紫外線消毒對(duì)大腸桿菌的損傷情況及其損傷機(jī)制探討分析

張明昱 趙鵬偉 王君 任向宇 孫曉琳 李存保（通訊作者）

（1 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

（2 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

大腸桿菌是一種調(diào)節(jié)致病菌，在一定的條件下會(huì)對(duì)人體造成傷害，引發(fā)腸道類疾病，如腹瀉等，在嬰幼兒中較為常見(jiàn)[1]。而且在水源污染情況檢查中，將大腸桿菌作為糞源污染的指示微生物。由于其可能對(duì)人體產(chǎn)生的致病作用，所以在很多的水源中都需要進(jìn)行相應(yīng)的消毒處理[2]。為探究紫外線消毒對(duì)大腸桿菌的損傷情況及其損傷機(jī)制，選擇大腸桿菌（ATCC25922）作為本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)菌進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的消毒工作提供一些參考和意見(jiàn)，具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下。

1.材料與方法

1.1 材料

主要的實(shí)驗(yàn)用品有大腸桿菌（ATCC25922）、恒溫培養(yǎng)箱、UV-2550 型紫外光分度計(jì)、透射電鏡、TSYA 培養(yǎng)基、抗氧化能力試劑盒、去離子水等。

1.2 方法

實(shí)驗(yàn)用菌的制備：使用在10ml 的LB 營(yíng)養(yǎng)肉湯中接種40μl的大腸桿菌菌液，培養(yǎng)湯是經(jīng)過(guò)壓力蒸汽滅菌處理，將接種好的培養(yǎng)湯發(fā)展恒溫?fù)u床中進(jìn)行培養(yǎng)，將溫度控制為37℃，搖床的速度為150r/min，過(guò)夜培養(yǎng)。次日使用PBS 緩沖液對(duì)其記性洗滌5 次，其目的是將培養(yǎng)基成分去除，將其制備成濃度為1.5*109CFU/ml 左右的菌液備用。

消毒實(shí)驗(yàn)：從制備好的菌液中取出40ml 進(jìn)行紫外線消毒實(shí)驗(yàn)，將菌液放置在滅菌培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放置在紫外線平行光下進(jìn)行照射消毒，在照射的過(guò)程中進(jìn)行攪拌。每個(gè)時(shí)刻都取出相應(yīng)的菌液進(jìn)行檢查，并對(duì)其損傷率進(jìn)行計(jì)算。

相關(guān)酶檢驗(yàn)：從同一水源的消毒前和消毒后取出相同的樣本，前后各10 份，對(duì)其進(jìn)行SOD 酶和R-AOC 酶活性檢測(cè)，使用的檢測(cè)用品為SOD 酶和R-AOC 酶試劑盒按照相關(guān)的使用說(shuō)明進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 評(píng)價(jià)方法

損傷率：對(duì)紫外線消毒時(shí)間為0s、10s、30s、60s、120s時(shí)的滅菌樣本進(jìn)行檢查。損傷率=Nt-Nm/Nt×100%。其中Nt 為消毒開(kāi)始菌落數(shù)，Nm 為實(shí)驗(yàn)時(shí)刻菌落數(shù)。

酶活性：使用相關(guān)的酶活性試劑盒對(duì)SOD 酶和R-AOC 酶的活性進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

將數(shù)據(jù)納入SPSS22.0 軟件分析，酶活性相關(guān)指標(biāo)為計(jì)量資料，比較采用t檢驗(yàn)，并以（±s）表示，P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.結(jié)果

2.1 紫外線消毒對(duì)大腸桿菌的損傷情況分析

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，隨著時(shí)間的增加，大腸桿菌的損傷率也在增加在60s 左右達(dá)到100%,具體數(shù)據(jù)如下表1：

表1 紫外線消毒對(duì)大腸桿菌的損傷情況

2.2 消毒前后大腸桿菌的相關(guān)酶活性比較

通過(guò)對(duì)SOD 酶和R-AOC 酶在消毒前后的活性檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，其結(jié)果為與消毒前對(duì)比，消毒后SOD 酶和R-AOC 酶的活性大幅提高（P＜0.05），具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具體數(shù)據(jù)如下表2：

表2 消毒前后大腸桿菌的相關(guān)酶活性對(duì)比（±s）

表2 消毒前后大腸桿菌的相關(guān)酶活性對(duì)比（±s）

分組類別 例數(shù) SOD 酶（108CFU/ml） R-AOC 酶（108CFU/ml）消毒前 10 0.158±0.030 0.007±0.001消毒后 10 7.002±0.846 0.159±0.017 t-25.566 28.226 P-0.001 0.001

3.討論

大腸桿菌在水源中存在較廣，特別是在污染較為嚴(yán)重的地區(qū),常用的水源消毒方法有紫外線消毒。如果人們誤飲了含有較多大腸桿菌的水，可能對(duì)導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)腹瀉、敗血癥等疾病，其對(duì)人類的飲水安全造成了極大的威脅[3]。

紫外線是電磁波中波長(zhǎng)為 10 ～400 納米的總稱，而將其作為消毒工具的波段是在200 ～280nm，這個(gè)波段的紫外線具有破壞DNA 分子的作用，能夠?qū)?xì)菌進(jìn)行滅活從而抑制其生長(zhǎng)繁殖，起到消毒的作用[4]。

紫外線的作用時(shí)間較快，而且具有較強(qiáng)的穿透能力，可以有效的對(duì)水中的大腸桿菌進(jìn)行滅活損傷。本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示使用紫外線消毒后，水中的大腸桿菌的損傷率直線上升在60s 左右達(dá)到100%。相關(guān)研究顯示紫外線消毒會(huì)誘發(fā)大腸桿菌的抗氧化系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)會(huì)增加相關(guān)酶的含量和活性，從而影響其細(xì)胞膜的功能，進(jìn)而破解大腸桿菌細(xì)胞膜的完整性和流動(dòng)性，從而抑制其生長(zhǎng)繁殖。而在對(duì)消毒前后的大腸桿菌中相關(guān)酶活性的檢查結(jié)果中，消毒后的酶活性大幅上升（P＜0.05）。

綜上所述，紫外線消毒可以對(duì)大腸桿菌造成損傷，在60s左右的損傷率達(dá)到100%，對(duì)其的損傷機(jī)制是增加相關(guān)酶的活性，使得細(xì)菌的細(xì)胞膜功能下降，起到消毒效果。