，各種禽類不分品種、性別、日齡均對該菌易感。特別是幼齡禽類發(fā)病率最高，如污穢、擁擠、潮濕通風不良的環(huán)境，過冷過熱或溫差很大的氣候，有毒有害氣體（氨氣或硫化氫等）長期存在，飼養(yǎng)管理失調，營養(yǎng)不良（特別維生素的缺乏）以及病原微生物（如支原體及病毒）感染所造成的應激等均可促進該病的發(fā)生。
人可通過飲用受污染的水或食用未熟透的食物（特別是免治牛肉、漢堡扒及烤牛肉）而感染，出現(xiàn)腹瀉等癥狀。飲用或食用未經消毒的奶類、芝士、蔬菜、果汁及奶酪而染病的個案亦有發(fā)現(xiàn)。此外，若個人衛(wèi)生欠佳，亦可能會通過人傳人的途徑，或經食用受糞便污染的食物而感染該種病菌。
由于大腸桿菌是人及各種動物腸道中的正常寄居菌，常隨糞便從人及動物體中排出，廣泛散播于自然界，所以一旦檢出大腸桿菌，即意味著所檢樣品直接或間接地被糞便污染，因此衛(wèi)生學上被用于作為飲水、牛奶或食品等的糞源性污染衛(wèi)生細菌學指標；并且由于大腸桿菌在外界存活時間與一些主要腸道病原菌相近，它的出現(xiàn)也可能預示著某些腸道病原菌（例如沙門氏菌、志賀氏菌）的存在，因此該細菌是國際上公認的衛(wèi)生監(jiān)測指示菌。有些國家在執(zhí)行危害分析和關鍵控制點（HACCP）管理中，將大腸桿菌檢測作為微生物污染狀況的監(jiān)測指標和HACCP實施效果的評估指標。
3、危害
致瀉性大腸桿菌是引起人體以腹瀉癥狀為主的全球性疾病，其中尤以EPEC、ETEC所占比例為引起的腹瀉病例數(shù)量始終位于第二位，可見大腸桿菌腸道傳染的廣泛性。另外，致瀉性大腸桿菌亦可常年引發(fā)人體腹瀉，以夏秋季節(jié)為高峰，在患者感染住院率中，嬰幼兒占60%以上。近來，EHEC O157：H7被WHO定為新的食源性致病菌，其可引發(fā)出血性腸炎的暴發(fā)或散發(fā)病例。1982年美國首次報道了由腸出血性大腸桿菌O157：H7引起的出血性腸炎暴發(fā)。此后，世界各地陸續(xù)報道了該菌引起的感染，感染病例數(shù)并有上升趨勢。1996年在日本發(fā)生的腸出血性大腸桿菌O157：H7的暴發(fā)流行引起了出血性腹瀉，先后波及日本30多個都、府、縣，感染近萬人，并造成12人死亡，引起了全世界的關注。此外，美國、加拿大、瑞典、澳大利亞、英國的蘇格蘭和威爾士等國家和地區(qū)也相繼報道了腸出血性大腸桿菌O157：H7的散發(fā)性感染和暴發(fā)流行。日本、加拿大及瑞士等國家已將腸出血性大腸桿菌O157：H7列為必須報告的傳染病，予以高度重視。我國于1988年首次分離到腸出血性大腸桿菌O157：H7，從已有的流行病調查資料來看，我國亦存在腸出血性大腸桿菌O157：H7的散發(fā)病例，但尚未有暴發(fā)流行的報道。
4、國內外衛(wèi)生要求
美國聯(lián)邦法規(guī)中規(guī)定大腸桿菌在雞肉、牛肉和豬肉中的限量分別為m＝100CFU/cm2、M＝1000CFU/cm2（雞肉），m≤5CFU/cm2、M＝100CFU/cm2（牛肉），m＝10CFU/cm2、M＝10000CFU/cm2（豬肉）；（m是指合格菌數(shù)限量，M是指附加條件后合格菌數(shù)限量）加拿大在新鮮或冷凍禽肉標準中規(guī)定大腸埃希氏菌的限量為m＝10CFU/cm2、M＝1000CFU/cm2；歐盟的食品微生物法規(guī)匯編中規(guī)定碎肉或冷凍碎肉中的大腸埃希氏桿菌的限量為m＝50CFU/cm2、M＝500CFU/cm2；澳大利亞食品標準法規(guī)中規(guī)定生乳或未經巴氏消毒的乳中大腸桿菌的限量為m＝3CFU/mL、M＝9CFU/mL。在我國的動物源性食品標準中，除了凍禽產品標準中規(guī)定了致瀉性大腸桿菌不得檢出外，其他所有相關標準只是規(guī)定了大腸菌群的限量標準。
5、檢測方法
包括病原的分離鑒定及分子生物學方法、免疫學方法等。
5.1 細菌分離鑒定方法
5.1.1 增菌
以無菌操作將待檢樣品放入營養(yǎng)肉湯中均質，制成懸液，于（36±1）℃培養(yǎng)16h。
5.1.2 分離
將肉湯增菌液接種于麥康凱或伊紅美藍瓊脂平板上；污染嚴重的樣品，制成懸液后可直接劃線接種麥康凱或伊紅美藍平板；也可接種于顯色培養(yǎng)基上，于（36±1）℃培養(yǎng)16～20h，觀察菌落。從每個平板上至少挑取2個可疑菌落，用接種針接觸菌落中心部位，移種到營養(yǎng)瓊脂斜面上，于（36±1）℃培養(yǎng)18～24h，以備進行生化試驗。
5.1.3 革蘭氏染色
取18h營養(yǎng)瓊脂斜面培養(yǎng)物做革蘭氏染色、鏡檢，大腸桿菌為革蘭氏陰性桿菌。
5.1.4 生化鑒定
挑取營養(yǎng)瓊脂斜面菌落分別接種于三糖鐵瓊脂、蛋白胨水、半固體、pH7.2尿素瓊脂、氰化鉀肉湯，并置（36±1）℃溫箱中培養(yǎng)過夜。
三糖鐵底層產酸，硫化氫陰性，氰化鉀陰性和尿素陰性的培養(yǎng)物為大腸桿菌。
5.1.5 血清學分型
挑取經生化試驗證實為大腸桿菌的菌落，用大腸桿菌多價O血清和腸出血性大腸桿菌O157血清做玻片凝集試驗。當與某一種多價O血清凝集時，再與該多價血清所包含的單價O血清做凝集試驗。
5.2 生化鑒定試劑盒方法
API20E試驗條由20個含干燥底物的小管所組成。這些測定管用細菌懸浮液接種。培養(yǎng)一定時間后，通過代謝作用產生顏色的變化，或是加入試劑后變色而觀察其結果。
挑取營養(yǎng)瓊脂斜面上單個純菌落于滅菌純水中，制成菌懸液。按照生化鑒定試劑盒操作說明，將菌懸液加入20E反應條的各反應孔內，放入反應槽中，置37℃溫箱中培養(yǎng)24h。取出后根據(jù)說明書觀察反應結果，在軟件上記錄結果，系統(tǒng)將自動出現(xiàn)檢測結果。所得反應的類型必須以數(shù)字化形式記錄在報告單中，每3個測定為一組，每個以1、2和4標明，在每組中，陽性反應以相應的數(shù)字相加，由API20E的20個測定可得一個7位數(shù)。
5.3 分子生物學方法
從營養(yǎng)瓊脂平板上挑取可疑菌落，用無菌去離子水制成菌懸液，水浴煮沸10分鐘，3000r/min離心，以上清液為模板，進行擴增。上游引物為5′-TGT TCA GTG GCA AGA GTT-3′，下游引物為5′-TAA TCG ATA TAC CCG CTC-3′；擴增體系：10×buffer5μL，Taq DNA聚合酶（2U/μL）1μL，氯化鎂溶液（25mmol/L）5μL，dNTP（2.5mmol/L）5μL，雙蒸水（ddH2O）29μL，上游引物（10μmol/L）2μL，下游引物（10μmol/L）2μL，模板1μL。反應條件：95℃預變性5min，94℃變性30s，55℃退火30s，72℃延伸45s，共作用36個循環(huán)。PCR產物用15%的瓊脂糖在100V條件下進行電泳，得到擴增長度為353bp的擴增產物，可鑒定該菌為大腸桿菌。
5.4 VIDAS鑒定腸出血性大腸桿菌O157方法
VIDAS鑒定腸出血性大腸桿菌O157（ECO）方法是一種在自動VIDAS儀器上進行的酶聯(lián)熒光免疫分析的方法。其原理是：煮沸過的增菌肉湯加入試劑條孔后，在特定時間內，樣品在固相容器（用抗腸出血性大腸桿菌O157抗體包被一個類似于加樣頭的一次性使用裝置）內、外反復循環(huán)。樣品中的O157抗原與包被在固相容器內部的O157抗體結合，未結合的其他成分通過洗滌步驟清除。標記有堿性磷酸酶的抗體也在固相容器內、外循環(huán)并與固定在固相容器壁上的腸出血性大腸桿菌O157抗原結合，最后洗去未結合的抗體標記物。仍結合在固相容器壁上的酶將催化底物轉變成具有熒光的產物4-甲基傘形酮，在VIDAS中由光掃描器在450nm處檢測其熒光強度，試驗完成后由計算機自動分析結果，得出檢測值，并打印出每份樣品的試驗報告。其檢測步驟如下：
挑取腸出血性大腸桿菌O157可疑菌落，放入1mL無菌純水中制成菌懸液，或直接取1mL培育24h的增菌液，置水浴鍋中95～100℃煮沸15min后，冷卻至室溫，同時設質控對照并煮沸、冷卻，以備檢測。
（1）將所需試劑取出，使其恢復至室溫（至少30分鐘）。
（2）每個樣品使用一條ECO試劑條及一個ECO固相容器，先必須做好質控和校正。確保取出試劑后，將裝有剩余固相容器的袋子重新密封好。
（3）輸入所需的信息以便建立工作列表（work list），鍵入“ECO”至檢測編號，再輸入將要檢測的試驗號。標準（S1）必須在work list的首位并做雙份，隨后是質控（C1和C2）。
（4）使用前徹底混勻標準、質控及滅活的樣品。準確吸取500μL以確保測試的正確性。
（5）吸取500μL的質控及滅活的樣品至ECO試劑條樣品孔的中央。
（6）依屏幕所示，將固相容器和試劑條放入儀器的相應位置。核對位置，以確保固相容器上3個字母編碼的顏色標記與試劑條相符。
（7）檢測結束后，儀器自動打印檢測結果。
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