Koliform Bakteriler

Koliform bakteriler Gram-negatif, spor oluşturmayan, çubuk şeklinde, fakültatif anaerobik bakterilerin bir grubudur; 35–37°C’de 48 saat içinde laktozu fermente ederek gaz üretir, sıcak kanlı hayvanların ve insanların bağırsak yollarında yaygın bulunur, ayrıca toprak, bitki örtüsü ve yüzey suları gibi çevresel kaynaklarda da yer alır.^[1] Çoğu koliform insan için zararsızdır ve hastalık yapmaz, ancak içme suyundaki varlığı potansiyel fekal kontaminasyon ve virüs, parazit veya diğer bakteriler gibi patojenik mikroorganizmaların girişi göstergesi olarak önemli rol oynar.^[2] Bu gösterge rolü standart mikrobiyolojik testlerle kolay tespit edilebilmelerinden kaynaklanır; bazı doğal çevresel suşlar gerçek fekal kirlenmeyi işaret etmeyebilse de su sanitasyonu ve hijyen değerlendirmesi için pratik vekil sağlar.^[3]

Koliform grubu genel olarak toplam koliformlar (hem fekal kökenli hem çevresel bakterileri içerir) ve fekal koliformlar (termo-tolerans gösteren, memeli atıklarına daha güvenilir bağlı alt grup) olarak kategorize edilir.^[4] Escherichia coli (E. coli) ana fekal koliform türüdür; çoğu suş zararsız bağırsak komensali olsa da bazı patojenik varyantlar (örneğin enterohemorajik E. coli O157:H7) kanlı ishal ve hemolitik üremik sendrom gibi ciddi gastrointestinal hastalıklara yol açabilir.^[5] Tespit yöntemleri (çok tüplü fermentasyon veya membran filtrasyon) laktozdan asit ve gaz üretimini gözleyerek koliform varlığını doğrular; mEndo agar gibi seçici besiyerlerinde Gram-negatif, spor oluşturmayan çubukların doğrulanmasıyla tamamlanır.^[6]

Kamu sağlığı ve çevresel izlemede koliform testleri ABD EPA’nın Gözden Geçirilmiş Toplam Koliform Kuralı (RTCR) gibi düzenlemeler altında halka açık su sistemlerinin rutin örneklemesini zorunlu kılar; herhangi pozitif toplam koliform sonucu sistem zayıflıklarını değerlendirmeyi gerektirir, fekal koliform veya E. coli tespiti ise acil kaynatma uyarılarını tetikler.^[2] Koliform kontaminasyon kaynakları genellikle tarımsal akış, septik sistem arızaları, yaban hayatı aktivitesi veya yetersiz atık su arıtmasıdır; akarsular, yeraltı suları ve arıtılmış kaynaklarda kirlilik yollarını izlemede kullanılır.^[7] Koliformlar kendileri nadir salgın yapmasına rağmen eşlik edebilecek gerçek patojenlerden farklı olarak küresel su kaynaklı hastalıkları önemli ölçüde azaltmıştır; arıtma standartları ve altyapı iyileştirmeleriyle.^[8]

Tanım ve Özellikler

Tanım

Koliform bakteriler Gram-negatif, spor oluşturmayan, çubuk şeklinde, aerobik veya fakültatif anaerobik bakteriler olarak tanımlanır; 35–37°C’de 48 saat içinde laktozu asit ve gaz üretimiyle fermente eder.^[3]^[9] Bu operasyonel tanım mikrobiyolojik testlerde tanımlama için pratik kriter işlevi görür; katı taksonomik sınıflandırma yerine.^[3]^[10]

Koliform bakterilerin belirleyici biyokimyasal özelliği β-galaktozidaz enziminin varlığıdır; laktozu glukoz ve galaktoza hidrolize eder, karakteristik fermentasyon sürecini mümkün kılar.^[11]^[12] Bu enzim aktivitesi su ve gıda güvenliği değerlendirmelerinde hızlı tespit yöntemlerinin merkezindedir.^[11]

“Koliform” terimi 20. yüzyıl başlarında Amerikan Kamu Sağlığı Derneği tarafından geliştirilen standart su kalitesi test protokollerinin parçası olarak ortaya çıkmıştır; içme suyu kaynaklarında fekal kirlilik göstergelerini izlemek amacıyla.^[13] 1905–1910 civarında resmiyet kazanan bu erken yöntemler laktoz fermentasyonunu çevresel kontaminasyon risklerini tespit için güvenilir vekil olarak vurgulamıştır.^[13] Koliform bakteriler esas olarak Enterobacteriaceae ailesine aittir.^[10]

Ana Özellikler

Koliform bakteriler Gram-negatif, çubuk şeklinde basil olup spor oluşturmaz; tipik boyutları genişlik 0,5–1,0 μm, uzunluk 1,0–3,0 μm’dir.^[14]^[15] Bu bakteriler değişken hareketlilik gösterir; birçok tür peritrik flagellalarla hareket ederken bazı Klebsiella suşları hareketsizdir.^[15]^[16]

Fizyolojik olarak koliform bakteriler fakültatif anaerob olup aerobik ve anaerobik koşullarda büyüyebilir; çeşitli ortamlara uyarlanabilirlik sağlar.^[17] Mezofilik organizmalar olup optimal büyüme sıcaklığı 35–37°C arasındadır; sıcak kanlı konakların iç sıcaklıklarıyla uyumludur.^[14] Biyokimyasal olarak laktozu β-galaktozidaz enzimiyle fermente etme yeteneği belirleyici özelliktir; 35–37°C’de 48 saat içinde karbondioksit ve asit üretir, diğer enterik bakterilerden ayırt edilmede oksidaz-negatif ve katalaz-pozitif olmaları yardımcı olur.^[17]^[14]^[18]

Hayatta kalma yetenekleri açısından koliform bakteriler kuraklık gibi çevresel streslere direnç gösterir; trehaloz gibi hücre içi koruyucularla toprak veya yüzeylerde kalıcılık sağlar.^[19] Ancak dezenfektanlara (özellikle klor) duyarlıdır; su arıtmasında kullanılan standart artık konsantrasyonlarda etkili inaktivasyon sağlar.^[20] Bu özellik kombinasyonu su kalitesi göstergesi olarak kullanışlılığını vurgular; daha dayanıklı patojenlerden ayrılır.^[21]

Sınıflandırma ve Tipler

Toplam Koliformlar

Toplam koliformlar Gram-negatif, çubuk şeklinde, fakültatif anaerobik bakterilerin bir grubudur; 35°C’de 48 saat içinde laktozu gaz üretimiyle fermente eder.^[3] Bu grup esas olarak Escherichia, Klebsiella, Enterobacter ve Citrobacter cinslerinden türler içerir.^[22] Toplam koliformlar standart mikrobiyolojik testlerle operasyonel tanımlanır; benzer biyokimyasal özellikler gösteren ek Gram-negatif cinsleri kapsar.^[23]

Toplam koliformların kapsamı hem çevresel hem fekal kökenleri içerir; toprak, çürüyen bitki örtüsü ve sıcak kanlı hayvanların bağırsak yollarında yaygındır.^[24] Daha spesifik göstergelerden farklı olarak toplam koliformlar belirli kontaminasyon kaynağına işaret etmez; su arıtma etkinliğini değerlendirmede genel sanitasyon seviyelerini gösterir.^[25] Örneğin dağılım sistemlerinde biyofilm oluşumu veya fekal olmayan çevresel bakterilerin girişi nedeniyle çoğalabilir.^[2]

Toplam koliformların gösterge olarak ana sınırlılığı varlığının su sistemlerinde potansiyel sanitasyon kusurlarını işaret etmesi ancak fekal kirlilik veya patojen sağlık risklerini doğrulamamasıdır.^[3] Çevresel kaynaklar yanlış pozitiflere yol açabilir; fekal koliformlar gibi alt gruplara göre özgüllüğü azaltır.^[26] Bu geniş dağılım su kalitesinin daha kesin değerlendirmesi için tamamlayıcı testleri gerektirir.^[27]

İçme suyunda toplam koliformlar için düzenleyici standartlar sistem bütünlüğünü sağlamak için minimal varlık vurgular. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) maksimum kontaminant seviye hedefi (MCLG) sıfır toplam koliform olup maksimum kontaminant seviyesi (MCL) 40 veya daha fazla örnek toplayan sistemlerde aylık rutin örneklerin %5’inden fazlasının pozitif olmamasıdır; herhangi pozitif takip gerektirir.^[28] Dünya Sağlık Örgütü (WHO) dezenfeksiyondan hemen sonra toplam koliformların yokluğunu etkili arıtma göstergesi olarak belirtir; toplam koliformlar için spesifik kılavuz değer vermez, fekal-spesifik değerlendirme için herhangi 100 mL örnekte E. coli veya termotolerans koliform bakterilerin yokluğuna öncelik verir.^[29]

Fekal Koliformlar ve E. coli

Fekal koliformlar toplam koliform grubunun termotolerans alt grubudur; 44,5°C yükseltilmiş sıcaklıkta 48 saat içinde laktozu asit ve gaz üretimiyle fermente eder, genellikle safra tuzları gibi seçici ajanlar varlığında.^[30] Bu termotolerans onları fekal olmayan koliformlardan ayırır; sıcak kanlı hayvanlardan yakın fekal kontaminasyon göstergesi işlevi görür, memelilerin bağırsak yollarında vücut sıcaklıkları 37–40°C civarında gelişir. Toplam koliformlardan farklı olarak fekal koliformlar enterik kökenlere daha spesifik bağlıdır, ancak bazı termotolerans Klebsiella veya Enterobacter gibi fekal olmayan türleri içerebilir.^[1]

Fekal koliformlar arasında Escherichia coli (E. coli) insan ve hayvan dışkısında baskın türdür; insan atığında yaklaşık %90–95 oranında bulunur.^[31] Bu yüksek prevalans E. coli‘yi daha geniş fekal koliform kategorisinden daha kesin fekal kirlilik göstergesi yapar; su kalitesi izlemede düzenleyici kurumlar tarafından önerilir.^[32] E. coli Gram-negatif, çubuk şeklinde bakteridir; alt bağırsakta komensal olarak bulunur ancak patojenik suşlar ciddi hastalık yapabilir. Örneğin enterohemorajik E. coli (EHEC) suşları (O157:H7 serotipi gibi) Shiga toksinleri üretir; kanlı ishal ve potansiyel yaşamı tehdit eden hemolitik üremik sendrom yapar.^[33]

E. coli‘nin diğer fekal koliformlardan ayrımı spesifik biyokimyasal testlere dayanır; triptofandan indol üretimi E. coli suşlarının %95’inden fazlasında pozitiftir, 4-metilumbelliferil-β-D-glukuronid gibi substratları hidrolize eden β-glukuronidaz aktivitesi izolatların %94–96’sında bulunur, UV altında floresans üretir.^[3] Bu testler mColiBlue24 veya Colilert gibi ticari besiyerlerinde birleştirilir; mavi koloniler veya UV altında floresansla hızlı doğrulama sağlar, çevresel ve klinik örneklerde özgüllüğü artırır.^[34]

Kaynaklar ve Ekoloji

Doğal Habitatlar

Fekal koliform bakteriler esas olarak sıcak kanlı hayvanların (insanlar dahil) bağırsak yollarında bulunur; normal bağırsak mikrobiyotası parçasıdır. Toplam koliformlar toprak ve bitki örtüsü yüzeyleri gibi çevresel ortamlarda yaygındır; fekal kontaminasyon göstermeden organik zengin substratları kolonize eder.^[35]^[20]^[36]

Bu organizmalar besin zengin, nemli ortamlara (özellikle akuatik sedimentler ve çürüyen bitki materyali alanları) belirgin kalıcılık gösterir; organik substratlar karbon ve azot sağlar, haftalar ila aylar süreyle dayanır; UV radyasyon ve predasyondan korunma sağlar, ancak kuru veya besin fakir koşullarda canlılık azalır. Besin zengin ortamlarda koliformlar sadece hayatta kalmakla kalmaz çoğalır; katı fekal gösterge olarak kullanımını karmaşıklaştırır.^[37]^[38]^[39]^[40]

Patolojik olmayan koliformlar doğal habitatlarda besin döngüsüne katkı sağlar; organik madde ayrıştırır, azot ve fosfor gibi temel besinleri toprak ve suya geri salar. Bitki kalıntıları ve detritüsün enzimatik ayrışması yoluyla daha geniş ekosistem üretkenliğini destekler; toprak verimliliği ve primer üretimi artırır, sağlık riski oluşturmaz. Bu ayrıştırıcı işlev koliformları karasal ve akuatik ortamların temel mikrobiyal süreçlerine entegre eder.^[41]

Kontaminasyon Kaynakları

Koliform bakteriler su kaynaklarını ve gıda zincirlerini esas olarak fekal madde ve çevresel bozulmalarla ilişkili yollarla kirletir; çoğu durumda doğrudan patojen yerine potansiyel kirlilik göstergesi işlevi görür. İnsanlar dahil sıcak kanlı hayvanların bağırsaklarından kaynaklanan bu bakteriler arıtılmamış veya kötü yönetilen atık yoluyla sistemlere girer. Koliformlar doğal olarak toprak ve bitki örtüsünde bulunurken kontaminasyon insan faaliyetleri veya doğal olaylar onları içme kaynaklarına mobilize ettiğinde ortaya çıkar.^[35]

Fekal kaynaklar koliform girişinin baskın yoludur; kanalizasyon taşkınları, hayvan gübresi, arızalı septik sistemler ve tarımsal akış dahil. Kentsel altyapı arızalarından arıtılmamış kanalizasyon su yollarına yüksek fekal koliform konsantrasyonları salar; taşkın olaylarında güvenli eşikleri aşar. Tarlalara uygulanan hayvan gübresi yağış sırasında akışla bakterileri akarsu ve yeraltı sularına taşır; yoğun tarım uygulamalarıyla şiddetlenir. Kırsal alanlarda yaygın septik sistem arızaları yetersiz bakım ile yakındaki akiferlere koliform sızdırır; kalıcı kontaminasyon plume’ları oluşturur.^[42]^[20]^[43]

Çevresel girdiler kontaminasyon risklerini artırır; yaban hayatı dışkısı, şiddetli yağışlarda toprak erozyonu ve atık su arıtma tesis arızaları dahil. Kuşlar, kemirgenler ve diğer yaban hayatı dışkıları su yakınlarına koliform bırakır; özellikle ormanlık veya banliyö havzalarında kuyu veya kaynaklara hayvan girişi doğrudan bakteriler sokar. Şiddetli yağış olaylarında toprak erozyonu yüzey katmanlarındaki gömülü koliformleri yerinden çıkarır; sediment yüklü akışla nehir ve rezervuarlara taşır. Güç kesintileri veya aşırı yüklerde atık su arıtma arızaları kısmen arıtılmış efüent salar; yüksek koliform içerir, aşağı akış su kalitesini tehlikeye atar.^[44]^[4]

Gıda üretiminde koliformlar kontamine sulama suyu ve hayvan işlem sırasında tedarik zincirine girer. Arıtılmamış yüzey suyuyla sulama marul gibi ürünlerde fekal koliformlere maruz bırakır; upstream akıştan internalization olur. Et ve süt işlemde hayvan postu veya memelerden çapraz kontaminasyon olur; özellikle çiğ sütte çevresel ve fekal kaynaklar sağımla birleşir. Bu yollar tarımda kaynak suyu arıtmasının risk azaltmada gerekliliğini vurgular.^[10]^[3]

Küresel faktörler kentleşme ve iklim değişikliği bu kontaminasyon olaylarını yoğunlaştırır; geçirimsiz yüzeyler akış hızını artırır, sokak ve kanalizasyonlardan koliformleri alıcı sulara yıkar, 2020 sonrası çalışmalar fırtınalarda kentsel fekal koliform seviyelerinde artış belgeler. İklim kaynaklı değişiklikler (daha sık şiddetli yağış ve sel) arıtma sistemlerini aşırı yükler ve toprakları erozyona uğratır; aşırı hava olayları sonrası koliform konsantrasyonlarında artış belgelenir. Bu eğilimler su ve gıda sistemlerinin birleşik antropojenik ve iklim baskılarına artan kırılganlığını vurgular.^[45]

Kamu Sağlığı Önemi

Gösterge Olarak Rolü

Koliform bakteriler su ve gıda mikrobiyolojik güvenliğini değerlendirmede ana gösterge organizmalar olarak işlev görür; patojenik mikroorganizma girişi potansiyelini işaret eden fekal kontaminasyon sinyali verir. Varlıkları yetersiz sanitasyon veya arıtmayı önerir; Salmonella spp. ve Vibrio spp. gibi zararlı bakterilerle fekal köken paylaşır, kanalizasyon veya hayvan atığı gibi kontamine ortamlarla bir arada bulunabilir.^[42]^[10] Bu gösterge prensibi koliform hayatta kalma koşullarının patojenleri de desteklediği varsayımına dayanır; her olası tehlike için test yapmadan hızlı değerlendirme sağlar.^[46]

Toplam koliformlar ile fekal koliformlar (E. coli dahil) arasında gösterge rollerinde ayrım vardır. Toplam koliformlar genel sanitasyon seviyelerini ve çevresel kaynaklardan kontaminasyon yollarını geniş belirtirken fekal koliformlar ve E. coli insan veya hayvan atığından sağlık risklerinin daha hedefli sinyalini verir.^[47]^[10]

Düzenleyici standartlar dünya çapında koliform izlemeyi su kalitesi zorunlu kılar. ABD’de 1989 Toplam Koliform Kuralı 2013’te Gözden Geçirilmiş Toplam Koliform Kuralı olarak güncellenir; halka açık su sistemlerinin dağılım sistemlerinde aylık örnekleme gerektirir, toplam koliform varlığı arıtma etkinliğini doğrulamak ve zayıflıkları tespit etmek için, E. coli varlığı acil eylem tetikler.^[2]^[48] Avrupa Birliği İçme Suyu Direktifi (2020/2184) 1998 çerçevesini günceller; kullanım noktasında 100 mL içme suyu örneklerinde koliform bakteriler ve E. coli yokluğunu zorunlu kılar.^[49]^[50]

Koliformlar gösterge olarak pratik avantajlar sunar; seçici besiyerlerinde kolay kültürlenebilme ve fekal kirlilik yollarıyla kurulu korelasyon maliyet etkili rutin sürveyansı mümkün kılar.^[14]^[51] Ancak tüm koliform tespitleri fekal kaynaklı değildir—bazıları toprak veya bitki örtüsünden gelir—patojenik riskleri aşırı tahmin edebilir, özgüllük için doğrulama testleri gerektirir.^[10]^[46]

Patojenik Suşlar

Koliform bakteriler arasında patojenik suşlar esas olarak Escherichia coli türündedir; özellikle enterohemorajik E. coli (EHEC) patotipi Shiga toksinleri (Stx) üreten O157:H7 gibi serotipler içerir.^[52] Bu toksinler genellikle bakteriyel kromozoma entegre lambdoid bakteriyofajlarda kodlanır; EHEC’nin ciddi bağırsak hasarına yol açmasını sağlar.^[53] EHEC suşları patojenik olmayan koliformlardan doğrudan insan hastalığı yapma yeteneğiyle ayrılır; yalnızca kontaminasyon belirtmek yerine.^[54]

EHEC enfeksiyonları genellikle gastroenterit olarak kendini gösterir; şiddetli karın krampları ve kanlı ishal ile karakterizedir, vakaların yaklaşık %6’sında (5 yaş altı çocuklarda %15’e kadar, yaşlılarda daha yüksek) hemolitik üremik sendroma (HUS) ilerler.^[55]^[33] HUS mikroanjiyopatik hemolitik anemi, trombositopeni ve akut böbrek hasarı triadı içerir; Shiga toksin aracılı böbrek ve diğer organlarda endotel hücre hasarından kaynaklanır.^[54] Toksinler konak hücrelerinde globotriaosilseramid (Gb3) reseptörlerine bağlanır; protein sentezini inhibe eder ve apoptozu tetikler, vasküler hasar ve sistemik etkileri şiddetlendirir.^[56]

EHEC’de ana virülans faktörleri bağırsak epitel kolonizasyonunu kolaylaştıran adezyon mekanizmaları içerir; fimbria (pili) gibi ilk tutunmayı sağlar, enterosit effacement lokusu (LEE) patojenite adası intimin kodlar; intimin adezyon ve aktin pedestal oluşumu için.^[57] Shiga toksin üretimi quorum sensing ve faj indüksiyonu gibi çevresel uyarılarla düzenlenir; bakteriyel lizis sırasında toksin salımını artıran SOS yanıtı yolları içerir.^[58] Bu faktörler birlikte attaching-and-effacing lezyonlar oluşturur; mukozal bariyeri bozar ve toksin translokasyonuna izin verir.^[59]

ABD’de CDC tahminleri Shiga toksin üreten E. coli O157’nin yılda yaklaşık 86.200 hastalık yaptığını gösterir (2025 itibarıyla); bu patojenik koliform suşlarının kamu sağlığı yükünü vurgular.^[60]

Tespit Yöntemleri

Kültür Temelli Teknikler

Koliform bakterilerin kültür temelli tespiti bu organizmaların seçici besiyerlerinde belirli koşullar altında büyümesine dayanır; su gibi çevresel örneklerde izolasyon ve sayıma izin verir. On yıllardır geliştirilen bu yöntemler koliformların laktozu fermente etme yeteneğini kullanır; asit ve gaz üretimi görsel doğrulanır. Düzenleyici çerçevelerde standartlaşmaları nedeniyle su kalitesi testlerinin temelini oluşturur.^[6]

Membran filtrasyon yöntemi su örneğinin 0,45 μm gözenek boyutlu filtreden geçirilmesini içerir; bakterileri yakalar, ardından filtrenin seçici agar besiyerinde inkübasyonu yapılır. Toplam koliformlar için filtre m-Endo agar üzerine yerleştirilir ve 35 ± 0,5°C’de 22-24 saat inkübe edilir; laktoz pozitif koloniler fuksin boyası nedeniyle kırmızı koloniler metalik parlaklık gösterir. Bu teknik genellikle 100 mL büyük hacimlerde sayım sağlar; 100 mL başına koloni oluşturan birim (CFU) verir.^[61]^[62]

Çok tüplü fermentasyon tekniği (en olası sayı yöntemi) örneğin seri seyreltilerinin laktoz broth tüplerine inokülasyonunu içerir; bakteriyel yoğunluğu istatistiksel tahmin eder. Varsayımsal fazda tüpler 35°C’de 24-48 saat inkübe edilir; Durham tüpünde gaz üretimi varsayımsal koliform belirtir. Doğrulama brilliant green laktoz bile broth’a 35°C’de toplam koliformlar için veya EC broth’a 44,5°C’de fekal koliformlar için subkültür ile yapılır; asit ve gaz üretimini doğrular. Bu probabilistik yaklaşım düşük bakteriyel sayıya sahip örnekler için özellikle yararlıdır.^[6]^[3]

Seçici besiyerleri bu tekniklerde özgüllüğü artırır. Violet red bile agar (VRBA) toplam koliform sayımı için kullanılır; laktoz pozitif koloniler 35°C’de 18-24 saat sonra çökeltiyle kırmızı zonlar oluşturur, safra tuzları ve kristal violet ile non-koliformları inhibe eder. Fekal koliformlar için membran filtrasyonda m-FC agar kullanılır; 44,5 ± 0,2°C’de 24 saat inkübe edilir, anilin blue indikatör nedeniyle mavi koloniler verir, bu sıcaklık termotolerans suşları seçer. Bu besiyeri formülasyonları arka plan floradan ayrımı sağlar.^[63]^[64]

ISO 9308-1 standardı su örneklerinde 100 mL koliform ve Escherichia coli sayımı için harmonize membran filtrasyon protokolü belirtir; kromojenik substratlarla eş zamanlı tespit sağlar, geleneksel kültür yöntemleriyle uyumludur. 2014’te güncellenen bu uluslararası kılavuz inkübasyon koşulları ve doğrulama adımlarını belirtir; laboratuvarlar arası reprodüksiyon sağlar.^[65]

Moleküler Teknikler

Koliform bakterilerin moleküler tespiti genetik ve enzimatik belirteçleri kullanır; geleneksel kültür yöntemlerinden daha hızlı ve kesin tanımlama sağlar, toplam koliformlar için β-galaktozidaz, Escherichia coli için β-glukuronidaz gibi ana göstergeleri hedefler. Zamanında sonuçların kamu sağlığı yanıtlarını bilgilendirdiği su kalitesi izlemede özellikle değerlidir.

Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) analizleri spesifik DNA sekanslarını amplifiye eder; koliform varlığını tespit eder. Toplam koliformlar için primerler genellikle β-galaktozidazı kodlayan lacZ genini hedefler; çoğu koliform türlerinde bulunur, içme suyu örnekleri için optimize edilmiş kantitatif gerçek zamanlı PCR (qPCR) varyantları bakteriyel konsantrasyon sonrası 100 mL başına 1 CFU kadar düşük tespit limitleri sağlar.^[66] E. coli-spesifik tespit için PCR uidA genini hedefler; bu türde yüksek korunmuş β-glukuronidaz kodlar, çoğu diğer koliformde yoktur, çevresel izolatlarda %95 üstü özgüllük sağlar.^[67] Bu analizler örnekleri 2–4 saatte işler; düşük bollukta hedefler için ön zenginleştirme gerekebilir.^[68]

Enzim-substrat testleri kromojenik veya florojenik substratlarla koliform metabolik aktivitelerini kullanır; genetik olmayan alternatif sunar. ABD Çevre Koruma Ajansı onaylı Colilert sistemi toplam koliformlar için o-nitrofenil-β-D-galaktopiranozid (ONPG) substratı kullanır; β-galaktozidaz için sarı renk üretir, E. coli için 4-metilumbelliferil-β-D-glukuronid (MUG) UV altında floresans verir. Bu tanımlı substrat teknolojisi Quanti-Tray formatlarında eş zamanlı tespit ve sayım sağlar; 35°C’de 24 saatte sonuç verir, Colilert-18 varyantı tatlı su için 18 saatte sonuç verir, deniz örnekleri için önerilir, ortogonal enzim özgüllükleri nedeniyle minimal yanlış pozitif verir.^[69]

Kemilüminesan in-situ hibridizasyon (CISH) fikse bakteriyel örneklerde doğrudan RNA tespiti sağlar; koliform-spesifik ribozomal RNA sekanslarına tamamlayıcı oligonükleotid problar kullanır. Kemilüminesan acridinium ester etiketli problar hedef RNA’ya hibridize olur; hidroliz üzerine lüminometriyle ölçülebilir ışık salar, kültür olmadan 1 ila 10⁵ CFU/mL yoğunluklarda canlı E. coli ve toplam koliform sayımı sağlar. Bu yöntem karmaşık çevresel matrisler (biyofilm veya sedimentler) için özellikle uygundur; uzaysal çözünürlük sağlar.^[70]

Kültür temelli tekniklerle karşılaştırıldığında PCR, enzim-substrat testleri ve CISH gibi moleküler yöntemler üstün hız sunar—genellikle bir günden az, 24–48 saat veya daha fazla yerine—gen veya enzim hedefli problarla artırılmış özgüllük sağlar, non-koliform floradan interferansı azaltır.^[71] Eş zamanlı toplam koliform ve E. coli analizi için multipleksleme destekler; araştırma ve izlemede verimi artırır, ancak düzenleyici uyum genellikle onaylı kültür temelli veya spesifik enzim-substrat yöntemleri gerektirir.^[72] Ancak termal döngüleyici veya fluorometre gibi pahalı ekipman, uzman operatör ve canlı olmayan hücrelerden DNA/RNA tespiti gerektirir; canlılık doğrulaması olmadan kontaminasyon tahminlerini şişirebilir.^[73] Ayrıca atık su gibi inhibitör zengin örnekler saflaştırma adımları gerektirebilir; saha uygulanabilirliğini sınırlar.^[74]

Salgınlar ve Yönetim

Önemli Olaylar

Koliform bakterilerle ilişkili en önemli gıda kaynaklı salgınlardan biri 1993’te ABD batısında (başta Washington, California, Idaho ve Nevada) gerçekleşmiştir; yetersiz pişmiş kıyma etiyle bulaşan Escherichia coli O157:H7 Jack in the Box restoranlarında servis edilmiştir. Bu olay 732 laboratuvar doğrulanmış enfeksiyon vakası, çoğunlukla küçük çocuklarda 4 ölümle sonuçlanmış, yetersiz pişirme sıcaklıkları ve et işlemde çapraz kontaminasyon risklerini vurgulamıştır. Salgın ABD Tarım Bakanlığı tarafından et endüstrisinde geliştirilmiş patojen testleri dahil ana düzenleyici değişiklikleri tetiklemiştir.^[75]^[76]

2011’de kuzey Almanya’da büyük Shiga toksin üreten E. coli O104:H4 salgını diğer Avrupa ülkelerine yayılmış; bu suşun neden olduğu ilk büyük hemolitik üremik sendrom (HUS) epidemisi olmuştur. Lower Saxony’deki tek çiftlikten kontamine fenugreek filizleriyle ilişkili olay yaklaşık 3.950 enfeksiyon vakası, 53 ölüm ve 800’den fazla HUS vakasıyla sonuçlanmış, çoğunlukla yetişkinleri etkilemiştir. Bu salgın ürün kaynaklı patojen izleme zorluklarını vurgulamış; Avrupa’da filiz üretiminin geçici yasaklanmasına yol açmıştır.^[77]^[78]

Önemli su kaynaklı koliform olayı Mayıs 2000’de Kanada Ontario Walkerton’da meydana gelmiştir; E. coli O157:H7 ve Campylobacter jejuni belediye içme suyu kaynağını kontamine etmiş, şiddetli yağış yetersiz korunan kuyuyu aşırı yüklemiş ve klorlamada arıza olmuştur. Bu kriz 2.300’den fazla sakini etkilemiş; 2.000’den fazla hastalık ve 7 ölümle sonuçlanmış, birçok hayatta kalanda renal bozukluk gibi uzun vadeli etkiler bırakmıştır. Olay kırsal su sistemlerindeki zayıflıkları ortaya çıkarmış; Kanada su kalitesi düzenlemelerini reforme eden kamu soruşturması oluşturmuştur.^[79]^[80]

Nisan 2025’te marul ile ilişkili E. coli salgını 15 ABD eyaletini etkilemiş; onlarca kişiyi (çocuklar dahil) hastalandırmış ve en az bir ölüm (9 yaşındaki erkek çocuk) ile sonuçlanmış, geri çağırma ve tedarik zinciri kontaminasyon araştırmalarını tetiklemiştir. Ayrıca 2025’te Twin Sisters Creamery yaşlandırılmış çiğ süt peyniriyle ilişkili Shiga toksin üreten E. coli (STEC) enfeksiyonları salgını birden fazla hastalığa yol açmış; pastörize edilmemiş süt ürünlerinde riskleri vurgulamıştır.^[81]^[82]

ABD’de 2022 ila 2025 eğilimleri kanalizasyon taşkınları nedeniyle artan rekreasyonel su uyarıları gösterir; sıklıkla plaj ve göllerde fekal koliform seviyelerini yükseltir, 2025 itibarıyla CDC sürveyans çabalarında belgelenmiştir. Bu olaylar aşırı hava ve yaşlanan altyapıyla şiddetlenir; kıyı ve Büyük Göller alanlarında çok sayıda plaj kapanışı ve uyarılara yol açar, E. coli maruziyetinden gastrointestinal hastalıkları önlemek amacıyla. CDC raporları atık su sürveyansı ve kamu bildirimleriyle bu riskleri azaltmada devam eden izlemeyi vurgular.^[83]^[84]

Önleme Tedbirleri

Koliform bakteriler kontaminasyonunun önlenmesi su temini, atık su ve tarımsal sistemlerde sağlam arıtma ve yönetim stratejileri uygulanmasını içerir; kanalizasyon ve hayvan atığı gibi fekal kaynaklardan riskleri azaltır.^[85]

Su arıtmada klorlama temel yöntemdir; yeterli temas süresi sonrası 0,5–1,0 mg/L serbest klor artık içme suyu ve atık su efüentlerinde koliformleri etkili inaktive eder.^[86] Hızlı kum veya membran filtrasyon gibi filtrasyon süreçleri dezenfeksiyondan önce partikül maddeyi kaldırır; ABD Çevre Koruma Ajansı Yüzey Suyu Arıtma Kuralı altında bulanıklık ve ilişkili mikrobiyal yüklerde %99 azaltım sağlar.^[87] Ultraviyole (UV) dezenfeksiyon kimyasal artık olmadan 40 mJ/cm² veya daha yüksek dozla koliformlerin %99,99’dan fazlasını inaktive eder; belediye atık su uygulamalarında gösterilmiştir.^[88]

Atık su yönetimi stratejileri yeraltı ve yüzey sularına koliform sızmasını önlemeye odaklanır; uygun septik sistem tasarımı ve tarımsal uygulamalar yoluyla. Septik sistemler EPA kılavuzlarına göre tasarlandığında anaerobik sindirim ve toprak filtrasyonu için yeterli boyutlu tank ve drenaj alanları içerir; koliform seviyelerini %90–99 azaltır.^[85] Tarımda gübre 55°C üstü sıcaklıkta en az üç gün kompostlanması çoğu fekal koliformu ortadan kaldırır; USDA organik üretim standartlarına göre arazi uygulaması sırasında akış kontaminasyonunu önler.^[89]

Rutin izleme protokolleri devam eden kontrol sağlar; EPA Gözden Geçirilmiş Toplam Koliform Kuralı halka açık su teminlerinde dağılım sistemlerinin aylık örneklemesini zorunlu kılar; toplam koliform varlığı düzeltici eylemleri tetikler. Gıda işlemde FDA Tehlike Analizi ve Kritik Kontrol Noktaları (HACCP) çerçevesi süt ürünlerinde g başına 10 CFU altı sınırlarla pastörizasyon gibi kritik noktalarda koliform izlemeyi gerektirir; işlem sonrası kontaminasyonu önler.^[90]

Kamu sağlığı müdahaleleri potansiyel koliform girişlerine acil yanıt sağlar; rutin testler eşik aşımı tespit ettiğinde suyu en az bir dakika kaynatma öneren kaynatma uyarıları dahil.^[91] Tuvalet kullanımı veya potansiyel kontamine materyal teması sonrası 20 saniye sabunla el yıkama vurgusu yapan eğitim kampanyaları kontaminasyon olayları sonrası ikincil bulaşı CDC enfeksiyon kontrol kılavuzlarında belirtildiği gibi azaltır.^[92]