大腸菌とは何か、大腸菌群とは何か

 本記事では、まずは、大腸菌とは何か、大腸菌群とは何か、 両者の違い、これらの微生物の定義、どこにいるのか、食中毒菌なのか、死滅しやすいのか、体内に入るとどうなるのか、腹痛を起こすのか、 などなどの初心者の疑問が一括して解決できるように説明を加えたい。一方、少し踏み込んで、 環境での生存、検査方法、食品で大腸菌菌群が検出されることの意味、国内と海外の大腸菌や大腸菌群の微生物規格はどう違うのか、食品衛生法上の位置づけや問題点、についても説明する。

大腸菌とは

 大腸菌自身は健康人の腸内からごく普通に検出される。ヒトが排泄する糞便の全重量の約3分の1は細菌の重さと考えてよいが、このうちの1000分の1は大腸菌の重さである。大腸菌はこのようにすべての健康な人々が腸の中に持っている。したがって、ヒトにとって無害である。大腸菌そのものが体内の中に入ってきたとしても、腹痛を起こすことはない。

健康な人の腸内にいる大腸菌

 大腸菌が食品衛生上悪玉にされる理由は、大腸菌自身にあるわけではない。この菌が検出されるということは、他のグラム陰性菌の感染型食中毒菌によってその食品が汚染されていてもおかしくないという考え方に基づいている。つまり大腸菌が悪いわけではなく、大腸菌と行動を共にしている友達が悪いという理由である。大腸菌と行動を共にしている友達というのは、 すなわち大腸菌と同じくグラム陰性菌で、哺乳動物の腸の中を好む、サルモネラや病原性大腸菌などの感染型食中毒菌である。
 

大腸菌は友達が悪い


 もう少し具体的に説明すると、大腸菌はグラム陰性菌で、その住みかは哺乳動物の腸内である。また、サルモネラ菌など、われわれに感染型食中毒を引き起こす感染型食中毒菌も同様にグラム陰性菌で、その住みかも同じく哺乳動物や鳥類など温血動物の腸内である。つまり、両者の生息する温度や、栄養素の濃さ、pHなどが一致している。

感染型食中毒菌のライフスタイル

これらのグラム陰性菌の腸内菌は環境に放出されると、長くは生きながらえない。

大腸菌は環境に放出されると生き残れない

 例えば、太平洋の真ん中の海水中の有機物濃度はスープを 10万分の1に薄めた濃度の栄養素しか存在していない。しかし、そこには多くの細菌が生息している。これらの細菌は薄い栄養でも効率的に吸収できる術を身に着けている。一方、大腸菌やサルモネラ菌は、スープを10万倍に濃縮したような高濃度有機物環境の腸内に住んでいる。したがって、大腸菌やサルモネラがきれいな海水のような環境に放出されると、そこに生息する固有細菌との栄養の奪い合いには勝てず、栄養失調になって死滅していく。その他、増殖に適した温度、pHなども同様である。また、先に述べたように、これらはグラム陰性菌なので、乾燥には、グラム陽性菌に比べると比較にならないほど弱い。

環境と腸内環境の違い

 したがって、大腸菌は、サルモネラ菌などの感染型菌と運命を共にするという前提で、『検出されること=グラム陰性菌の感染型食中毒細菌の存在の可能性あり』という意味をもっている。

大腸菌が生き残っていれば、サルモネラも生き残っている

大腸菌と大腸菌群の違い

 ここで大腸菌群とはなにかについて説明する。大腸菌群とは、大腸菌以外の属(クレブエシラ属、エンテロバクター属など)を含むさらに大きなグループである。

腸内性菌科筋群、大腸菌群、糞便系大腸菌群、大腸菌、大腸菌O157の関係

大腸菌群は、教科書の定義では「 32~35℃で48時間以内に酸とガスを産生しながら乳糖を発酵する通性嫌気性のグラム陰性無芽胞桿菌」となる。乳糖とは哺乳動物の乳の中にしか含まれない2糖類である。したがって、乳糖を利用できる能力は、哺乳動物に密接にかかわりのある証拠ということになる。

 では、乳糖を利用できる細菌にはどのようなものがあるのであろうか。1つには、グラム陽性菌で、これは乳酸菌とよばれる1群である。乳酸菌のすべてが乳糖を利用できるわけではないが、大多数が利用できる。一方、グラム陰性菌で乳糖を利用できる1群を大腸菌群と呼んでいる。したがって、乳酸菌と大腸菌は乳糖を利用し、ともに哺乳動物に密接にかかわっているという点では同類といえる。

大腸菌群の分類体系

  歴史的に大腸菌群が衛生指標菌として用いられてきた理由は、測定が比較的簡単であるということもある。例えば大腸菌群の測定培地として日本で用いられているででデソキシコレート平板培地では、乳糖を利用する能力を利用してコロニーの色の変化を見るわけだが、培地に胆汁酸が入っているので、同じく乳糖を利用できる乳酸菌( グラム陽性菌)を排除している。したがってこの培地ではグラム陰性菌で乳頭を利用する 菌、すなわち大腸菌群を、検出できる。

※デソキシコレート培地の培地成分の読解は本ブログの下記記事をご覧ください。
培地成分の読解力の必要性

大腸菌群の定義と測定法

糞便指標菌としての大腸菌と大腸菌群


 さて、ここで、 糞便指標菌としての大腸菌と大腸菌群の意味について整理しておく。大腸菌群は上に述べたように乳糖の利用能力から哺乳動物に密接なかかわりのある菌であることは疑いのない事実である。現に人間の糞便からこれら大腸菌群は恒常的に検出される。

 しかし、例外が存在する。大腸菌群の中には必ずしも哺乳動物の糞便とはなんら関係のない生育環境でも独立した生活をしているものも存在するのだ。このような大腸菌群が果たして、人間の腸内の大腸菌の祖先なのか子孫なのかは、生物学的に興味のあるところであるが、とにかく、現実問題として、乳糖を利用でき大腸菌群として定義される菌が人間の糞便とは無関係のところで生息していることは事実である。

つまりサイエンスの話で割り切ってしまえばそもそも大腸菌群はもはや糞便の汚染指標としては不適格ということである。なぜならば糞便汚染と全く関係のない綺麗な自然界に生息しているからだ。

大腸菌群は環境からも検出される

糞便系大腸菌群とは?


 大腸菌群の中でも正真正銘の糞便汚染由来の菌は大腸菌(E. coli)である。大腸菌群の中から大腸菌により近い菌群を絞り込む最も簡便な方法は大腸菌群とおぼしき菌を44.5℃で増殖するか否かを調べればよい。このような高温培養で得られた大腸菌群を糞便系大腸菌群 (faecal coliforms、FC) と呼ぶ。大腸菌群は糞便汚染と無関係な自然界に由来する菌種も多く含むのに対して、44.5℃の高温培養では、これらの大部分が増殖できない。結果として、大腸菌など、糞便由来により近い菌のみが検出されることになる。そのため、WHOは現在、水道水の衛生指標菌として、大腸菌検査が難しい場合、糞便性大腸菌群(faecal coliforms)でも代替できるとしている。

 もちろん、糞便系大腸菌群と大腸菌は同一ではない。糞便性大腸菌群は、あくまでも検査上の分類である。糞便系大腸菌群ですら、厳密には、糞便とは無関係な属などもふくむことが分かっている。したがって、この微生物群に糞便性という言葉をつけるのは不適当であり、thermotolerant coliform (耐熱性大腸菌群)と呼ぶほうが正しいとする研究者も多くいる。この点は一応留意しておく必要がある。

 しかし、食品衛生の実用的な位置づけとしては、糞便系大腸菌群を大腸菌と同じような位置づけで捉えていても、大筋としては間違いではない。事実、日本の食品衛生法上では、糞便系大腸菌群をE.coli(ブロック体)で表現をして、様々な食品の糞便汚染の指標菌として規格基準に盛り込んでいる。

糞便系大腸菌群

 ここで日本の食品衛生法上での大腸菌や大腸菌群、糞便型大腸菌群の位置づけについて明確に整理しておきたい。そもそも日本の食品衛生法上では下記の二つの指標菌のみが衛生指標菌として位置づけられている。

1)大腸菌群

2)E.coli(ブロック体)

日本での規格は大腸菌群と糞便系大腸菌群のみ

 ここで注目していただきたいのが、2)のは イタリックではなくブロック体であるということである。これがイタリック体であれば、国際的にも大腸菌を意味している。しかし、日本の食品衛生法上ではこれがブロック体となっている。厚生労働省の見解によればこのブロック体のE.coliの意味は、国際的に認知されている大腸菌のことを指しているわけではない。これは糞便系大腸菌群を指しているとの整理である。
 国際的には糞便系大腸菌群は、faecal coliform (略称FC) と記載される。国際的には、E.coliをブロック体に書くことによって糞便系大腸菌を意味すると言う慣習はない。すなわち、日本の食品衛生法上だけで、このブロック体のE.coliは、糞便系大腸菌群を指している。大変ややこしい話ではある。どのような経緯でそのようになったのかは私もわからないが、実情はそのようになってるということだけは理解してほしい。

ブロック体のE.coliは糞便系大腸菌群を意味する

大腸菌群検査の食品衛生学的意義、食品衛生法上の位置づけ

なぜ、日本では大腸菌群の規格が残っている?

 ところで、日本では、生食用の冷凍鮮魚介類(切り身又はむき身にした冷凍鮮魚介類)などについては大腸菌群の基準が設定されている。しかしEUや、ISOなどの国際的基準では大腸菌群ではなく大腸菌(E.coli)が設定されている。

 上に述べたように 大腸菌群の糞便の汚染指標菌としての科学的根拠はない。私は時々タイやベトナムなどへ食品微生物のセミナー講演や食品工場の視察に行くことがある。セミナー講演の後に必ず聞かれる質問が、「なぜ日本では未だに大腸菌群を規格基準として要求しているのか?EUやISOの規格に合わせて大腸菌の試験ではだめなのか?」というものである。東南アジアの諸国は、日本だけではなく、EU諸国にも食品を輸出しているので、輸出先ごとに要求される衛生指標菌の基準が異なるということは、煩雑でやっかいなのだ。

大腸菌群検査を海外に要求する日本

  生食用の冷凍鮮魚介類 に限らず、国内の民間企業の方々にセミナーを行っていても、食品によって大腸菌群が規格基準になっていたり、糞便系大腸菌群(E.coli(ブロック体)が規格基準になっていたりして、 これらがなぜそのようになっているのかという質問が多い。

わかりにくい日本の大腸菌群の食品成分規格

 もちろん、大腸菌群は、日本においても、糞便汚染の指標菌として用いているわけではない。食品加工 が適正に行われているかどうかのプロセスの指標菌として用いている(米国の乳製品の基準に対する考えと同様)。国内外のセミナー講演の質問に対して、ここまでの回答は出来るのだが、しかしその先の答えに窮しているのも事実である。なぜならば後で述べるようにこのような説明だけでもやはり説明しきれない食品群がたくさんあるからだ。もう少し、深堀して、以下に考えてみよう。

日本の規格基準(糞便系指標菌)まとめ
  • 糞便系大腸菌群(=ブロック体のE.coli)

 糞便系大腸菌群(=ブロック体のE.coli)は、限りなく大腸菌に近い指標菌群とみなして良いので(注、上記したように完全に同一ではない)、これらを糞便汚染の指標として規格基準に盛り込む点については、大きな問題点はない。現状として、科学として大きな齟齬があるわけではない。

 例えば食肉製品では、非加熱食肉製品(要するに生ハム)、特定加熱食肉製品(要するに、周辺だけにか熱を加えたローストビーフ)、乾燥食肉製品( サラミなど食肉を完走しただけの製品)においては、原材料由来の大腸菌群が検出されたからといって衛生的な扱いが悪いとは判定できない。したがってこのような製品については糞便系大腸菌群(ブロック体のE.coli)を規格基準としているわけである。これらについては科学的に納得できる話であり、理解に苦しむこともない。

 ただし、国際的には将来的には、ISOやEUにあわせて大腸菌(イタリック体のE.coli)に移行するほうが望ましいだろう。

加熱食肉製品の微生物規格
  • 大腸菌群

 大腸菌群の方はどうであろうか?上述日本の規格基準の説明として説明としては、大腸菌群は、糞便の汚染の指標菌としてとして使っているわけではない。その目的は、

1)加熱食品の場合には加熱が十分にかかっているかどうかの有効性の指標として使っている。

2)加熱後の2次汚染の指標菌として使っている。

この2つ考え方のオリジナルは米国での FDA などが乳製品に関して行なっている大腸菌群の設定理由からきていると考えられる。

 しかし、実際のころ、別記事で述べるように、米国でも、すでに、大腸菌群が使われているのは乳製品などごく一部の製品であり、その乳製品においても大腸菌群の使うことに対しての是非の議論が最近強くなっているところである(下記記事参照)

  食品の大腸菌群検査の意義や基準に対して米国でも疑問の声あり

 上記1)については、ほとんどの場合加熱食品で加熱が不十分というケースはめったになく、使い道が限定されている。また、そもそも加熱不足を調べるのになぜ大腸菌群なのかという疑問も生じる。一般生菌数ではいけないのか?という素朴な疑問が残る。

加熱生残指標としての大腸菌群

 上記2)については、一応合理的に思えるような説明が可能である。私が国内外セミナーで用いている説明の概要を「」で書く。

「加熱などの加工食品において、もし大腸菌が検出された場合には、元々原料に似た大腸菌群とは言い難い。 元々原料にした大腸菌群は死滅しているので、ここで大腸菌群が検出されるということは、取りも直さず食品の工場の二次汚染が起きたことを意味する。すなわち、食品工場での衛生管理の指標として大腸菌群が使える。」

というものだ。

 ざっとこのような理屈を、東南アジアのセミナーなどでは、日本の立場として説明している。

加熱後の二次汚染指標としての大腸菌群

 しかしこの点も、よくよく考えてみると、二次汚染の指標の確認の目的では、大腸菌でもいいではないかという疑問が生じる。おそらく筆者が考えるに、元々大腸菌群の設定をしているので、この規格基準をできるだけ変更しない理由がついてるのだろうと思う。つまりこの説明は、「加熱食品の規格には大腸菌群をこのまま残しておいても、科学的にには矛盾しないでしょ」という後付けの論理がありそうだ。

 なぜこのような論理になるのかと言うと、 要するに大腸菌群の方がずっと検査が大腸菌よりも簡単だった時代の背景を引きずっているのだと思う。しかし現在では、大腸菌の検査なども酵素基質検査などで簡単に行えるようになっている。実際にEUやISOなどの国際基準での規格ではこのような大腸菌検査が行われているわけである。

たしかに昔はこれしかなかったし、便利だった大腸菌群検査


また別記事でも述べているよう、最近は米国でも、チーズなど乳製品の2次汚染の指標菌ならば、 大腸菌群ではなく、ずっとに二次汚染の頻度の高い シュードモナスなどグラム陰性菌を使うほうが合理的だという意見も出てきている(再び下記記事参照)。

食品の大腸菌群検査の意義や基準に対して米国でも疑問の声あり

難解で解釈に苦しむ日本の大腸菌群基準(いくつかの例)

 実際のところ、日本の規格基準で大腸菌理解に苦しむ難解な状態が登場する。

  • 加熱食肉製品

 下の図のように、加熱食肉製品であって、包装後加熱食品では大腸菌群用性が求められており、一方、加熱後包装食品では糞便系大腸菌群(カタカナのE.coli)の陰性が求められている。上記のような考え方でいけば、どちらも加熱食品なので、加工プロセスの適性判断の指標として大腸菌群で統一しても良さそうであるが、 実際はそうなっていない。

これについては、色々と理屈はあるのだろうが、 筆者としては、科学的に Simple is best の観点でこれ以上の説明は試みない(正直よくわからない)。

包装後加熱食肉製品と加熱後包装色食肉製品

※記事参照

  • イチゴケーキ

 いちごケーキは加工食品なので、大腸菌群陰性でなくてはならないとなっている。 洋生菓子の衛生規範でこのように定められている。ケーキの部分は確かに加工食品なのでそこに大腸菌群がいた場合には、生鮮食品などの原料由来とは考えられない。したがってこの場合はやはり加工工程の衛生基準が悪いと判断するというのは理にかなっている。しかし一方でケーキに乗ってるイチゴはどうだろうか?イチゴは生鮮食品であり、いちごに大腸菌群が存在することは避けられない。しかしイチゴが乗ったケーキ全体で製品として大腸菌が陰性でなくてはならないとされているわけだ。

生成食品から大腸菌群がでるのは避けられない

 このようなグレーゾーンも、 大腸菌群を基準に入れているから起きる問題である。大腸菌群ではなく大腸菌の基準に変更すれば、この問題は解消する。

イチゴケーキ
  • 生食用鮮魚介類

  生食用の冷凍鮮魚介類(切り身又はむき身にした冷凍鮮魚介類) も大腸菌群陰性と定められている。なぜならば生鮮魚介類を切り身加工して冷凍してしまった段階で冷凍食品の分類になるからだ。日本ではこのような冷凍食品の分類になってしまえば、 大腸菌群陰性が求められてしまう。 しかし生鮮魚介類を単純に冷凍しただけで、微生物学的な中身は変わるわけではない。したがって生鮮魚介類の冷凍に大腸菌群が出るのはやむを得ない。 にもかかわらず冷凍食品の分類に法律的に入るという理由だけで大腸菌群性が求められている。

生食用冷凍生鮮魚介類

 私は、フィリピンでマグロなどの生鮮魚介類の冷凍品を日本に輸出している加工業者を訪ねたことがある。この加工業者は、講演者が訪問する前の年に冷凍マグロを日本に輸出した際に、大腸菌群陽性によりリコールを余儀なくされていた。しかしこの加工業者は、「そもそも大腸菌群はマグロ漁船で水揚げした段階でもマグロから検出される場合も多い。したがって、日本への輸出用冷凍マグロから大腸菌群が検出されるか否かについては、運次第だ。EUや北米にも同様に冷凍マグロを輸出しているが、これらの諸国では大腸菌群ではなく大腸菌なので、リコールはほとんどない」と話していた。

 フィリピンに限らず、タイなど東南アジア諸国を訪問した際にも、「なぜ、大腸菌群が自然界に存在する菌であるのに、日本では冷凍食品の基準として大腸菌群なのか?」との質問をしばしば受ける。「冷凍食品は加工食品なので、大腸菌群を加工の適性指標として用いている」と説明を試みながらも、自身でもこの説明に科学的に納得できていない。「冷凍で微生物はそんなに死ぬのか?」と質問を追加されれば、もうお手上げである。「いや、冷凍工程では微生物はほとんど死にません」と答えるしかない。

 ※冷凍と細菌の死滅の関係は下記記事をご覧ください。
冷凍と微生物の死滅

上述したように、以上、 生食用の冷凍魚介類 で大腸菌群の検査を設定している日本の基準は見直すべきであろう。

マグロ漁船(フィリピン)

 以上、本記事後半では、大腸菌と大腸菌群については、食品微生物学の入門者基礎講座の学習者にとってはやや深煎りした説明をした。しかし大腸菌や大腸菌群の検査は食品微生物学の基本中の基本なので、 この項目については少し深堀りして説明をあえて行った。