Bacterias de azufre -productoras de H2S- (reductoras de sulfato -SRB-, reductoras de sulfito, reductoras de azufre, y otras moléculas con azufre): Cultivo cualitativo y cuantitativo; Detección molecular (PCR) de su presencia (genes aprA y dsrA); Identificación molecular (PCR y secuenciación)
Información 15-04-2018.
Las bacterias productoras de sulfuro de hidrógeno (H2S) comprenden diversos grupos de bacterias y arqueas que obtienen energía reduciendo diversos compuestos que poseen azufre en su molécula, incluyendo compuestos orgánicos (aminoácidos azufrados) y compuestos inorgánicos con azufre oxidado (como sulfato, sulfito, tiosulfato, tetrationatos, o azufre elemental) a H2S. El sulfuro de hidrógeno es un gas incoloro y tóxico con un fuerte olor fétido a huevos podridos. Es uno de los compuestos resultantes de la descomposición de la materia orgánica, por lo que está presente en el medio ambiente. Se encuentra en el aire y agua sin tratar principalmente como resultado de emisiones naturales, y su concentración se ve aumentada debido a procesos industriales. El H2S es particularmente notable en algunas aguas subterráneas, dependiendo de la mineralogía de roca de origen y los microorganismos presentes. El agua potable, así como una serie de alimentos y bebidas pueden contener sulfuros. En los alimentos, las bacterias productoras de H2S destacan como bacterias específicas del deterioro en algunos productos pesqueros y carnes rojas, sobre todo si éstas han sido procesadas.
Como se ha mencionado previamente, las bacterias productoras de H2S, constituyen un amplio y heterogéneo grupo, donde destacan las bacterias reductoras de sulfato (SO42-), las principales responsables de la formación de H2S en anaerobiosis. Frecuentemente, la actividad bacteriana sulfato reductora se encuentra ligada con capacidad de oxidación de otros compuestos oxidados de azufre. Sin embargo, no siempre es así, y además de estas bacterias, se conocen las bacterias reductoras de azufre (So), las bacterias sulfito reductoras (SO32-), y se han aislado bacterias tiosulfato reductoras (SO2O32-) no sulfato reductoras. A continuación, se describen las características de los principales tipos de bacterias.
Las bacterias reductoras de sulfato o SRB (por sus siglas en inglés), son bacterias quimiolitotrofas que emplean sulfato como aceptor final de electrones en la degradación de la materia orgánica, proceso denominado sulfato reducción, que da como resultado la producción de H2S. Hasta ahora se han descrito más de 220 especies de 60 géneros de SRB, que pertenecen a cinco divisiones o filos dentro de las bacterias (los formadores de esporas Desufotomaculum, Desulfosporomusa y Desulfosporosinus dentro de la división Firmicutes, Deltaproteobacteria, la especie Thermodesulfovibrio dentro de la división Nitrospira y dos filos representados por las especies Thermodesulfobium narugense y Thermodesulfobacterium / Thermodesulfatator) y dos divisiones dentro de las arqueas (el género Archaeoglobus del filo Euryarchaeota y los dos géneros Thermocladium y Caldivirga del filo Crenarchaeota, afiliados al orden Thermoproteales).
Las SRB son bacterias anaerobias estrictas que usan el sulfato, la forma más oxidada del azufre, como aceptor final de electrones, convirtiéndolo en la forma más reducida, sulfuro. Esta reducción no asimilativa del sulfato es un proceso en gran escala limitado a las SRB. Además del sulfato, las SRB pueden emplear otros compuestos oxidados de azufre como aceptores terminales de electrones, entre ellos los sulfitos y el tiosulfato, intermediarios de la sulfato reducción. Además, entre las SRB también se encuentran algunas bacterias sulfurreductoras facultativas, que utilizan azufre elemental como sustrato respiratorio en ausencia de otros posibles aceptadores terminales de electrones tales como sulfato, sulfito, tiosulfato, nitrito o nitrato. Así, aunque la mayoría de los SRB no pueden crecer mediante la reducción elemental de azufre, algunas bacterias de los géneros Desulfomicrobium y Desulfovibrio, utilizan azufre como un aceptor de electrones alternativo.
Las SRB pueden tener un metabolismo heterotrófico, autotrófico, litoautotrófico, o de tipo respiratorio bajo anaerobiosis. Además, recientemente, se ha descubierto la posible naturaleza microaerófila de algunas especies de SRB consideradas anteriormente como anaerobios estrictos. Las SRB pueden emplear más de cien compuestos como donadores de electrones (azúcares, aminoácidos, ácidos monocarboxílicos, ácidos dicarboxílicos, alcoholes y compuestos aromáticos) y son los microorganismos que reducen la mayor cantidad de diferentes aceptadores finales de electrones terminales, incluyendo los compuestos inorgánicos de azufre. Debido a ello, su función ecológica y metabólica en la naturaleza es de gran importancia. Las SRB se encuentran ampliamente distribuidas en ambientes acuáticos y terrestres que se vuelven anóxicos. Pueden crecer en diferentes condiciones físico-químicas, habitando en los ambientes más extremos de nuestro planeta, como los ecosistemas salino, caliente, frío y / o alcalino. El género mejor estudiado es Desulfovibrio que es común en ambientes acuáticos o en suelos encharcados con abundante materia orgánica y suficientes niveles de sulfato.
Las bacterias reductoras de azufre se caracterizan por su capacidad para reducir el azufre elemental a sulfuro, un proceso denominado sulforeducción. Varios géneros de arqueas y bacterias quimioorganotróficas poseen la capacidad de oxidar sustratos orgánicos (principalmente péptidos pequeños, glucosa y almidón) anaeróbicamente, utilizando S° como aceptador final de electrones. En las arqueas, este proceso de respiración anaerobia se observa mayormente en los géneros Thermococcus y Thermoproteus, y en menor grado en los géneros Desulfurococcus, Thermofilum y Pyrococcus. También, otro grupo de arqueas quimiolitotróficas de los géneros Acidians, Pyrodictium y Thermoproteus demuestran la capacidad de crecer autotróficamente a expensas de CO2, H2 y S°.
Entre las eubacterias, la respiración anaerobia de S° es llevada a cabo por bacterias pertenecientes a los géneros Desulfuromonas, Desulfurella y Campylobacter. Estas bacterias acoplan la oxidación de sustratos tales como acetato y etanol a la reducción de azufre elemental a sulfuro de hidrógeno. La capacidad para reducir azufre elemental se extiende también a bacterias aerobias facultativas quimiorganotróficas pertenecientes a los géneros Proteus, Pseudomonas y Salmonella, que también exhiben la capacidad de reducir compuestos sulfurados tales como tiosulfato, sulfito y dimetilsulfóxido.
Los anaerobios sulfito-reductores constituyen un grupo asociado a los Clostridium spp. y como tal se caracterizan por ser organismos Gram positivos, anaeróbicos, formadores de esporas. Se encuentran en diversas fuentes ambientales, como suelo, sedimentos marinos, vegetación en descomposición, intestino humano y de animales, heces y heridas infectadas de hombre y animales, aguas superficiales, como también en los alimentos, especialmente cuando las condiciones de higiene en la elaboración son deficientes. Son deteriorantes, ya que producen malos olores y, con mucha frecuencia, ennegrecimiento del producto cuando éste tiene hierro, formando un precipitado oscuro de sulfuro de hierro. Estos microorganismos tienen la capacidad de reducir los sulfitos a sulfuros a partir de aminoácidos y compuestos azufrados. Estas bacterias se han propuesto como indicadores de contaminación de alto riesgo del agua. La ventaja más importante es que sus esporas sobreviven en el agua mucho más tiempo que los organismos del grupo coliforme y son resistentes a la desinfección, al punto que pueden ser detectados en algunas muestras de agua después de haber recibido pre-desinfección, floculación, sedimentación, filtración y la desinfección terminal. También tienen valor como indicadores de contaminación fecal de carácter no reciente en alimentos.
La detección de las bacterias productoras de H2S en el laboratorio, se basa principalmente en la detección de la producción de sulfuro de hidrógeno en cultivo. Para detectar los diferentes tipos de bacterias, mediante el aislamiento en cultivo, se ajusta la fuente de azufre, los indicadores de sulfuros y las condiciones de incubación del cultivo. Las diferentes especies de microorganismos productores de H2S emplean diferentes compuestos inorgánicos o aminoácidos azufrados como fuentes de azufre (como digeridos proteicos – peptona-, aminoácidos azufrados –cisteína o metionina- y tiosulfato). En el mercado, existen muchos medios de cultivo con diferentes compuestos azufrados, donde se detecta el H2S gaseoso producido por la reducción de una fuente de azufre inorgánico como el tiosulfato, o por la reducción del azufre orgánico como el proporcionado por el grupo funcional R-SH del aminoácido cisteína presente en las peptonas. La producción del H2S se detecta cuando el gas entra en contacto con ciertos metales, como plomo, hierro o bismuto, y forma sulfuros con estos metales (de color negro). Los indicadores de sulfuro varían entre los diferentes medios: hierro peptonizado, sulfato ferroso, sulfato de amonio ferroso o férrico, citrato férrico, tiosulfato de sodio, sulfito de bismuto o acetato de plomo. Las sales de hierro son muy empleadas para la detección de los miembros de la familia Enterobacteriaceae, mientras los procedimientos con acetato de plomo son los más sensibles para la detección de cantidades ínfimas de H2S en otras bacterias que no sean de la familia Enterobacteriaceae.
Pruebas realizadas en IVAMI:
- Cultivo cualitativo y cuantitativo (recuento) de bacterias productoras de H2S por aislamiento mediante cultivo en medios selectivos.
- Identificación molecular de las colonias aisladas en cultivo a nivel de especie (PCR y secuenciación).
- Diagnóstico molecular (PCR) de su presencia por detección de genes aprA y dsrA.
Muestra recomendada:
- Muestra del alimento sospechoso o sometido a control. Se recomienda un mínimo de unos 100 g introducidos en un recipiente de polipropileno (plástico no rígido) estéril.
- Muestra del agua sospechosa o sometida a control. Se recomienda un mínimo de 200 mL introducidos en un recipiente de polipropileno (plástico no rígido) estéril.
- Otro tipo de muestra. Consultar a ivami@ivami.com
Conservación y envío de la muestra:
- Refrigerada (preferido) durante menos de 48 horas.
- Congelado: más de 48 horas.
Plazo de entrega de resultados:
- Detección y recuento por aislamiento en cultivos aeróbicos y anaeróbicos: 4 ó 5 días
- Detección y recuento por aislamiento en cultivo aeróbico y anaeróbico e identificación de molecular de especie: 5 a 8 días.
Coste de la prueba:
- Coste de la prueba de detección y recuento por cultivo: civami@ivami.com
- Identificación molecular de especie/s: civami@ivami.com