论文部分内容阅读
膜污染问题是阻碍膜技术推广应用的关键因素，已经成为目前膜分离技术研究的热点和难点。由于膜生物污染的本质是由微生物在膜材料表面形成特殊的生物膜，而细菌粘附是形成生物膜的关键阶段，因此可以利用细菌之间负面相互作用控制细菌粘附，抑制生物膜的形成，从而控制膜污染。本文以一株具有广谱性生物膜抑制能力的细菌Bacillus pumilus SW9作为研究对象，选择聚偏二氟乙烯(PVDF)微滤膜作为膜污染形成载体，考察SW9菌株对其他10种常见膜污染菌株成膜能力产生的影响，包括4种膜污染先锋细菌在内，以期为控制膜污染的新型生物学手段提供理论参考，并对SW9广谱性抑膜机理做了初步探讨。研究结果表明：
⑴Bacillus pumilus SW9自身成膜能力极差，而其他受试菌株成膜能力较强。在静态孔板培养实验中添加SW9菌株，可使10种膜污染细菌的菌落数大幅度下降，4种膜污染先锋细菌菌落数下降约90％以上。SW9菌株明显抑制受试菌株的生物膜生长，扫描电子显微镜图片进一步验证了Bacillus pumilus SW9能够显著减少膜污染层中的微生物。
⑵以4种膜污染先锋细菌作为重点研究对象，加入SW9菌株分别和先锋细菌混合培养之后，4种先锋细菌生物膜内胞外多糖和胞外蛋白质含量都有所降低。三维荧光光谱图中所有特征峰的荧光强度降低，说明胞外蛋白质浓度下降。SW9菌株能够在一定程度上减少膜污染层中的胞外多聚物。
⑶采用死端过滤实验装置，考察恒压过滤条件下，不同污染程度膜片的膜通量变化情况时发现，当受试菌株和SW9共同形成膜污染时，和纯培养对照相比，膜通量得到了显著提升。而通过膜阻力公式计算结果表明膜阻力降低了50％-92％。利用激光共聚焦扫描显微镜观察发现，混合培养膜污染层中的微生物和胞外多聚物含量都显著下降，在SW9菌株作用下膜污染得到了有效控制。
⑷采用有机溶剂萃取法和酸沉淀法从SW9菌液分离提取出活性物质，通过结构鉴定和生化分析发现，该物质很可能为脂肽类表面活性剂，具有一定的抗菌性。Bacillus pumillus SW9广谱性抑膜作用主要发生在细菌初始粘附阶段，并很可能和其自身分泌的抗菌类生物表面活性剂密切相关。