文摘

为了找到一个环保替代有害抑制代理的抑制作用辐照制备混合文化的反硝化细菌是通过实验评估。与其他研究使用纯有氧文化中,观察到的效果并不是一个完整的抑制,但瞬态抑制和降低增长率反映长期滞后阶段。原料壳聚糖在酸性条件下(pH值6.3)产生最强的抑制随后kGy的100和500 kGy的辐照壳聚糖,分别。因此,由于壳聚糖的分子量降低的程度-射线,壳聚糖的抑制性能由于其高分子量比抑制更相关的属性获得由于表面电荷的修改和/或化学结构-射线。高剂量的辐照似乎增加混合反硝化细菌的生长在酸性pH媒体。然而,在媒体中性pH值,高剂量的-射线似乎提高壳聚糖的抑制作用。

1。介绍

壳聚糖是生物可降解的、生物相容性、无毒,不会引起过敏的、可再生的材料。投入商业化生产壳聚糖是甲壳素的脱乙酰作用这是第二个最丰富的纤维素后聚合物。由于其独特的polycationic特性,壳聚糖已被证明具有抗菌及抑制特性对各种细菌和真菌(1,2]。因此,从环境的角度来看,壳聚糖似乎是一个优秀的候选人取代危险抗菌药物如氯、亚硝酸盐、戊二醛和季铵衍生品。然而,壳聚糖的应用的瓶颈是其低溶解度在媒体中性pH值(3]。在这方面,最近的报告显示γ-射线,这取决于辐照剂量,生产壳聚糖的低分子量不同的表面电荷,甚至不同的化学结构,这不仅增加了壳聚糖在水中的溶解度4),但也提高了抑制作用(5]。人们普遍同意,壳聚糖的抑制效果受多种因素的影响如分子量、溶液中的浓度,程度的脱乙酰作用,相对表面电荷和pH值的媒体(2]。根据辐照度,相同的变量似乎影响的抑制作用γ辐照壳聚糖产品(5]。

关于的效率γ辐照产品,据报道,与100年125 mg / L(壳聚糖辐照kGy的是有效地抑制的增长大肠杆菌完全(5]。虽然混合文化更频繁的在实际情况下,没有提供证据证明γ辐照壳聚糖产品也有效地抑制其他物种的生长和/或混合文化。因此,在这项研究中,一个混合文化的缺氧反硝化细菌是为了评估的抑制作用γ辐照壳聚糖产品。

两个脱去乙酰基壳聚糖100%,与100年辐照kGy的和其他与500年辐照kGy的空气介质,进行评估一起脱去乙酰基生100%壳聚糖产品。脱去乙酰基100%壳聚糖产品是使用,因为壳聚糖的抑制效果报告增加了脱乙酰作用的程度(1]。

2。材料和方法

首先,混合反硝化细菌的接种体,是从一个40 L反硝化反应器操作在我们的实验室是亚文化的2.5 L锥形烧瓶30°C和一个常数pH值为7.4。Fill-and-draw操作以及混合0.5 L整除定期更换了新的培养媒介让我们相信,培养液的指数增长阶段。在这项研究中包含KNO使用的栽培介质₃,4.3 g / L;CH₃COONa3 h₂啊,6.85 g / L;NaHCO₃,3.3 g / L;KH₂阿宝₄,0.05 g / L;K₂HPO₄,0.04 g / L;氯化钠,0.02 g / L;CaCl₂ 2 h₂啊,0.025 g / L;MgSO₄ 7小时₂啊,0.08 g / L;FeCl₃ 6小时₂啊,0.04 g / L;和南无₄,0.001 g / L。醋酸作为唯一碳源。

股票的解决方案γ辐照和原料壳聚糖是由溶解在10毫升0.2 g热压处理过的蒸馏水含有5%醋酸溶液。

消毒瓶满是100毫升的栽培介质。然后,培养液的培养容器的指数增长阶段收集接种,这样所需的初始浓度的反硝化细菌在每个瓶了。

接种后的瓶,壳聚糖的股票的解决方案是给每个瓶所需的浓度。瓶中的初始pH值调整到6.3的醋酸或0.1 M氢氧化钠溶液。

与氮气汽提后30分钟,瓶都包着橡胶帽和放置在往复振动器在30°C。硝酸盐和亚硝酸盐的浓度以及生活反硝化细菌的数量都是被监控的。每个瓶测试是一式三份完成的。空白试验仅培养媒体和脱氮剂伴随每一个测试。

板计数法是用于确定活细菌的数量。媒介在琼脂板包含:Difco Bacton酵母提取物、5 g / L;KH₂阿宝₄,0.1 g / L;先₃,1 g / L;和琼脂,25 g / L。0.1毫升整除的选择稀释样本均匀分散的固体琼脂。盘子是anoxically培养4天在孵化器30°C。硝酸盐和亚硝酸盐测定的离子色谱(横河分析系统、ip - 7000)。

3所示。结果

增长曲线明显分为滞后和指数增长阶段。因此,在这项研究中,两个指标被用来评估壳聚糖的抑制作用。

文化的停滞阶段持续时间比壳聚糖处理()的空白文化没有壳聚糖()是作为一个指标:

文化的特定消费速度的比值处理壳聚糖()的空白文化没有壳聚糖()是用作其他抑制指标:。硝酸的特定消费利率计算假设一阶动力学莫诺类型。

3.1。原材料的浓度的影响γ辐照制备

数据1和2显示不同浓度的反硝化细菌的反应100 kGy的辐照,500 kGy的辐照,原料壳聚糖。

图1显示原始壳聚糖需要一个最低有效浓度低于kGy的100年和500年kGy的辐照制备。而300 mg / L的原料壳聚糖的应用就可以抑制脱氮剂的生长迟滞期,kGy的100和500 kGy的辐照制备所需的应用程序的500 mg / L。的持续时间抑制原材料的浓度的增加而增加γ辐照制备。然而,出人意料地,抑制下降的持续时间减少辐射的程度,原始的壳聚糖对抑制其次是最长100年kGy的辐照壳聚糖和500年分别kGy的辐照壳聚糖。短暂的活细菌的数量减少一个数量级,来CFU / mL,检测到1000 mg / L的原始和100 kGy的辐照壳聚糖壳聚糖。

图1还显示了原材料的浓度的影响γ辐照壳聚糖在反硝化细菌的具体消费速度指数增长阶段。相同的方式在滞后阶段,原始的壳聚糖表现出较强的抑制能力以及较低的最低有效浓度(300 mg / L)γ辐照制备。比较两者的性能γ辐照壳聚糖在指数期,100年kGy的辐照壳聚糖的抑制效应高于500 kGy的辐照壳聚糖。

图2显示了不同数量的硝酸反硝化细菌后完整的消费生活。最后的生活反硝化细菌数量增加与前增加壳聚糖的浓度。因为最初的总浓度的醋酸是相同的在所有瓶测试,壳聚糖可能作为一个额外的碳源和能源的脱氮剂的扩散。如果是这种情况,根据最终比初始CFU /毫升(国际金融公司),500年kGy的辐照壳聚糖比100年更容易代谢kGy的辐照壳聚糖从而更容易比原料壳聚糖代谢。这一事实γ-射线对壳聚糖的分子量有很强的影响表明,观察到的行为可能是密切相关的低分子量由于收购γ-射线。

3.2。pH值的影响

图3pH值的显示效果的持续时间滞后阶段媒体含有1000 mg / L的脱氮剂γ辐照制备酸碱6.3和7.0。不管时间迟滞期在空白的pH值6.3比pH值7.0文化没有壳,造成的抑制作用γ辐照壳聚糖在pH值6.3是更长的时间比pH值7.0。这个结果表明的依赖性γ辐照制备介质的pH值。另一方面,值得注意的是的抑制效应γ辐照壳聚糖在pH值7.0是减少但不能完全抑制。更重要的是,在中性pH值条件造成的抑制500 kGy的辐照壳聚糖比100 kGy的辐照壳聚糖造成的抑制作用,表明在中性pH值条件下,抑制作用的γ辐照壳聚糖与程度的增加γ-射线,可能是因为高溶解度达到由于低分子量的结果γ-射线。

在指数期,观察图4,当样本包含γ辐照壳聚糖在中性pH值条件下,特定的消费率仍然几乎不变不管不同壳聚糖。这表明,在指数期,中性pH值条件抑制的抑制能力γ辐照制备。

虽然原始的溶解度gamma-irradiated壳聚糖并没有量化在这项研究中,不同的这两种壳聚糖的溶解性是显而易见的。在观察一个齐次解gamma-irradiated壳聚糖,原始的壳聚糖形成沉淀在中性pH值条件。因此,原料壳聚糖的性能在中性pH值条件无法评估。

3.3。脱氮剂的初始浓度的影响

图5表明,抑制下降的持续时间与脱氮剂的初始浓度的增加。这表明有一个特定的壳聚糖剂量如mg-chitosan / mg-bacteria应该使用作为一种有效的抑制性能运行参数。

图6显示了特定的消费速度不同初始浓度的脱氮剂。具体的消费与细菌浓度的增加率增加而不管的程度γ- - - - - -辐照。500年kGy的辐照壳聚糖不耐的增量初始浓度比100 kGy的辐照壳聚糖的脱氮剂。

4所示。讨论

更好的抑制原料壳聚糖的性能,有较高的分子量γ辐照壳聚糖,是依照结果报告的Shin et al。2)制备高分子量的被发现更有效的抑制需氧细菌的增长比壳聚糖分子量较低。另一方面,这个调查的结果不同于Matsuhashi和Kume报告的结果5100年],125 mg / L kGy的辐照壳聚糖被发现完全抑制需氧细菌的生长。因此,类似情况的影响分子量壳聚糖的抑制效率取决于物种被发现的细菌(1,6,7),的程度的影响γ-射线对壳聚糖的抑制能力似乎依赖于细菌的种类。

的影响γ-射线对壳聚糖的分子量进行了广泛的研究。例如,Duy局域网和帮派Diep报道,90%的脱去乙酰基的平均分子量壳聚糖降低从560000年达139000,112000年和72500年达40辐照时,分别为75年和100年kGy的空气介质(8]。在另一项研究中,据报道,一剂300 kGy的空气介质的平均分子量降低壳聚糖从690000年到20900年达(9]。在这些信息的基础上,它可以推断,500年kGy的辐照这项研究壳聚糖分子量低得多比kGy的100和300 kGy的辐照壳聚糖,而这低分子量可以增强其溶解度和抑制作用在pH值7.0。

Ratajska等人表明,壳聚糖平均分子量较低(例如,97000 Da)更容易代谢的微生物存在于活性污泥(10]。由于脱氮剂通常是存在于活性污泥,γ-射线大大降低了壳聚糖的分子量,最有可能的是他最终活细菌数的增加是由于原材料的代谢γ辐照制备。

总之,效果并不是完全抑制,作为纯粹的有氧文化的报道,但部分抑制反映长期滞后阶段和缓慢的增长率。

5。结论

脱去乙酰基壳聚糖原料100%显示更好的抑制特性对混合文化的反硝化细菌比kGy的100和500 kGy的辐照制备。结果在酸性介质条件下,相比500年kGy的辐照壳聚糖的抑制作用,在中性pH值条件下,高于100年kGy的辐照壳聚糖的抑制作用,表明γ-射线剂量高于500 kGy的可能增加壳聚糖的抑制作用在中性pH值条件。然而,根据特定的消费率和最终活细菌数,最多可能有阈值的程度γ-射线之外,而不是改善壳聚糖的抑制活性γ-射线可能促进脱氮剂的发展。

确认

作者表达自己的感谢博士Naotsugu Nagasawa(量子梁科学理事会,日本原子能机构)提供了γ辐照壳聚糖为这个调查。