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随着环境的恶化,人类对环境监测的要求越来越高。发光细菌法是利用发光细菌与毒性物质接触时发光强度的变化来衡量有毒物质的综合毒性。在发光细菌法中通常使用发光细菌冻干粉作为介质进行监测,但是冻干粉的复苏时间长、复苏后发光不稳定,以及发光细菌冻干粉的冷冻保护剂保护效果不佳等问题制约着其在环境监测中的应用。发光细菌的群体感应系统是利用细菌产生并分泌到细胞外的内酯类物质(N-酰基高丝氨酸,AHL)作为信号分子对细菌的发光进行调节的生理过程。利用信号分子对细菌发光的促进作用,将其添加到冻干粉的复苏液中,使发光细菌冻干粉在信号分子的作用下更快速的复苏;同时研究了冻干粉的最佳复合冷冻保护剂,使其最大限度的使发光细菌免受低温干燥的伤害,使之能够在环境监测中响应更加快速、准确。研究主要包括以下内容: 对实验室分离保存的发光细菌进行了菌种鉴定并研究了其生理特性。鉴定结果表明所分离的菌种为费氏弧菌,其在接种24h、22h时分别达到最大细菌密度和发光强度,在细菌生长过程中pH值基本上维持在6.5左右,在此范围内的,信号分子的结构稳定。菌液中的信号分子浓度随着菌密度的增加而增加,并于接种14h后达到最大浓度,随后维持稳定直到细菌生长进入衰亡期。 为了改善费氏弧菌冻干粉的复苏效果,对冻干粉的复合冷冻保护剂进行了研究。研究发现由15%脱脂乳、5%甘油、12.5%海藻糖溶于水后制成的复合冷冻保护剂能够有效的使细菌在经历了冷冻干燥过程后生存下来。在此冷冻保护剂的保护下,冻干粉能够在-20℃条件下至少保存6个月。 通过研究不同浓度信号分子对费氏弧菌生长、发光和冻干粉复苏影响,发现信号分子的加入对细菌生长影响较小,而对细菌发光强度有很明显的促进作用,能使费氏弧菌初始发光的时间和达到最大发光强度的时间分别提前6h和8h;信号分子对冻干粉的复苏也有作用,不但使其复苏时的发光强度增加,同时含有15%上清液的复苏液能够时冻干粉的发光强度在5min即达到稳定,这使环境监测时冻干粉的复苏时间从传统的15-30min缩短到5min,大大提高监测效率。 在将改良后发光细菌法运用于环境监测时,先将其对常见的金属化合物的毒性进行检测,发现冷冻保护剂的加入对冻干粉的毒性测定准确性没有影响,随后将其应用于工业废水的毒性检测。在群体感应系统的作用下,发光细菌法能够快速、准确的响应水质综合毒性,其测定结果与废水的可生化性呈一定的相关性。