e coli y alcohol

8
ModelingmicrobialethanolproductionbyE.coliunderaerobic/ anaerobicconditions:Applicabilitytorealpostmortemcasesandto postmortembloodderivedmicrobial cultures Vassiliki A. Boumba a, *, Nikolaos Kourkoumelis b , Pana giota Gou sia c , Van gel is Economou c , Chri ssan thy Papadopoulou c , The odore Vou giouklakis a a Department of Forensic Medicine& Toxicology, Medical School, Universityof Ioannina, 45110Ioaninna, Greece b Department of Medical Physics, Medical School, University of Ioannina, 45110 Ioaninna, Greece c Department of Microbiology, Medical School,Universityof Ioannina, 45110Ioaninna, Greece 1.Introduction Determination of bloodalcohol concentration (BAC)inpost- mortemcasesispartof thedeathinvestigation processsince ethanol might beacausalorcontributory factortothemannerof death. Theaccuratescienticinterpretation of theethanol analysis results presentsacritical taskincaseswheremicrobial ethanol neo-formation issuspected, or,alternatively, theoriginof postmortemethanol (antemortemingestionormicrobial produc- tion)isquestioned. Inordertoachieveafeasibleaccuracyininterpreting theresults of postmortemethanol analysis different approaches havebeen suggested. Theanalysis of multiplespecimens andfrommultiple samplingsitescouldreveal atypical distribution of ethanol throughout thedifferent compartments of thedeadbodyand thuscouldbeindicative of postmortemethanol neo-formation [1– 5].Thedetermination of variouslowmolecular weightvolatiles in postmortemspecimens issuggestedasacriteriontospecifythe originof themeasuredpostmortemethanol and, if certainvolatiles aredetectedthenpostmortemethanol productionshouldbe suspected [3,4,6–10] .Finally, thedetermination of various non- oxidativemetabolites of ethanol isusedtodistinguish theante mortemingestionfromthepostmortemsynthesis of ethanol [4,11–15] . Commonfeatureintheaforementioned approaches is thatthedocumentation, ornot,of themicrobially produced ethanol arisesinqualitative terms. Recentlywereportedtheformulation of mathematical models forcalculating themicrobial neo-formedethanol instrict anaerobic cultures of thebacterial strainsEscherichiacoli, Clostridium perfringens, andClostridiumsporogenes[16]. This approachwastherstapproximation tothequantication of themicrobial ethanol productionincaseswhereotherlow molecular weight alcoholswereproducedsimultaneously with ethanol. ForensicScienceInternational232(2013)191–198 AR TICL EINFO  Article history: Received26April2013 Recei ved in re vi sed form 19 July 2013 Accepted26 July2013 Avai labl e onl ine 7 Augus t 2013 Keywords: Postmortemethanol Postmortemblood Multiplelinearregression Autopsy E.coli Microbialethanol ABSTR ACT The mathematical modeli ng of the mi crobial eth ano l production und er str ict anaerobic exp eri mental conditi onsfor some bact eri al spec ies has beenpropo sedby ourresear ch group as the rstappro xima tion to the quant i cation of the microbial eth anol pr oduction in cas es where other alcohols were produced simulta neou sly wit h ethanol . T he pr es ent st ud y a im s t o: (i ) s tu d y the mi cr ob i al e th ano l pr od uc t io n by Esc her ichia coli under controlle d aerobi c/a nae rob ic condi ti ons; (ii ) model the corre latio n between the mi crobial produced ethanol andthe ot herhigher alc ohol s; and(iii ) test theirappl icabi li ty in: (a)real postmortem cas es that had po si ti ve BACs (>0.10 g/ L) and co-d etec ti on of hi gher al cohols and 1- butanol duri ng the or ig inal ethanol anal ysis and (b) po st mort em bl ood deri ve d mi cr obial cultur es unde r aerobi c/ anaero bi c contro lled experi mental condit ions. The st at is tical ev al uation of the result s reveal ed that the formul at ed mo de ls were pr esumably cor rel ated to 1-propanol and 1-butan ol whic h were recognizedas the mos t signic ant des crip tor s of the modeli ng process. The signic anceof 1-propanol and1-butan ol as descri ptors was so powerf ul thatthey coul d be used as the only indep end ent vari abl es to creat ea simpl e and sat isf act ory model . The current modelsshowed a pot ential forapplic ation to esti mat e microbial ethanol– wit hin an acce ptable stan dard error in va ri ous test ed ca ses where et hanol and ot her al cohols have been pr oduc ed fr om di ff erent microbes. 2013Els evier Ir ela nd Ltd . Al l ri ghts reserved. *  Correspondingauthor.Tel.:+302651007724;fax:+302651007857. E-mailaddresses: [email protected], [email protected](V.A.Boumba). ContentslistsavailableatScienceDirect Forensic Science Int ernational journal homepage: www.elsevier .com/locate/forsciint 0379-0738/$seefrontmatter2013ElsevierIrelandLtd.Allrightsreserved. http://dx.doi.org/10.1016/j.forsciint.2013.07.021

Transcript of e coli y alcohol

Page 1: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 1/8

Page 2: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 2/8

The  present  contribution   describes  the  development  of   simple,

albeit  accurate,   mathematical   models   which   could   quantify   the

microbial  produced   ethanol   in  correlation  with  other  alcohols  in  E.

coli  cultures   under  initially  aerobic  and  then   anaerobic,  controlled

laboratory  conditions.   The  applicability  of   the  constructed   models

was  tested  in  real   postmortem  cases  that   had  positive  BACs

(BAC  >  0.10  g/L)  and  co-detection   of   higher  alcohols   and  1-butanol

during   the  original  ethanol   analysis.  The  applicability  of   the

models   was  also  tested  to  microbial  cultures   of   blood  culture

media  inoculated   with  postmortem   blood  from  autopsy   cases

under  aerobic/anaerobic  controlled   experimental  conditions.

2.  Materials  and  methods

 2.1.  Microbial  cultures

 2.1.1.  Bacterial  strain

The  bacterial  strain  used  in   this  study  was   E.  coli   ATCC  35218.  The  E.  coli  strain

was stored  at  80  8C   (Mikrobank  beads  –  Prolab  Diagnostics,  Canada)  and  prior  to

use  it was  revived by  transferring 3–5 beads  into 10  mLof  Brain Heart  Infusion  (BHI)

(CM0225,  Oxoid)  and  was   incubated  at  37 

8C  for   18–24  h.  The  bacterial  inoculum

was adjusted  to  a  working  concentration  of   106 cells/mL   using  spectrophotometry.

In  brief,  a  standard  solution  of   108 cells/mL   was   prepared  from  an  initial  culture

after  overnight  incubation  at  37 

8C  aerobically  and  the  concentration  was

determined  using  the  spectrophotometer  (Model  6305,   Jenway,  England)  at

600  nm.  In  order  to  obtain  a  final  concentration  of   106 cells/mL,  100 

mL   of   the

standard 

inoculum 

were 

added 

in 

9.9 

mL  

of  

BHI 

in 

sterile 

tubes. 

The 

tubes 

wereincubated  aerobically  for  the first  5  days. After  this period 1  mLof   sterile parafine  oil

wasadded  in   each  tube  as   an  overlay  and  the  tubes  were  placed  into  GENbag  anaer

incubation  systems  (45534,  bioMerieux,  France)  so  as  to  provide  anaerobic

conditions  from  day  6  to  day  30.  The  incubation,  both  anaerobic  and  aerobic,  was

performed  at  25  8C   for  30  days.

 2.1.2.  Bacterial  enumeration

The  bacterial  concentration  was  determined  by  the  pour  plate  count  technique

[16]. Decimal   dilutions  were  performed  in   tubes  with  9  mL   of   Maximal  Recovery

Diluent 

(MRD, 

02-510, 

Scharlau 

Chemie, 

Spain). 

From 

each 

tube 

an 

inoculum 

of 

1  mLwas  transferred  into  2   petri  dishes  and  15  mL of   Plate  Count  Agar   (1.05463,

Merck  KGaA,  Germany)  melted  at  approximately  45  8C  were  added.  After

solidification 

all 

plates 

were 

incubated 

aerobically 

at 

37 

8C 

for 

48 

h. 

Colonies 

were

counted  under  a  colony  counter  (Stuart  SC6,  Barloworld  Scientific  Ltd.,   UK).

 2.2.  Postmortem  blood  derived  microbial  cultures

 2.2.1.  Identification  of   microbes

Seven   postmortem  blood  samples  were  examined  for   the  presence  of   E.  coli,

Staphylococcus  aureus,  Enterococcus  spp.,  and  Clostridium  spp.  Ten  

mL   of   aseptically

collected  blood  was   added  into  1   mL   of   Buffered  Peptone  Water  –   BPW  (CM1049,

Oxoid,  UK).  E.  coli  was  isolated  by  plating  a  loopful  of   BPW  on   Violet  Red  Bile  agar

(4021852,  Biolife,  Italy)  and Chromocult Coliform Agar  (1.10426.0500, Merck KGaA,

Germany). 

The 

inoculated 

media 

were 

incubated 

aerobically 

at 

37 

8C 

for 

24 

h.

Characteristic  colonies   were  selected,  pure  cultured  and  identified  to  the  genus

level  using  the  API20E  system  (bioMerieux,  France).  For   the  isolation   of   Gram

positive 

strains 

(S.  aureus 

and  Enterococcus 

spp.), 

Manitol 

Salt 

agar 

(CM0085, 

Oxoid,

UK)  and  D-Coccosel  Bile  Esculin  Agar   (51025,  bioMerieux,  France)  were  used,

respectively.  The  plates  were  incubated  at  37  8C  aerobically.  Characteristic  colonies

were  selected,  pure   cultured  and  identified  to  the  genus  level   by  biochemical  tests.

For  Staphylococci  the  catalase  test,  the  coagulase  test  (Staphytect  Plus,  Oxoid,   UK)

and  the  API  STAPH  system  (bioMerieux,  France)  were  used.  Biochemical

identification  of   the  Enterococci  was   performed  using  the  catalase  test  and  the

API  20  STREP   system  (bioMerieux,  France).  For  the  isolation   of   Clostridium  species  a

loopful  was  streaked  onto  blood  agar  plates,  the  inoculated  plates  were  incubated

anaerobically  using  the  GENbag  anaer  incubation  systems  (bioMerieux,  France)  for

48 

at 

37 

8C 

and 

were 

examined 

for 

b-haemolysis. 

Identification 

was 

performed

microscopically  after  Gram  stain  and  with  the  use  of   the  API  20A  system

(bioMerieux,  France).

 2.2.2.  Normal  human  blood  culture  media  inoculated  with   postmortem  blood

(postmortem  blood  derived  microbial  cultures)

The postmortem blood  derived  cultures were  performed by  a  procedure based  to

that  described  by  Appenzeller  and  colleagues   [15]  modified  to  fit  the  conditions  of 

microbial  cultures  used  herein.  Specifically,   ethanol  free  whole  human  blood  from

healthy  individuals  was  inoculated  with   postmortem  blood  (100 

mL/mL   of   normal

human  blood).  Postmortem  blood  samples  were  collected  into  sterilized  collection

tubes 

containing 

anticoagulant, 

during 

autopsy 

from 

cases 

with 

putrefaction 

and

also  were  subjected  to  the  procedure  of   microbial  identification  (described  in

Section   2.2.1).  The  blood  samples  were  kept  at  4  8C   until  further  use.  One  mL 

portions 

of  

the 

inoculated 

blood 

were 

transferred 

into 

40 

sterilized 

blood 

tubes

(Vacuette  EDTAK3,  3  mL).  Twenty  tubes  were  spiked  with  the  appropriate  volume

of   a  concentrated  glucose  solution  (sterile  dextrose  5%  (w/v),  pyrogen  free  solution

for  intravenous  infusion, DEMO  Ltd.,  Greece)  so  as   to  obtain  200  mg/dL  final  glucose

concentration.  The  other  tubes  were  incubated  without  additional  glucose.  All  the

tubes  were  capped  and  incubated  at  25 

8C. On  the  seventh  day  a  sterile  parafin  oil

overlay 

was 

added 

into 

each 

tube 

and 

the 

tubes 

were 

placed 

into 

the 

GENbag 

anaer

incubation  system.  At  days  0,  1,  2,  3,  5,  7,  9,  11,  15  and  20  two  tubes  were  removed

from  the  incubation  system  and  alcohols   concentrations  were  determined  by  HS-

GC–FID.

 2.3. 

Determination 

of  

volatiles

The  alcohols   concentration  in   the  culture  medium  and  the  blood  samples  were

determined  by  the  previously  described  procedure  [16].

 2.4.  Statistical  analysis

Regression  analysis  was   employed  to  model  the  correlation  between  the

microbial  produced  ethanol  and  the  other  higher  alcohols.  The  experimental  data

were  consistent  with  a  Gaussian  distribution  (normality  test)  and  were  analyzed

with  multiple  linear   regression  (MLR)  methods  to  model  the  relationship  between

ethanol  concentrations  as   the  dependent  variable  being  in  linear   correlation  with

the  concentrations  of   the  other  alcohols   (independent  variables).  Each   descriptor’s

relevance 

to 

the 

current 

model 

was 

assessed 

by 

partial 

least 

squares 

(PLS)

regression  utilizing  the  PLS1   algorithm.  During  the  analysis,  one  outlier  value  was

removed  from  the  dataset.

3. 

Results 

and 

discussion

 3.1. 

Experimental 

determination 

of  

alcohols 

 produced 

in 

 pure  E.  coli

cultures

E.   coli  is  a Gram  negative,  aerobic  and  facultative  anaerobic,   rod-

shaped   bacterium  that  is  commonly   found  in  the  lower  intestine  of 

warm-blooded   organisms.  It  is  considered  one  of   the  main

colonizers   in  corpses  and  of   the  main  ethanol   producers   [17].

The  growth  curve   of   E.  coli  during   the  30  days  incubation   at  25 

8C  is

presented  in  Fig.  1. During  the  first  5  days  of   incubation   the

conditions   were  aerobic.   On  the  fifth  day  up  to  the  end  of   the

incubation   the  conditions   of   microbial  growth  changed  to

anaerobic.   By  the  fifth  day  of   incubation   the  bacterial  population

reached   the  stationary phase of   growth. The  change   from  aerobic  to

anaerobic  conditions   was  selected  in  order   to  approximate  the

usual   conditions   where  a  postmortem  blood  evolves  from  death  to

autopsy   (initially  air  is  available,  which  gradually  decreases  and

finally   depletes)  [1,19]  and  the  duration   of   changing   was  selected

in  order  to  obtain  the  optimal  microbial  growth.   At  4 

8C no  growth

was  observed  as  expected   (not  shown)   [15,16,18].

The  amounts   of   ethanol,   and  other  alcohols   produced   under  the

applied  experimental   conditions   were  variable  (Table  1).  Ethanol

1,0E+06

1,0E+07

1,0E+08

1,0E+09

1,0E+10

302520151050

Days

   B  a  c   t  e  r   i  a   l  c  o  u  n   t   (   L  o  g   1   0   C   F   U

   /  m   L

Fig.  1. Growth  curve  of   E.  coli  showing  the  number  of   bacteria during  the  incubation

period 

of  

30 

days 

at 

25 

8C. The 

time 

of  

change 

between 

aerobic 

and 

anaerobic

incubation  is   shown  by  the  dotted  line  at  5   days.

V.A.  Boumba   et   al.  /   Forensic   Science  International   232  (2013)  191–198192

Page 3: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 3/8

was  produced   in  higher  concentrations   compared   to  the  other

alcohols.  Considering   the  ethanol   concentration   at  days   0  and  5

(0  g/L   and  0.55  g/L,   respectively),  it  is  concluded   that   the mean   rate

of   ethanol   increase  is  0.11  g/L/day  (or  11  mg/dL/day)   during   the

first   five-days  period   of   incubation.   After  switching  to  anaerobic

conditions,   from  day  six  to  day  nine,  the  rate  of   ethanol  production

decreased  to  a  mean  rate  of   0.017  g/L/day  (or  1.7  mg/dL/day).

Afterwards,  from  day  10  to  the  end  of   the  experiment,  ethanol   kept

a  plateau  concentration   of   about   0.62  g/L.

The  most   abundantly   produced   alcohol   (except  ethanol)   was  1-

propanol   which   was  continuously   increasing  during   the  first  17

days.  Interestingly,  the  mean  rate  of   1-propanol’s   increase  was

0.42  mg/dL/day   during   the  first  five  days, while  for  the  next   twelve

days   the  increase  rate   declined,   and  afterwards,  from  day  18  to  the

end,   1-propanol   showed   no  considerable  change.  The  third  in

abundance   alcohol   was  1-butanol   which  increased  the  first  five

days   with  a  rate   approximately  10  times  slower  (0.042  mg/dL)

than   the  respective  increase   rate  of   1-propanol,  while  afterwards  it

remained   practically  stable.  Finally,  isobutanol  and  methyl-

butanol   increased  slowly  for  twelve  days  and  then   remained

stable.

Our  results  show   that   1-propanol   and  1-butanol   are  the  main

alcohols   that   are  produced   simultaneously  with  ethanol   by

microbes   under   the  applied  experimental   conditions.   The  amountsof   ethanol   and  other  alcohols  produced   by  E.   coli  in  BHI  cultures

under  combined   aerobical/anaerobical  conditions   were   higher

compared   to  those  produced   by 

E. 

coli  in  BHI  cultures   under  strict

anaerobic  conditions   [16].  The  observed  discrepancies  are

attributed  to  the  presence/absence   of   air.  Therefore   it  is  observed

that  higher   amounts   of   alcohols   are  produced   by  certain  microbes

(here  

E. 

coli)  under  aerobic  conditions.

It  is  of   importance   to  underline   that  1-butanol   was  produced

during   the first five  days   of   incubation,   in  the  presence   of   air,  while

during   this  period  both   ethanol   and  1-propanol   had  the  higher

production   rates;  ethanol   and  1-propanol   continued   to  accumu-

late,  with  a  decreased  production   rate,  for  further   4  and  12  days,

respectively,  under  anaerobic  conditions.   To  explain  these  results

the  following  aspects  should   be  considered:  (i)  ethanol   can  be

produced   from  all  the  available  postmortem   substrates  but  with

higher   rates  and  yields  from  carbohydrates;   (ii)  1-propanol   and  1-

butanol   (and  the  other   higher   alcohols)  could  be  produced   from  all

the  available  postmortem   substrates  through   branched   biochemi-

cal  pathways  that  depend   on  glucose  metabolism;  and  (iii)  1-

propanol,   isobutanol  and  methyl-butanols   are  produced   using

amino   acids  as  substrates  [20].  Therefore,   it  should   be  concluded

that  carbohydrates   (as  the preferable  substrate) were  consumed  by

the  microbes  during   the  aerobic  phase  of   growth,  generating

mainly   ethanol,   1-propanol   and  1-butanol.   As  carbohydrates   were

being  depleted  from  the  medium,   other   available  substrates  were

consumed   continuing   to  generate  higher   alcohols   (1-propanol,

isobutanol   and  methyl-alcohols)  and  ethanol   in  line  with  previous

suggestion  [20].

 3.2.  Formulation  of   models   for   ethanol   production  by  E.  coli

 3.2.1. 

Statistical 

evaluation 

of  

volatiles

All  volatiles  during   the  first  5  days   follow  a  linear  approxima-

tion  (r 2 >  0.9,  not  shown  here)  with  the  exception  of   ethanol.   Forthe  next   days  (6–30),  MLR   is  not  able  to  successfully  fit  a  similar

linear  model  (smaller 

r 2 value)  regarding  all  variables  with  the

notable  exception  of   1-propanol.   Probably,  1-propanol   plays  a

significant  role   in  the  successful  model   prediction   while  all  data   is

better  to  be  treated  simultaneously   since  for  the first  5 days,  data  is

ambiguous   regarding  the  variance.  By  performing   a  principal

component   analysis  (PCA)  for  the  whole  data   to  determine   how

original  variables  are  projected  to  a  smaller  set  of   underlying

variables,  it  becomes   evident  that   ethanol   explains  99%  of   the  total

variance   while  the  remaining  1%  is  explained  by  1-propanol.

 Table  1

Alcohols  concentration  produced  during  the  30  days  incubation  period  of   E.  coli  in   BHI  culture  medium  at  25 

8C  under  aerobic  (days  1–5)  and  anaerobic  (days  6–30)

conditions.

Day  Ethanol  (g/L)   1-Propanol  (mg/dL)  Isobutanol  (mg/dL)  1-Butanol  (mg/dL)  Methyl-butanol  (mg/dL)

0

1   0.49  1.12  0.01  0.1  0.03

2   0.48  1.33  0.01  0.15  0.03

3   0.50  1.50  0.01  0.18  0.04

4   0.52  1.81  0.01  0.19  0.04

5   0.55  2.08  0.02  0.21  0.05

6   0.53  2.05  0.02  0.21  0.05

7   0.56  2.18  0.02  0.22  0.06

8   0.59  2.30  0.02  0.23  0.04

9   0.61  2.33  0.02  0.23  0.05

10 

0.62 

2.85 

0.02 

0.24 

0.06

11  0.58  2.67  0.02  0.23  0.06

12  0.60  2.87  0.03  0.24  0.08

13  0.63  3.18  0.03  0.24  0.08

14  0.60  2.63  0.03  0.23  0.08

15  0.58  2.78  0.02  0.23  0.07

16  0.61  3.04  0.03  0.23  0.11

17  0.61  3.22  0.03  0.23  0.07

18  0.62  3.01  0.03  0.23  0.07

19  0.62  3.15  0.03  0.23  0.07

20 

0.63 

3.47 

0.03 

0.24 

0.08

21  0.62  3.23  0.03  0.24  0.08

22  0.62  3.30  0.03  0.22  0.06

23 

0.61 

3.18 

0.03 

0.24 

0.07

24  0.61  3.07  0.03  0.24  0.08

25  0.61  3.08  0.03  0.23  0.07

26  0.61  3.16  0.03  0.23  0.08

27  0.61  3.56  0.03  0.23  0.09

28  0.60  3.13  0.03  0.23  0.07

29  0.61  3.20  0.03  0.24  0.08

30  0.62  3.63  0.03  0.24  0.09

V.A.   Boumba   et   al.  /   Forensic   Science  International   232  (2013)  191–198  193

Page 4: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 4/8

Therefore,   it  is  shown  again  that   the  most   important   variations

arise  from  ethanol   and  1-propanol.   Finally,  by  subtracting  one  by

one  variable,  it  is  concluded   that  isobutanol   and  methyl-butanol

are  the  variables  that   do  not  significantly  contribute   to  the  total

variation.

 3.2.2. 

Modeling  

whole 

data

By  performing   a  PLS  model  the  descriptors  relevance  becomes

also  evident  as  it  is  shown  in  Fig.  2A.  The  significance  of   each

alcohol   in  building  the  mathematical   models  is  in  relevance  with

its  produced   amount.

The  corresponding   model  (r 2 =  0.90)  is  described  by  Eq.  (1A):

Ethanol   ¼  0:05    1-propanol   þ  1:13    isobutanol  þ  0:95

  1-butanol     1:60    methyl-butanol   þ  0:31  (1A)

By  modeling  the  data   with  only  the  most   significant  variables

(1-propanol   and  1-butanol)  the  prediction   shows  a  considerably

satisfactory  linear  correlation  (r 2 =  0.75),  indicating   the  power  of 

these  two  alcohols   as  descriptors  of   the  process,   as  it  is  shown  in

Fig.  2B.  Therefore  we  obtain  the  following  model:

Ethanol   ¼  0:05    1-propanol   þ  0:53    1-butanol   þ  0:32  (1B)

 3.2.3. 

Modeling  

data 

 from 

day 

to 

5

If   we  analyze  the  data  separately   for  the  first  5  days  of   aerobical

incubation,  we  see  that  the  ethanol  concentration  is  heavily

dependent  on  1-propanol,   followed   by  isobutanol,   and  then   by  1-

butanol  concentration  (Fig.   3).  The  variance  of   methyl-butanol  is  of 

least  significance.  The  relevant PLS model  is described  by  the Eq.  (2):

Ethanol  ¼  0:07    1-propanol  þ  3:77    isobutanol    0:26

  1-butanol   þ  0:07    methyl-butanol   þ  0:39  (2)

 3.2.4.  Modeling   data   from  day  6   to   30

Using  similar  methodology   and  the  data   for  the  anaerobic

cultivation  period  from  day  6  to  day  30  the  PLS  model   is  as

described  by  Eq.  (3):

Ethanol   ¼  0:05    1-propanol   þ  1:06    isobutanol   þ  1:76

  1-butanol     1:62    methyl-butanol   þ  0:14  (3)

The  descriptors  relevance  shows  again  the  significance   of   1-

propanol   and  1-butanol   in  describing  the  process  which   is  very

similar  with  the  whole  dataset  (Fig.  4).

 3.2.5.  Validation  modeling   with  PLS 

Validation  modeling   was  performed  by  creating   a  small  dataset

of   13  randomly   selected  values  of   measurements   made  every  3

days   (validation  dataset).  The  rest  of   the  data  values  were  used   as

the  training   dataset.  The  resulted  PLS  model  is  described  by  the

following  equation:

Ethanol   ¼  0:06    1-propanol   þ  1:34    isobutanol  þ  1:00

  1-butanol     1:74    methyl-butanol   þ  0:29

This  equation   was  applied  to  the  validation  dataset  with

r 2 =  0.93  showing  that  the  model  for  the  whole  dataset  can  indeed

successfully  describe  the  ethanol   production   from  E.  coli  under  the

applied  experimental   conditions   confirming   our  results.

 3.2.6.   Aspects  of   microbial  ethanol   production  modeling 

The  models   for  estimating  ethanol   production   by  E.  coli  under   a

combination   of   aerobic/anaerobic  conditions   were  presumably

correlated  to  1-propanol   and  1-butanol,   as  the  relevant  descrip-

tor’s   significance  revealed.  This   result  is  in  discordance   with  the

models   constructed   previously  for  E.  coli  under   strict  anaerobic

conditions,   where   the  main  descriptors  of   ethanol   modeling   were

1-butanol   followed  by  methyl-butanol.   On  the  other  hand,   theresult  is  in  concordance   with  the  models   constructed   previously

for  C.    perfringens  and  C.  sporogenes  [16].

It  is   worth  mentioning   that  1-propanol   [6,8–10]  and  1-butanol

[7]  have   been  recognized,   in  previous   studies  by  other   authors   to

be  correlated  with  the  postmortem   ethanol   production   basically  in

qualitative  terms. Our  results  confirm  and  enhance   the  significance

of   the  presence  of   1-propanol   and  1-butanol   as  main  indicators  of 

microbial  ethanol   production   and  further,   recognize   them   as  the

main  descriptors  of   the  quantification   process.  The  relevance  of 

both   these  alcohols   as  descriptors  of   ethanol   modeling   is  so

powerful   that   the  model   constructed   by  using  only   these  two

variants  is  quite  satisfactory  and  in  agreement  with  the  general

consideration  that  the  simplest  the  model   the  easier  its  applica-

tion.

 3.3.   Applicability  of   the  models  to  death-related   forensic   cases

 3.3.1.  Real   postmortem  cases

The  applicability  of   the  models   presented  in  this  report   was

tested  in  60  postmortem   cases.  The  cases  were  selected  by

reviewing  retrospectively  our  chromatogram   archives  and  select-

Fig.  2.  (A)  Four  descriptors  (4D)  model  and  (B)  two  descriptors  (2D)  model  for   ethanol  production  by  E.  coli  by  analyzing  the  whole  dataset  for  the  30  days  of   incubation.

V.A.  Boumba   et   al.  /   Forensic   Science  International   232  (2013)  191–198194

Page 5: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 5/8

ing  those  that  had  positive  blood  alcohol   concentrations

(BAC    0.10  g/L)  and  co-detection   of   higher   alcohols   and  1-butanolduring   the  original  ethanol   analysis.  The  concentrations   of   1-

butanol   and  higher  alcohols   were  calculated  for  the  selected  cases.

Cases  were   classified  according   to  the  manner   of   death  –  as

resulted  from   the  retrospective  review  of   the  forensic  pathologist’s

report   –  as  natural  (11  cases,  18.3%),  violent  (14  cases,  23.3%)  or

undetermined   (35  cases,  58.3%)  cases.  Also,  it  was  revealed  that  58

out  of   the  60  samples  were   from   corpses  with  putrefaction,   one

from   a  corpse   with  extended   trauma   and  one  from   a  totally

carbonized   body.  In  Table  2  are  presented  the  measured   BACs,   the

estimated  ethanol   concentrations   after  applying   each   model

(Eqs.  (1A),  (1B),   (2)  and  (3)) and  the  relative  standard   error  for

each   one  of   the  selected  cases.  The  higher  acceptable  standard

error  (in  order  to  consider  successful   the  application  of   the models)

in  the  estimation  of   the  produced   ethanol   when   compared   to  themeasured   original  BACs,   was  selected  to  be  40%,  the  same  as  in  our

previous   relevant  study  [16].

The  model   described  by  Eq.  (1A)   estimated  successfully  the

microbial  produced   ethanol   in  24  out  of   the  60  cases  (38%),  the

model   described  by  Eq.  (2)  estimated  successfully  the  microbial

produced   ethanol   in  16  out  of   the  60  cases  (25%),  and  the  model

described  by  Eq.  (3)  estimated  successfully  the microbial producedethanol   in  22  out  of   the  60  cases  (35%).  However,  the  simplest

model,   described  by  Eq.  (1B)   that   was  constructed   by  only   two

descriptors  1-propanol   and  1-butanol   was  applied  successfully  in

the  majority  of   cases  (26  out  of   60  cases,  42%).

The  overall  picture   was  that   at  least  one  of   the  current   models

(Eqs.  (1A),  (1B),  (2)  and  (3)) were  applied  successfully  in:  41  out  of 

the  60  cases  (68%),  39  of   them  with  putrefaction  (39/41,  95%);  in

28/43  cases  (65%)  with  BAC  lower  than   0.7  g/L;  and,   in  13  out  of   17

cases  (76%)  with  BAC  higher  than   0.7  g/L.   These  results  are

consistent   with  the  general  expressed  consideration  that  decom-

position  is  an  aggravating  factor   for  postmortem   ethanol   produc-

tion  and,   in  line  with  the  statement  that   concentrations   of   ethanol

lower  than  0.7  g/L   are most  probably  due  to microbial  ethanol  neo-

formation  [2,21,22].

 3.3.2.  Postmortem  blood-derived  microbial  cultures

Post-mortem  blood  samples  from  seven  autopsy  cases  were

used   to  inoculate  normal   human  blood,  with  and  without

additional   glucose,  as  described  in  Section  2.2.  The  initial  glucose

Fig.  3.  Four  descriptors  (4D)  model  for   ethanol  production  by  E.  coli   by  analyzing  the  data  for  the  first   five  days  of   incubation  under  aerobic  conditions.

Fig.  4.  Four  descriptors  (4D)  model  for  ethanol  production  by  E.  coli  by  analyzing  the  data  from  day  6  to  day  30  of   incubation  under  anaerobic  conditions.

V.A.   Boumba   et   al.  /   Forensic   Science  International   232  (2013)  191–198  195

Page 6: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 6/8

concentration   of   the  spiked  blood  samples  was  chosen   to  be

200  mg/dL   in  order  to  be  the  same  with  the  glucose  content   of   the

BHI  culture   medium.   The  selection  of   cases  was  randomized

amongst  routinely   autopsied  corpses  with  obvious  signs  of 

putrefaction   at  autopsy.   The  characteristics  of   the  selected  cases

(microbes   detected,  original  BACs,   estimated  BACs  and  relative

standard   error  ranges  after  applying  the  models   to  the  autopsy

samples)  and,   the  results  after  applying  the  models   described  by

Eqs. 

(1B) 

and 

(2) 

to 

the 

inoculated 

samples 

for 

each 

case 

(mean

estimated  BACs   and  standard  deviations,  relative  standard   error

ranges)  are  presented  in  Table  3. Five  out  of   the  seven  blood

samples  carried  microbial  strains  (E.   coli, Enterococcus   faecalis,

Klebsiella  species)  commonly   found  in  human   corpses  [1,23].

Clostridium  species were not  identified  in blood  samples  from  cases

1,  5  and  6,  while  for  the  cases  2,  3,  4  and  7  the  results  were

inconclusive.  Four  out  of   the  seven  blood  samples were  positive  for

ethanol   and  other   alcohols   during   the  original  ethanol   analysis

(these 

were 

presented 

as 

cases 

15, 

37, 

50 

and 

59 

in 

Table 

2). 

When

 Table  2

Application  of   each   model  constructed  for  E.  coli  (Eqs.  (1A),  (1B),  (2)  and  (3))  in  postmortem  cases  to  calculate  the  microbially  produced  ethanol.  The  original  ethanol

concentration  measured  for   each  case  along  with  the  manner  of   death  are  also  provided.

Case  no.  Manner  of   death  Measured  ethanol  (g/L)  Estimated  ethanol  (g/L)  Relative   standard  error  (E %)

Eq.  (1A)  Eq.  (1B)  Eq.  (2)  Eq.  (3)  Eq.  (1A)  Eq.  (1B)  Eq.  (2)  Eq.  (3)

1 Undetermined  0.10  0.35  0.37  0.45  0.17  244  259  337  68

2 Undetermined  0.10  0.61  0.63  0.77  0.41  489  504  637  294

3   Natural  0.16  0.59  0.45  1.01  0.25  268  184  530  58

4 Natural  0.16  0.35  0.36  0.44  0.17  113  123  171  3

5   Violent  0.19  0.44  0.45  0.58  0.26  135  138  208  366 Natural  0.20  0.33  0.34  0.42  0.15  64  70  111  25

7 Violent  0.20  0.60  0.60  0.77  0.39  198  201  283  97

8 Natural  0.21  0.51  0.50  0.71  0.32  145  138  236  52

9 Undetermined  0.21  0.54  0.41  1.00  0.35  158  94  376  66

10  Natural  0.22  0.47  0.48  0.60  0.28  116  121  178  29

11 Undetermined  0.25  0.38  0.40  0.48  0.20  52  57  92  21

12 Undetermined  0.27  0.31  0.32  0.39  0.13  13  19  44  52

13 Violent  0.28  0.68  0.67  0.79  0.53  148  142  187  92

14 Undetermined  0.29  0.49  0.49  0.63  0.30  70  72  121  3

15 Violent  0.33  1.00  0.81  0.55  1.20  200  141  63  261

16 Undetermined  0.33  1.34  0.97  0.72  1.76  304  193  117  433

17 Violent  0.34  0.66  0.62  0.64  0.57  92  81  86  66

18 Undetermined  0.35  0.62  0.52  1.03  0.42  78  49  194  20

19  Natural  0.38  0.31  0.32  0.42  0.14  17  15  10  63

20  Natural  0.39  0.77  0.56  1.34  0.23  98  43  245  42

21 Undetermined  0.39  0.40  0.42  0.51  0.22  2   6   29  45

22 Undetermined 

0.42 

0.84 

0.85 

1.05 

0.61 

101 

104 

151 

4723 Violent  0.42  0.67  0.66  0.88  0.46  59  57  110  9

24 Natural  0.42  0.50  0.52  0.63  0.31  20  23  51  26

25 Natural  0.42  0.38  0.58  0.70  0.52  9   38  67  23

26 Undetermined  0.47  1.11  0.81  2.03  0.87  137  73  333  85

27 Violent 

0.52 

0.74 

0.74 

0.95 

0.52  43  43  84  1

28 Undetermined  0.54  0.31  0.32  0.39  0.13  44  41  28  76

29 Undetermined  0.58  1.36  0.76  2.97  1.10  135  32  414  90

30 Undetermined 

0.59 

0.49 

0.49 

0.64 

0.29 

18 

17  8  

50

31  Undetermined  0.60  0.76  0.71  1.07  0.54  27  20  79  9

32 Undetermined  0.60  0.36  0.38  0.52  0.18  40  37  14  70

33  Undetermined  0.61  0.79  0.81  0.98  0.57  29  32  61  7

34 Violent  0.62  1.09  0.96  1.65  0.84  76  55  166  36

35 Undetermined  0.62  0.66  0.68  0.83  0.46  7   9   34  27

36 Undetermined  0.63  1.19  0.93  2.06  0.94  89  48  226  49

37 Undetermined  0.64  0.63  0.61  0.72  0.48  2   5   13  26

38 Violent  0.65  1.02  0.96  1.03  0.95  57  48  58  45

39 Violent  0.66  0.51  0.40  0.91  0.32  22  39  38  51

40 

Undetermined 

0.66 

0.28 

0.57 

2.15 

1.35 

57 

14  224  104

41  Undetermined  0.68  0.93  0.78  1.20  0.27  36  14  76  139

42 Undetermined  0.69  0.48  0.46  0.68  0.29  30  33  1   58

43 Violent  0.69  0.79  0.54  1.55  0.57  12  24  119  19

44 Undetermined  0.71  0.66  0.57  1.04  0.45  7   19  46  36

45 Undetermined  0.71  0.48  0.49  0.62  0.29  31  32  12  59

46 Natural  0.72  0.75  0.75  1.11  0.09  4   4   54  88

47 Undetermined  0.73  0.79  0.74  1.10  0.57  7   2   50  22

48 Undetermined  0.75  0.96  0.98  1.19  0.73  28  30  59  3

49 Undetermined  0.81  0.63  0.59  1.02  0.12  23  28  25  85

50 

Violent 

0.84 

0.88 

0.87 

1.15 

0.65  5   4   37 

21

51 Undetermined  0.87  1.23  1.11  1.76  0.25  41  28  102  72

52 Undetermined  0.91  0.91  0.92  1.14  0.68  1   2   26  25

53 Undetermined 

0.94 

2.13 

0.82 

5.42 

1.81  127 

13  477  93

54 Undetermined  0.98  0.73  0.56  1.30  0.52  26  43  32  47

55 Violent  1.06  0.42  0.44  0.55  0.25  60  59  48  77

56 Undetermined  1.08  0.49  0.49  0.65  0.30  55  55  40  72

57 Violent  2.15  0.98  0.95  1.05  0.85  55  56  51  6158 Undetermined  2.58  1.10  1.00  1.59  0.85  57  61  38  67

59 Undetermined  2.94  0.83  0.80  0.97  0.70  72  73  67  76

60  Natural  3.56  0.78  0.78  1.01  0.56  78  78  72  84

V.A.  Boumba   et   al.  /   Forensic   Science  International   232  (2013)  191–198196

Page 7: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 7/8

ethanol   and  other   alcohols were  produced  during   the  incubation   of the  inoculated   samples  the  procedure   was  considered   positive  and

the  applicability  of   the models was  tested.  Therefore  the  procedure

was  positive  only   for  two  out  of   the  seven  tested  postmortem

bloods   (cases  1  and  2  from   Table  3).

The  application  of   the  current   models   for  the  original  autopsy

blood  of   the  first  case,  where 

E. 

coli  was  identified,   gave  acceptable

standard   errors  (selected  to  be 

<40%).  In  the  inoculated   blood

samples  in  the  presence   of   additional   glucose  higher   amounts   of 

ethanol   were  produced   and,   the  models  gave  better  scores  when

applied  to  these  samples  compared   to  the  inoculated   blood

samples  without   additional   glucose  (Table  3).  These  results  show

that  the  current   models   could   be  used   to  estimate  neo-formed

ethanol   by 

E. 

coli  either  under  unspecified   environmental

conditions   or  in  laboratory  conditions.   The  observed  discrepanciesshould   be  apparently   attributed  to  the  differences  in  the  glucose

content   of   the  medium   and  possibly  to  differences  in  the

succession  of   microbes  in  the  inoculated   blood  samples  compared

to  the  original  blood.

In  the  second   case   the  models   estimated  that  only   a  portion  of 

the  detected   ethanol   could  be  of  microbial  origin.  Since  E.   faecalis  is

not  an  ethanol   producing   microorganism  [16]  we  should   assume

that  another   microbe  (not  identified)   was  activated  in  the  original

blood,   from  death  to  autopsy,   and  then  during   incubation   of   the

inoculated   samples.  In  the  inoculated   blood  samples  with

additional   glucose,  more  ethanol   was  produced   compared   to  the

samples  without   additional   glucose.  Interestingly,  in  this   latter

case,  the  application  of   the  models   succeeded   better  scores   than

those 

obtained 

for 

the 

inoculated 

samples 

with 

glucose. 

Theseresults  show  that   the  current   models   could   be  used  successfully  to

estimate  the  neo-formed   ethanol   in  cases  where  ‘‘ethanol

producing’’   microbe(s)  (different  than   E.  coli)  had  grown  either

under  unspecified   environmental   conditions   or  under  laboratory

conditions.

In  the  autopsy   blood  samples  from  cases  3  and  4, 

Klebsiella

species  had  produced   the  alcohols   to  each   autopsy  blood  sample.

Previously,  it  was  reported  that   Klebsiella  pneumoniae  was  capable

of   producing   ethanol   in  urine  spiked with  glucose,  by  fermentation

at  35 

8C  [24].  However,  the  application  of   the  current   models   was

within  acceptable  standard   error  range  only  in  case 4  (Table  3).  The

results  suggest  that  in  cases  where  Klebsiella  species  were

activated,  occasionally,  the  models  could   be  used  effectively.

Alternatively, 

we 

cannot 

exclude 

the 

possibility 

that 

more

microbe(s)  could  have  grown  to  each  original  blood,   and  hadproduced   the  alcohols.  Finally,  the  inoculation  procedure   was

negative  for  cases  3  and  4,  probably  indicating   that  the  ‘‘ethanol

producing’’   microbes   that  generated  the  alcohols   in  the  original

blood  (Klebsiella  species  or  other)   could  not  been  regenerated  to

the  inoculated   samples under  the applied  experimental  conditions.

Postmortem  blood  samples   that were  negative   for  ethanol  in  the

original  volatile  analysis   (cases  5–7) did not produce alcohols  during

incubation  of   the  inoculated   samples,   irrespectively   whether

microbes  had  been   detected   (case   5)  or  not  (cases   6  and  7).  For

these  last  three  cases  it can be concluded  that  there were  not present

‘‘ethanol   producing’’  microbes  in  the  autopsy  bloods and,  conse-

quently,  there was  not  alcohols  production  during  the  incubation

period  of   the  postmortem  blood  derived  cultures.

In  general,  these  results  indicate  that   whenever   a  blood  sampleis  contaminated   with  microbe  species  that   are  ‘‘ethanol  produ-

cers’’,  a  profile   of   ethanol   and  other   alcohols   would  be  generated  if 

the  conditions   are  favorable  for  microbial  growth.  In  such   a  case

the  current   models   show  a  potential  for  application,  irrespectively

of   the  activated  microbe(s).  Influencing   factors  appear   to  be  the

culture   composition   and  more   specifically  the  glucose  content,   the

conditions   of   microbial  growth  and  probably,  the  succession  of 

microbes.

 3.3.3.   Aspects,  limitations  and  outcomes  of   the  application  of   models

The  working  hypothesis   for  our  study  is  that   although   the

postmortem   or  putrefactive  conditions   could  be  extremely

different  and  variable  among   different  cases,  the  patterns   of   other

alcohols 

would 

follow 

more 

or 

less, 

in 

qualitative 

and 

quantitativeterms,  the  ethanol   production,   since  the  biochemical   pathways  of 

their  microbial  production   are  interactive  [20].  The  patterns   of 

produced   ethanol   and  other   alcohols,  under  controlled   experi-

mental   conditions,   could  be  described  by  mathematical   equations

(models);  the  patterns   of   ethanol   and  alcohols   produced   under

different,  real   conditions,  could  be  approximated  by  the  models,

and  this  is   why  ethanol   estimation  should   be  made   within  an

acceptable   standard  error.

Ideally,  a  model   should   exist  for  every  postmortem  case

(predisposing  that   it  was  constructed   under  the  same  conditions)

which   is  impossible,  since  the  conditions   could  not  be  defined

accurately.   In  our view,  each  model   represents  a  ‘‘tool’’ which  could

be used  as an alternate  choice   to  estimate  the microbially produced

ethanol 

in 

real 

cases. 

In 

every 

given 

case, 

the 

effectiveness 

of  

each

 Table  3

Characteristics  of   the  autopsy  bloods   used  to  inoculate  normal  human  blood  (original  BACs,  estimated  BACs   and  relative  standard  error  ranges  (jE %j))   and  results  for   the

inoculated  samples  with  and  without  additional  glucose  in  each   case  (produced  ethanol  concentration,  relative  standard  error  ranges  after  applying  the models  described  by

Eqs.  (1B)  and  (2),   respectively).

Case  Microbes  detected  BAC  (g/L)  Estimated

BAC  range  (g/L)

Range

of   jE %j

Fermentation  experiment

Blood  without  glucose  Blood  with  glucose

Produced

ethanol 

(g/L),

mean 

SD

Range  of   jE %j

(Eqs. 

(1B) 

and 

(2))

Produced  ethanol

(g/L), 

mean 

SD

Range  of   jE %j

(Eqs. 

(1B) 

and 

(2))

1  E.  coli,  E.   faecalis  0.64  0.48–0.72  2–26  0.17 

0.06 26a 0.69 

0.10 27–40b

2  E.   faecalis  2.94  0.71–0.97  67–76  0.76 

0.11 0–40,  1–27  1.05 

0.12 31–40,  3–35

3 K.   pneumoniaea,

E. faecalis

0.33  0.55–1.20  63–261  0  –  0  –

4  Klebsiella  spp.,

E.   faecalis

0.84  0.65–1.15  4–37  0  –  0  –

5  E.   faecalis  0  0  –  0  –  0  –

6  ND   0  0  –  0  –  0  –

7  ND   0  0  –  0  –  0  –

 Abbreviation: ND,   none  (microbe)  detected.a This   value  represents  the  best  score  achieved  by  applying  the  simplest  model  described  by  Eq.  (1B).b Values  resulted  for   the  simplest  model  described  by  Eq.  (1B).

V.A.   Boumba   et   al.  /   Forensic   Science  International   232  (2013)  191–198  197

Page 8: e coli y alcohol

8/10/2019 e coli y alcohol

http://slidepdf.com/reader/full/e-coli-y-alcohol 8/8

model   in  achieving  the  goal  is  different  (due  to  the  different

postmortem   conditions,   resulting  in  different  alcohol   patterns);

thus,   one  ‘‘tool’’  could  be  more  effective  and  accurate   than   the

others   for  each   case.  Incidentally,  all  the  proposed   so  far  models,

these  presented  herein,  as  well  as,  those  presented  in  our  previous

relevant  study   [16], were  applied  successfully  for 57  out of  60  cases

presented  in  Table  2. Nevertheless,  lack   of   adequate   evidence   in

respect  to  the  origin  of   ethanol  for  these  cases  does   not  allow  a

definite   conclusion,   although   putrefaction   and  extensive  trauma   of 

the  body  are  recognized   aggravating  factors  for  ethanol   production

[3,4,21,25,26].

4.  Concluding   remarks

The  present  approach,   approximates  the  problem  of   microbial

ethanol   production   with  a  novel,  simple  methodology.   The  models

are  suggested  as  tools which  could make  feasible  the quantification

of   the  microbial  neo-formed   ethanol   in  postmortem   cases.  The

alcohols   1-propanol   and  1-butanol   are  proven  consistent   with

microbial  production   of   ethanol   and  the  two  most   significant

alcohols   in  the  modeling  process.  Nevertheless,  given  the

complexity   of   the  human  body  decomposition  and  the  co-existing

microbial 

activity, 

our 

results 

point 

out 

that 

the 

more 

models 

areavailable  the  more  possible  is  one  of   them  to  estimate  adequately

the  postmortem  ethanol   in  a  given  case.  Of   course,   since  the  extent

of   ethanol   production   in  each   case  cannot   be  defined,   we  cannot

conclude,   yet, which   is  the most  suitable model   for  each  case.  Thus,

ongoing  work   should  be  conducted   before  suggesting  the  adequate

and  reliable  application  of   any  model   to  real  cases.

 Acknowledgment

We thank  Professor  Stathis  Frilligos  for  critical  reading   of   the

manuscript.

References

[1]  J.E.L. Corry, Possible sources of ethanol ante- and postmortem: its relation to thebiochemistry andmicrobiology of decomposition, J. Appl. Bacteriol. 44 (1978) 1–56.

[2]  C.L. O’Neal, A.Poklis,Postmortem production of ethanoland factors thatinfluenceinterpretation: a critical review, Am. J. Forensic Med. Pathol. 17 (1996) 8–20.

[3]  K. Ziavrou, V.A. Boumba,T. Vougiouklakis, Insights into the originof postmortemethanol,  Int. J. Toxicol. 24 (2005) 69–77.

[4] F.C. Kugelberg, A.W. Jones,Interpretingresults of ethanol analysis in postmortemspecimens: a review of the literature, Forensic Sci. Int. 165 (2007) 10–29.

[5]  S.M. Petkovic, M.A. Simic, D.N. Vujic, Postmortem production of ethanol indifferent   tissues under controlled experimental conditions, J. Forensic Sci. 50(2005)  204–208.

[6] R. Nanikawa,K. Ameno, Y. Hashimoto, K. Hamada, Medicolegal studies on alcoholdetected   in dead bodies – alcohol levels in skeletal muscle, Forensic Sci. Int. 20(1982)   133–140.

[7] W. Gubala, n-Butanol in blood as the indicator of how long a dead body lay inwater,  Forensic Sci. Int. 46 (1990) 127–128.

[8]  S. Felby,E. Nielsen, Congener production inbloodsamples duringpreparationand

storage, 

Blutalkohol 32 (1995) 5–58.[9]  F.Moriya, Y.Hashimoto,Postmortemproduction ofethanol andn-propanol inthebrain  of drowned persons, Am. J. Forensic Med. Pathol. 25 (2004) 131–133.

[10]   J. Furumiya, H. Nishimura, A. Nakanishi, Y. Hashimoto, Postmortem endogenousethanol   production and diffusion from the lung due to aspiration of wood chipdust  in the work place, Leg. Med. (Tokyo) 13 (2011) 210–212.

[11]  B.L. Soderberg, R.O. Salem, C.A. Best, J.E. Cluette-Brown, M. Laposata, Fatty acidethyl

 

esters. Ethanol metabolites that reflect ethanol intake, Am. J. Clin. Pathol.119  (2003) S94–S99.

[12] S. Aradottir, S. Seidl, F.M. Wurst, B.A. Jonsson, C. Alling, Phosphatidylethanol inhuman  organs and blood: a study on autopsymaterial and influences by storageconditions, Alcohol Clin. Exp. Res. 28 (2004) 1718–1723.

[13] 

R.D. Johnson, R.J. Lewis, D.V. Canfield, K.M. Dubowski, C.L. Blank, Utilizing theurinary  5-HTOL/5-HIAA ratio to determine ethanol origin in civil aviation acci-dent  victims, J. Forensic Sci. 50 (2005) 670–675.

[14]  G. Høiseth, R. Karinen, A.S. Christophersen, L. Olsen, P.T. Normann, J. Mørland, Astudy  of ethyl glucuronide in post-mortem blood as a marker of ante-mortemingestion  of alcohol, Forensic Sci. Int. 165 (2007) 41–45.

[15]  B.M. Appenzeller, M. Schuman, R. Wennig, Was a child poisoned by ethanol?

Discriminationbetween ante-mortemconsumptionand post-mortemformation,Int.    J. Legal Med. 122 (2008) 429–434.

[16] V.A. Boumba, V. Economou, N. Kourkoumelis, P. Gousia, C. Papadopoulou, T.Vougiouklakis, Microbial ethanolproduction: experimental studyandmultivari-ate

 

evaluation, Forensic Sci. Int. 215 (2012) 189–198.[17]  K.J. Ryan, C.G. Ray (Eds.), Sherris Medical Microbiology, 4th ed., McGraw Hill,

Norwalk,  CT, 2004.[18] A.W. Jones, L. Hylen, E. Svensson, A. Helander, Storage of specimens at 4 8C  or

addition of sodiumfluoride (1%)prevents formationof ethanolin urineinoculatedwith

  Candida albicans, J. Anal. Toxicol. 23 (1999) 333–336.[19]  P. Saukko, B. Knight, The pathophysiology of death, in: Knight’s Forensic Pathol-

ogy,  Oxford University Press Inc., New York, 2004, pp. 52–97 (Chapter 2).[20]  V.A. Boumba, K. Ziavrou, T. Vougiouklakis, Biochemical pathways generating

post-mortem volatile compounds co-detected during forensic ethanol analysis,Forensic

 

Sci. Int. 174 (2008) 133–151.[21]  R. Hanzlick, Ethanol concentration in decomposing bodies: another look, less

concern, Am. J. Forensic Med. Pathol. 30 (2009) 88–89.[22]  R.E. Zumwalt, R.O. Bost, I. Sunshine, Evaluation of ethanol concentrations in

decomposed bodies, J. Forensic Sci. 27 (1982) 549–554.

[23]   J.A. Morris, L.M. Harrison, S.M. Partridge, Post mortem bacteriology: a re-evalua-tion,

 

 J. Clin. Pathol. 59 (1) (2006) 1–9.[24]  H.A. Sulkowski, A.H. Wu,Y.S. McCarter, In-vitro production of ethanolin urine by

fermentation, J. Forensic Sci. 40 (1995) 990–993.[25] D.M. Butzbach, Theinfluence of putrefactionand samplestorage on post-mortem

toxicology results, Forensic Sci. Med. Pathol. 6 (2010) 35–45.[26]

 

G. Scopp, Postmortem toxicology, Forensic Sci. Med. Pathol. 2 (2010) 314–325.

V.A.  Boumba   et   al.  /   Forensic   Science  International   232  (2013)  191–198198