小型生活废水处理一体机《资讯》
小型生活废水处理一体机
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不同小分子物质对混合菌生物膜形成的抑制效率 双(3-氨基丙基)胺是一种聚胺类小分子物质, 其对生物膜形成的抑制作用与目标菌种有着密切关系(Nesse et al., 2015).关于双(3-氨基丙基)胺抑制生物膜形成的相关机理, 有研究发现其能直接地、特异性地与微生物聚集体中的胞外多糖发生反应, 通过不同于传统抑菌/杀菌剂生物膜抑制机制, 抑制活性污泥生物膜的形成(Si et al., 2014).也有研究表明, 双(3-氨基丙基)胺能够干扰S. mutans的群体感应系统, 从而改变其生物膜中胞外多糖的结构(Ou et al., 2017).本研究中不同浓度的双(3-氨基丙基)胺对生物膜形成抑制的效应见图 3a, 随着双(3-氨基丙基)胺浓度的升高, 混合菌生物膜的附着量逐渐降低.与对照组相比, 100 μmol·L-1的双(3-氨基丙基)胺不会抑制混合菌生物膜形成, 当其浓度增加到500 μmol·L-1时, 生物膜抑制率达到16%.当双(3-氨基丙基)胺的浓度增加到1000和2000 μmol·L-1时, 生物膜的抑制率显著增加到60%和68%.表明双(3-氨基丙基)胺能够有效抑制混合菌生物膜的形成, 在高浓度条件下的抑制效果更好.不同浓度的双(3-氨基丙基)胺(a)、香兰素(b)和BBF (c)对混合菌生物膜形成(24 h)的影响
香兰素(4-羟基-3-甲氧苯甲醛)是一种小分子物质, 它可以作为信号分子抑制剂(Quorum sensing inhibitor, QSI)调控微生物聚集过程.香兰素对混合菌生物膜形成的影响见图 3b.当香兰素浓度从0.1 mg·L-1增加到1 mg·L-1时, 生物膜抑制率维持在20%左右(p>0.05).当香兰素的浓度增加到1~100 mg·L-1时, 生物膜的形成随着香兰素浓度的增加而逐步减少, 100 mg·L-1的香兰素可以抑制37%混合菌生物膜的形成.当香兰素的浓度继续增加到200 mg·L-1时, 生物膜的形成量不再显著性减少(p<0.05), 达到相对稳定的状态.香兰素作为一种QSI, 可以显著抑制短链(C4-HSL和3-Oxo-C8-HSL)和长链AHL的活性, 从而阻碍细菌在基底表面的粘附及生物膜的形成(Ponnusamy et al., 2009).有研究报道, 香兰素能够显著减少反渗透膜上生物膜的厚度、生物量和总蛋白量(Kappachery et al., 2010).也有研究表明, 香兰素能够减少活性污泥生物膜EPS中的多糖和蛋白, 但对eDNA不起作用(Si et al., 2017).本研究结果说明香兰素可以显著抑制混合菌生物膜的形成, 但其抑菌效果不如双(3-氨基丙基)胺.所有实验均有3组平行数据.数据进行方差分析(ANOVA), p<0.05被认为具有显著性, 具有显著性差异的数据用*表示. 3 结果与讨论(Results and discussion)3.1 不同传统抗菌剂对混合菌生物膜形成的抑制效率 银对混合菌生物膜形成的抑制效应见图 2a.由图可知, 0.01 mg·L-1的Ag+不能抑制混合菌生物膜的形成, 与对照相比, 0.05 mg·L-1的Ag+对混合菌生物膜形成的抑制率为23%.当Ag+浓度继续从0.1 mg·L-1增加到10 mg·L-1时, 生物膜抑制率增加到70%左右, 并稳定在该水平, 不再随Ag+浓度的增加而增加.由图 2b可知, 与对照相比, 0.01 mg·L-1的氯对生物膜抑制效率为23%;0.1 mg·L-1的氯对生物膜抑制效率为40%, 远低于该浓度下Ag+的抑制率(70%);当氯浓度从0.1 mg·L-1增加到20 mg·L-1时, 混合菌生物膜形成的抑制率在40%~53%之间, 没有随着氯浓度的增加而显著性地增加.当银和氯的浓度增加到一定程度时, 其对生物膜形成的抑制率都不再继续增加, 保持相对稳定.这可能是由于微生物以聚集形式存在的生物膜会对其内部的细菌起保护作用, 相比悬浮态微生物具有更强的杀菌剂耐性;另外, 混合菌中一些耐银和耐氯微生物的存在也增强了其对杀菌剂的抗性(Silver et al., 2006; Zhang et al., 2013).不同浓度的银(a)和氯(b)对混合菌生物膜形成(24 h)的影响(*表示与对照相比具有显著性差异(p<0.05), 误差棒代表 3组平行数据之间的标准偏差, 下同) 总体来看, 同等浓度下Ag+对混合菌生物膜形成的抑制率要高于氯, Ag+对混合菌生物膜形成的最高抑制率可达到70%, 优于氯的抑制作用(53%).因此, 相比于氯, Ag+对本研究中所采用的活性污泥混合菌生物膜形成的抑制效率更高.不同传统抗菌剂和小分子物质对混合菌生物膜形成的抑制作用 为研究不同传统抗菌剂和小分子对生物膜形成的抑制作用, 选择银和氯作为传统抗菌剂, 双(3-氨基丙基)胺、香兰素和BBF作为小分子.首先在12孔板的每个孔内加入3 mL上述制备好的混合菌菌悬液, 混合菌菌悬液中分别含有不同浓度的上述抗菌剂和小分子.其中, Ag+的最终浓度分别为0.01、0.05、0.1、1、10 mg·L-1, 有效氯的最终浓度分别为0.01、0.1、1、10、20 mg·L-1, 双(3-氨基丙基)胺的最终浓度分别为100、500、1000、2000 μmol·L-1, 香兰素的最终浓度分别为0.1、1、10、100、200 mg·L-1, BBF的最终浓度分别为1、10、20 mg·L-1.Ag+、氯、双(3-氨基丙基)胺和香兰素的对照组加入等量的超纯水, BBF的对照组加入等量的纯乙醇.然后将12孔板置于30 ℃的培养箱内静止培养24 h.培养结束后, 将12孔板从培养箱内取出, 上面附着的生物膜量采用结晶紫染色法进行定量, 方法参考Xiong等(2013)的结晶紫染色法：首先将12孔板用PBS溶液冲洗3遍去除上面松散结合的浮游细菌, 然后通过干燥固定上面的生物膜, 生物膜固定后用500 μL、0.1%的结晶紫染色30 min, 然后用PBS将多余的未与生物膜结合的结晶紫洗干净.最后, 用1 mL纯乙醇将与生物膜结合的结晶紫洗脱30 min.取200 μL洗脱液加入到96孔板内通过酶标仪(Tecan Infinite M200, 瑞士)测定OD600.实验组的相对生物膜量为与对照组相比的百分数(对照组为100%).