Metodología para la detección de bacterias en el agua potable a través de una nariz electrónica y lengua electrónica

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17981/ingecuc.17.1.2021.13

Palabras clave:

E. coli, agua potable, nariz electrónica, lengua electrónica, procesamiento de datos

Resumen

Introducción: La evaluación de la calidad del agua sigue siendo un desafío para las instituciones de salud pública en la actualidad. Una de las bacterias más abundantes y que se asocia principalmente con el riesgo sanitario del agua es Escherichia coli (E. coli). La incidencia de esta bacteria indica que existe un mayor riesgo de la presencia de otras bacterias y virus de origen fecal, muchos de los cuales son patógenos. Hoy en día, para la detección de E. coli en agua, se utilizan técnicas convencionales estandarizadas y reguladas. Estas técnicas requieren al menos 24-28 horas de incubación para la detección; además de requerir reactivos y personal calificado, entre otros requerimientos.

Objetivo: Este artículo presenta un análisis de la capacidad de los sistemas de percepción sensorial (e-nose y e-tongue) para determinar y discriminar E. coli de otras bacterias relacionada en muestras de agua.

Metodología: Para verificar la discriminación entre bacterias, se prepararon muestras de agua contaminadas con tres bacterias: E. coli, Klebsiella oxytoca y Pseudomonas aeruginosa. Como control negativo se usó agua potable esterilizada. De otra parte, para evaluar el potencial de los sistemas en estudio para la detección de E. coli en agua potable, se analizaron muestras de agua procedentes de la planta de tratamiento de agua potable (DWTP) del municipio de Toledo (N. S). Para ello, el método microbiológico usado como referencia fue el de filtración por membrana.

Resultados: La discriminación de las muestras de agua se realizó mediante el Análisis de Componentes Principales (PCA), alcanzando el 97,6% de la varianza capturada a través de la nariz electrónica. Por otro lado, con la lengua electrónica, la discriminación de la bacteria fue una variación del 99,4% en el conjunto de datos, obteniendo una respuesta similar con ambos métodos.

Conclusiones: Los resultados demostraron que la metodología propuesta permitió una evaluación efectiva entre las muestras contaminadas y las muestras de control. Se observa una excelente discriminación de las categorías para las muestras obtenidas de la planta de tratamiento de agua potable.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

S. Rios-Tobón, R. M. Agudelo-Cadavid & L. A. Gutiérrez-Builes, “Patógenos e indicadores microbiológicos de calidad del agua para consumo humano,” Rev Fac Nac Salud Pública, vol. 35, no. 2, pp. 236–247, 2017. https://doi.org/10.17533/udea.rfnsp.v35n2a08

C. M. McEntegart, W. R. Penrose, S. Strathmann & J. R. Stettera, “ Detection and discrimination of coliform bacteria with gas sensor arrays,” Sens Actuators B Chem, vol. 2000, pp. 106s–116s, 2012.https://doi.org/10.1016/S0925-4005(00)00561-X

J. L. Herrero, J. Lozano, J. P. Santos & J. I. Suárez, “On-line classification of pollutants in water using wireless portable electronic noses,” Chemosphere, vol. 152, pp. 107–116, Jun. 2016. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.02.106

B. Lange, M. Strathmann & R. Oßmer, “Performance validation of chromogenic coliform agar for the enumeration of Escherichia coli and coliform bacteria,” Lett Appl Microbiol, vol. 57, no. 6 , pp. 547–553, Aug. 2013. https://doi.org/10.1111/lam.12147

N. Krishnamurthy, B.S. Supreetha, M. Deccaraman & N. Vijayashree, “E-Nose System to Detect E-Coli in Drinking Water of Udupi District,” Int J Eng Res, vol. 1, no. 12, pp. 58–64, 2012. Available: http://www.ijerd.com/paper/vol1-issue12/H01125864.pdf

J. L. Herrero, J. Lozano, J. P. Santos & J. I. Suarez, “On-line classification of pollutants in water using wireless portable electronic noses,” Chemosphere, vol. 152, pp. 107–116, Jun. 2016. Available: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2016Chmsp.152..107H/abstract

I. Campos, M. Alcañiza, D. Aguado, R. Barat, J. Ferrer, L. Gil, M. Marrakchi, R. Martínez-Mañeza, J. Soto, J. L. Vivancos, “A voltammetric electronic tongue as tool for water quality monitoring in wastewater treatment plants,” Water Res, vol. 46, no. 8, pp. 2605–2614, May. 2012. https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.02.029

G. Comina, M. Nissfolk & J. Solis, “Development of a Portable Water Quality Analyzer,” Sen Transducers, vol. 119, no. 8, pp. 72–81, Aug. 2010. Available: https://www.researchgate.net/publication/316256844_Development_of_a_Portable_Water_Quality_Analyzer

J. C. Rodríguez & C. M. Duran, “Sistema de olfato electrónico para la detección de compuestos volátiles,” RCTA, vol. 2, no. 12, pp. 1692–7257, 2008. Available: http://www.unipamplona.edu.co/unipamplona/portalIG/home_40/recursos/02_v07_12/revista_12/16112011/v12_04.pdf

C. Söderström, F. Winquist & C. Krantz-Rülcker, “Recognition of six microbial species with an electronic tongue,” Sensor Actuat B-Chem, vol. 89, no. 13, pp. 248–255, Apr. 2003. https://doi.org/10.1016/S0925-4005(02)00474-4

F. Winquist, J. Olsson & M. Eriksson, “Multicomponent analysis of drinking water by a voltammetric electronic tongue,” Anal Chim Acta, vol. 683, no. 2, pp. 192–197, Jan. 2010. https://doi.org/10.1016/j.aca.2010.10.027

J. K. Carrillo, C. M. Durán & R. O. García , “Bacterial discrimination of drinking water through of an electronic nose and a volatiles extraction equipment,” RCTA, vol.1, no. 33, pp. 155–165, Sep. 2019.https://doi.org/10.24054/16927257.v33.n33.2019.3335

B. Austin, “The value of cultures to modern microbiology,” Antonie Van Leeuwenhoek, vol. 110, no. 10, pp. 1247–1256, Oct. 2017. https://doi.org/10.1007/s10482-017-0840-8

A. M. Sousa & M. O. Pereira, “A prospect of current microbial diagnosis methods,” STE, vol. 3, pp. 1429–1438, 2013. Available: http://hdl.handle.net/1822/33030

A. van Belkum, G. Durand, M. Peyret, S. Chatellier, G. Zambardi, J. Schrenzel, D. Shortridge, A. Engelhardt & W. M. Dunne Jr., “Rapid clinical bacteriology and its future impact,” Ann Lab Med, vol. 33, no. 1, pp. 14–27, Jan. 2013. https://doi.org/10.3343/alm.2013.33.1.14

J. J. Hirvonen, A. Siitonen & S.-S. Kaukoranta, “Usability and Performance of CHROMagar STEC Medium in Detection of Shiga Toxin-Producing Escherichia coli Strains,” J Clin Microbiol, vol. 50, no. 11, pp. 3586–3590, Nov. 2015. https://doi.org/10.1128/JCM.01754-12

J.-S. Kim, N. Chowdhury, R. Yamasaki & T. K. Wood, “Viable but non-culturable and persistence describe the same bacterial stress state,” Environ Microbiol, vol. 20, no. 6, pp. 2038–2048, Jun., 2018. https://doi.org/10.1111/1462-2920.14075

P. Hernández, “Métodos cromatográficos aplicados al análisis de aguas de consumo y residuales,” M.S. Thesis, dpto Cienc Anal, UNED. Madrid, ES, 2018. Available: http://e-spacio.uned.es/fez/eserv/bibliuned:master-Ciencias-CyTQ-Prohner/Rohner_Hernandez_Pablo_TFM.pdf

C.-T. Chen, J.-W. Yu & Y.-P. Ho, “Identification of bacteria in juice/lettuce using magnetic nanoparticles and selected reaction monitoring mass spectrometry,” J Food Drug Anal, vol. 27, no. 2, pp. 575–584, Apr. 2019. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2018.09.006

O. Canhoto & N. Magan, “Electronic nose technology for the detection of microbial and chemical contamination of potable water,” Sens Actuators B Chem, vol. 106, no. 1, pp. 3–6, Apr. 29, 2005. https://doi.org/10.1016/j.snb.2004.05.029

S. Schulz & J. S. Dickschat, “Bacterial volatiles: The smell of small organisms,” Nat Prod Rep, no. 24, pp. 814–842, 2007. https://doi.org/10.1039/b507392h

K. Tiwari, S. Biswas, B. Tudu, R. Bandhopadhyay & P. Pramanik, “Development of metal oxide-modified carbon paste based sensor for honey analysis using electronic tongue,” Mater Today: Proc, vol. 4, no. 9, pp. 9500–9504, Mar., 2017. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.06.212

O. E. Gualdrón, C. M. Durán, J. E. Ortiz & J. A. Araque, “Implementacion de un modelo neuronal en un dispositivo hardware (FPGA) para la clasificacion de compuestos químicos en un sistema multisensorial (nariz electrónica),” RCTA, vol. 2, no. 24, pp. 127–133, Aug. 2004. Disponible en http://revistas.unipamplona.edu.co/ojs_viceinves/index.php/RCTA/article/view/2347

M. C. Lemfack, B.-O. Gohlke, S. M. T. Toguem, S. Preissner, B. Piechulla & R. Preissner, “mVOC 2.0: a database of microbial volatiles,” Nucleic Acids Res, no. 46, no. D1, pp. D1261–D1265, Jan. 4, 2018. https://doi.org/10.1093/nar/gkx1016

Publicado

2021-01-25

Cómo citar

Carrillo Gómez, J. K., Durán Acevedo, C. M., & García-Rico, R. O. (2021). Metodología para la detección de bacterias en el agua potable a través de una nariz electrónica y lengua electrónica. Inge Cuc, 17(1), 165–176. https://doi.org/10.17981/ingecuc.17.1.2021.13

Número

Sección

Artículos