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糞便性大腸菌群（英国英語: faecal coliform）は、通性嫌気性、桿状、グラム陰性、非胞子形成性の細菌です。大腸菌群は一般的に温血動物の腸に由来します。糞便性大腸菌群は胆汁酸塩または同様の表面因子の存在下で増殖することができ、オキシダーゼ陰性であり、44 ± 0.5°Cで48時間以内に乳糖から酸とガスを生成します。 [ 1 ]「耐熱性大腸菌群」 という用語の方がより正確であり、「糞便性大腸菌群」よりも受け入れられつつあります。[ 2 ]
大腸菌群には、糞便に由来する属（例：Escherichia、Enterobacter、Klebsiella、Citrobacter）が含まれます。糞便性大腸菌群検査は、糞便汚染の指標となることを目的としており、より具体的には、糞便中に存在する可能性のある他の病原体の指標微生物である大腸菌の指標となります。水中に糞便性大腸菌群が存在しても、直接的な害はなく、必ずしも糞便の存在を示すものではありません。[ 1 ]
一般的に、糞便性大腸菌群の増加は、浄水処理の不具合、配水システムの健全性の喪失、病原菌による汚染の可能性を示唆する警告となります。濃度が高い場合は、水系胃腸炎のリスクが高まる可能性があります。この細菌の検査は安価で信頼性が高く、迅速です（培養期間は1日）。
水生環境における糞便性大腸菌群の存在は、水が人間または他の動物の糞便物質で汚染されていることを示している可能性がある。糞便性大腸菌群は、哺乳類や鳥類からの直接的な排泄物、農業排水や雨水流出、人間の下水などを通じて河川に流入する可能性がある。しかし、その存在は植物性物質やパルプ工場または製紙工場の排水の結果である可能性もある。[ 1 ]
家庭用浄化槽が故障すると、排水中の大腸菌群が地下水、帯水層、排水溝、および近隣の地表水に流れ込む可能性があります。雨水排水管に接続されている下水接続部も、人間の汚水を地表水に流す可能性があります。特に米国北東部と中西部の古い工業都市の一部では、廃棄物を処理するために合流式下水道システムが使用されています。合流式下水道は、家庭の汚水と雨水の両方を運びます。降雨量が多い時期には、合流式下水道が過負荷になり、近くの小川や川に溢れ出し、処理を迂回する可能性があります。
家畜を水辺近くで放牧すること、雨季に畑に肥料として堆肥を散布すること、下水汚泥バイオソリッドを使用すること、家畜に小川で水を飲ませることなどの農業慣行は、すべて糞便性大腸菌群による汚染の一因となる可能性がある。
水中に大量の糞便性大腸菌が存在することは、一部の専門家によれば有害ではないが、水中に病原体が存在するリスクが高いことを示している可能性がある。 [ 3 ]糞便性大腸菌による汚染と同時に発生する可能性のある水系病原性疾患には、耳の感染症、赤痢、腸チフス、ウイルス性および細菌性胃腸炎、A型肝炎などがある。
糞便性大腸菌群を含む未処理の有機物は、環境に有害となる可能性があります。このような物質が好気性分解されると、河川や水路に排出された場合、溶存酸素濃度が低下する可能性があります。酸素濃度が低下すると、魚類をはじめとする水生生物が死滅する恐れがあります。廃水中の糞便性大腸菌群を減らすには、塩素やその他の消毒剤、あるいは紫外線消毒処理が必要となる場合があります。これらの薬剤は、糞便性大腸菌群や病原菌を死滅させる可能性があります。しかし同時に、水生環境の適切なバランスを保つために不可欠な細菌も死滅させてしまうため、これらの細菌に依存する生物の生存を脅かすことになります。つまり、糞便性大腸菌群の濃度が高いほど、塩素濃度も高くなり、水生生物の生存を脅かすことになるのです。
糞便性大腸菌は、他の細菌と同様に、通常、水を沸騰させたり、塩素処理したり、紫外線消毒したりすることで増殖を抑制できます。汚染された水に触れた後は、石鹸で十分に手を洗うことも感染予防に役立ちます。糞便性大腸菌の検査を行う際は、必ず手袋を着用してください。公共水道を管理している自治体は、通常、糞便性大腸菌の監視と処理を行っています。また、ヨウ素によって除去することもできます。
米国、カナダ、その他の国の水域では、一般市民の健康を守るために水質が監視されています。細菌汚染は監視対象の汚染物質の1つです。米国では、糞便性大腸菌群検査は、米国環境保護庁（EPA）が使用するプロセスで総合的な水質評価を構成する9つの水質検査の1つです。糞便性大腸菌群アッセイは、糞便由来ではない糞便性大腸菌群が一般的に見られない状況で、糞便の存在を評価するためにのみ使用する必要があります。[ 1 ] EPAは、サンプル中の細菌を分析するためのさまざまな方法を承認しています。[ 4 ]
細菌は生育に適した条件が整えば急速に増殖します。ほとんどの細菌は、栄養分のある暗く暖かく湿った環境で最もよく増殖します。固体培地で培養すると、一部の細菌は増殖するにつれてコロニーを形成し、肉眼で見えるほど大きくなることがあります。水サンプルから糞便性大腸菌群のコロニーを培養して数を数えることで、もともと存在していた細菌の量を特定することができます。
膜ろ過は、水中の糞便性大腸菌群の分析に最適な方法です。検査対象のサンプルは、特定の孔径（一般的に0.45マイクロメートル）のフィルターに通されます。水中に存在する微生物はフィルター表面に残ります。フィルターは選択培地を入れた滅菌シャーレに置かれ、目的の微生物の増殖が促進される一方で、他の非標的微生物は抑制されます。各細胞は個別のコロニーに成長し、直接計数できるため、初期接種量を決定できます。通常、水質検査には100 mlのサンプル量が使用され、フィルターあたり20～60個のコロニーという最終的な望ましいコロニー密度範囲になるようにろ過されます。汚染された水源では、「計数可能な」膜を得るために希釈が必要になる場合があります。フィルターはM-FC寒天培地を入れたシャーレに置かれ、44.5℃（112.1°F）で24時間培養されます。この高温は、糞便以外の細菌に熱ショックを与え、その増殖を抑制します。糞便性大腸菌群のコロニーが増殖するにつれて、乳糖を発酵させて酸を生成し、それが寒天培地中のアニリン色素と反応することで、コロニーは青色に発色します。
大腸菌群検出の新しい方法は、大腸菌群の指標として特定の酵素基質に基づいています。これらのアッセイでは、β-ガラクトシダーゼ酵素によって作用されると特徴的な色を生成する、色素に結合した糖を使用します。β-ガラクトシダーゼ酵素は一般的に大腸菌群のマーカーであり、o-ニトロフェニル-β-D-ガラクトースなどの酵素特異的グリコシドの加水分解によって測定できます。アッセイには通常、別の色素に結合した2番目の糖が含まれており、これはβ-グルクロニダーゼ酵素によって作用されると蛍光生成物を生成します。大腸菌はβ-ガラクトシダーゼとβ-グルクロニダーゼの両方を産生するため、2つの色素を組み合わせることで、同じ容器内で大腸菌群と大腸菌を区別して定量することが可能になります。
近年、酵素検出化合物の背後にある化学は、従来の発色性フォーマットとは異なり、指示成分が酸化還元活性となるように更新され、大腸菌や腸球菌などの糞便指標細菌をサンプル前処理なしで電気化学的に検出できるようになった。検出化合物の色は重要ではないため、濃い色のマトリックスでも検出が可能になる。[ 5 ]
1989年、米国環境保護庁（EPA）は総大腸菌群規則（TCR）を公表し、全国の公共水道システムに大幅な監視変更を課した。[ 6 ] 1989年のTCRに基づく検査要件は、以前の要件よりも徹底していた。定期的な大腸菌群検査の回数は増加し、特に小規模な水道事業体ではその傾向が顕著だった。また、この規制では、総大腸菌群が陽性となったすべての水源からの自動再検査（トリガー型水源監視として知られる）も義務付けられていた。2013年、EPAはTCRを改訂し[ 7 ] 、 2014年に軽微な修正を加えた[ 8 ]。