信息Dct

假设生成时间为20分钟，一天4.7(10)个细菌。用直径为2pm的细菌乘以长度为12pm的细菌的尺寸，一个细菌的体积等于3.77(10_17)立方米。因此，假设细菌的密度与水的密度相同，一个细菌细胞将在24小时内繁殖到(1000)(3.77)(10_17)(5)(1021)_ 188,500,000 kg !当然，这种质量是不可能在一天内从一个细菌中获得的。然而，这意味着，在现实世界中，细菌并不是不受限制地分裂，而是受到其他环境因素的影响，如拥挤和食物供应的枯竭。

2.3.2大肠菌群检验

大肠菌群微生物的定义是所有好氧和厌氧，革兰氏阴性，不形成孢子，杆状细菌发酵乳糖与气体和酸在48小时内在35°C。该群体属于埃氏菌属，

虽然它们也可以在外界环境中发现，但大部分栖息在人类的肠道中。虽然也在肠道外发现，这组生物被用作水中病原体存在的指标。地表水经过处理后可用于饮用，因此污水处理厂排放的污水中这些微生物的可接受浓度是有限的，因此有必要进行测试。

大肠菌群的检测可以定性或定量。顾名思义，定性测试只是试图确定大肠菌群的存在或不存在。另一方面，定量测试量化生物体的存在。在所有的测试中，无论是定性的还是定量的，所有的介质、器皿等都必须消毒。这是为了排除可能影响分析结果的有害微生物。

定性的测试。定性测试采用三个步骤:假定测试、确认测试和完成测试。这些测试依赖于大肠菌群在乳糖发酵过程中产生气体的特性。一个倒置的小瓶放在发酵管的底部。小瓶，被倒置，陷阱内的气体形成气泡，表明一个积极的气体生产。

准备一系列稀释，如10-，1-，0.1-，和0.01-mL部分的样品。每一部分都被接种到一组5个复制试管中。例如，对于10ml部分，五个发酵管中的每一个都接种了10ml部分的样品。对于1-mL部分，五个发酵管中的每一个也接种1-mL部分的样品，以此类推，其余的系列稀释。在这个例子中，因为使用了4个连续稀释(10,1,0.1和0.01)，所以使用了4组，每组5个管，总共有20个发酵管。

在推定测试中，将一部分样品接种到含有乳糖汤(或月桂基胰糖汤，也含有乳糖)和生长所需的其他成分的许多试管中。然后将试管在35±0.5°C下孵育。气体在24至48±3小时内释放表明假设试验为阳性。大肠菌群以外的生物也可以在这个发酵温度下释放气体，所以一个阳性的假设测试仅仅意味着大肠菌群可能存在。

进行进一步的测试以确认假定的测试结果;这被称为确认试验。这个测试背后的理论是利用大肠菌群的特性来发酵乳糖，即使是在绿色染料的存在下。非大肠菌群生物不能在这种染料的存在下发酵乳糖。生长培养基称为艳绿乳糖胆汁汤。从阳性推定试验得到的金属丝环接种到含有所述肉汤的发酵管中。与假定测试一样，试管在35±0.5°C下孵育。气体在24至48±3小时内释放表明确认试验为阳性。

大肠菌群不仅来自人的肠道，也来自外界环境。有一些情况，比如污染调查水的供应对于原水来源，粪便种类需要与非粪便种类区分开来。对于这种情况和类似情况，将培养温度提高到44.5±0.2°C来修改程序。所使用的肉汤是含有乳糖的EC培养基。高孵育温度阻止非粪便形式代谢EC培养基。积极的测试结果，再次，预示发酵气体的演变不是在48±3小时内，而是在24±2小时内。

通常，定性测试只在确认测试之前进行。然而，在某些情况下，人们可能会想要真正地看到生物体以识别它。假设和确认的测试都只是基于间接证据，而不是实际看到的生物体。如果需要，执行已完成的测试。

在完成的测试中，从阳性确认的测试发酵管中取出的铁丝环在准备好的培养皿或盘子中的Endo或MacConkey琼脂上划线。然后将培养皿在35±0.5°C下孵育24±2小时。在这一阶段结束时，检查菜肴的生长情况。典型的菌落是呈现绿色光泽的生长物;非典型菌落呈浅色，没有绿色光泽。典型菌落证实了大肠菌群的存在，而非典型菌落既不证实也不否认它们的存在。(由此可见，远藤琼脂法也可作为绿胆汤法的替代方法。)

将来自Endo板的典型或非典型菌落接种到试管中的琼脂斜面和含有乳糖的发酵管中。如果在35±0.5℃孵育后24 ~ 48±3小时内没有气体产生，则完成测试为阴性。如果气体是从试管中进化出来的，那么琼脂斜面上的生长物被涂抹到显微镜载玻片上，并进行革兰氏染色技术。如果存在孢子或革兰氏阳性棒，则完整的测试为阴性。如果存在革兰氏阴性棒，则完成的测试为阳性。

定量测试。在某些情况下，实际列举存在的生物数量可能是必要的。例如，对排放许可证施加的限制就是这种情况。一般有两种方法用于计数大肠菌群:膜过滤技术和多管技术。

膜过滤技术包括在真空条件下通过具有0.45膜孔的膜过滤器过滤大量的水，将过滤器放在培养皿中孵育，并计数孵育后产生的菌落。0.45 um的开口保留了过滤器上的细菌。待过滤样品的体积取决于预期的细菌密度。在培养皿中产生20到80个菌落的样本量被认为是最有效的。标准体积被过滤进来饮用水如果预期浓度高，需要较小的样品体积(如20ml)，则必须稀释样品以均匀地分散细菌。分散性将确保菌落在板上的良好传播，便于计数。

M-Endo培养基用于大肠菌群，M-FC培养基用于粪便大肠菌群。培养基的制备方法是将吸收垫放在培养皿上，并将足够的M-Endo培养基或M-FC移液到垫中。过滤后，用镊子将膜取出，直接放在衬垫上。大肠菌群培养在35±0.5°C，粪便大肠菌群培养在44.5±0.2°C。在24±2小时的孵育期结束时，计数发展的菌落数量，并报告为每100毫升的生物数量。

另一种计数大肠菌群的方法是使用多管技术。这种方法本质上是统计的，结果报告为最可能的生物体数量(MPN)。因此，这种方法的另一个名称是MPN技术。这种技术是假设测试、确认测试和完成测试的定性技术的延伸。换句话说，MPN结果可以是假定的、确认的和完成的MPN。从每组五根管子中计算释放气体的管子数。然后，该信息用于计算每100毫升样品中最可能的生物体数量。

2.3.3泊松分布

为了使用MPN方法，使用了一种称为泊松分布的概率分布。从任何关于概率的好书中，一个随机变量X遵循泊松分布的概率(也称为概率函数)将有一个值y，其中X是数学期望。数学期望是随机变量X被测量多次后得到的平均值。随机变量是一个依赖于概率的函数，其值为实数。函数附加一定的概率;这与一个普通变量形成对比，在普通变量中，它发生的概率不是一个问题，尽管它总是有一个相应的概率。

为了深入了解泊松分布，我们推导式(2.27)。假设进行从种群中取样微生物的实验，以获得由n个微生物组成的样本。(总体是在一个特定问题中所有可能测量的总和。样本是总体的一个子集，其中包含实验得到的测量值。)设y为样本中相应的细菌数量。因此细菌的比例是y/n。然而，这并不是整个种群中细菌的真实比例。真正的比例是由极限极限^Ny/n给出的。在方程形式中，在极限中y被期望的细菌数量X所取代，N是种群中微生物的总数。(稍后我们将了解到，X最终决定了细菌的最可能数量。) Because X/N is the true proportion, it represents the probability that a bacterium can be picked from the sample or from the population. A single picking or observation of a bacterium in the sample is also called a trial. In this context, note that the sample can be thought of as comprising of several observations (picking) or trial.

如果选中一个细菌的概率为X/N，则未选中一个细菌的概率为1 _ X/N。假设给定条件下有y个细菌

样本。因为这些细菌是同时出现的，所以它们同时出现是一个交集。从事件的交集概率来看，获得这些y细菌的概率为(X/N) (X/N) (X/N)…(X/N) = (UN)y。然而，这些细菌的出现与“非细菌”的出现是同时发生的。如果样本中细菌数量为y，则非细菌数量为n - y，从事件的交集概率来看，其发生概率为(1 - X/ n)(1 - X/ n)…(1 - UN) = (1 - X/N) N -y。现在，细菌和非细菌同时出现也有交集概率，这是由概率的乘积(X/N)y(1 - X/N) N -y给出的。

有几种方法可以获得样品中的y细菌。方法的数量是由n个微生物的组合次数(n)给出的。我们不会在这里推导出组合次数的公式，因为这个概念是在大学代数中讨论的。公式是

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