化學(xué)\\物理等共存因素對(duì)糞大腸菌群測(cè)定的影響

[摘要]糞大腸菌群的測(cè)定過程中，化學(xué)的、物理的諸多因素都將對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響。該文對(duì)水體中化學(xué)因素、實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的物理因素的影響進(jìn)行了研究。

[關(guān)鍵詞]糞大腸菌群物理因素化學(xué)因素環(huán)境微生物

1化學(xué)因素的影響

不同環(huán)境，水體中所含的化學(xué)物質(zhì)種類和數(shù)量不同。這些化學(xué)物質(zhì)對(duì)水的質(zhì)量，水體中微生物的生長(zhǎng)、繁殖以及它們的種類、數(shù)量、變異和凈化水體的能力都起著決定性的作用。

共存離子對(duì)菌體生長(zhǎng)的抑制主要方式是改變其細(xì)胞壁的滲透性。重金屬離子容易和帶陰電荷的菌體相吸附而影響后者的正常代謝。重金屬離子吸附于微生物細(xì)胞壁后，穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與菌體蛋白質(zhì)結(jié)合使之變性、沉淀破壞對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng) 重要的蛋白質(zhì)基因，也可以通過和酶的—SH基因結(jié)合，使酶失去應(yīng)有的活性，使細(xì)菌不能攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而死亡，或者催促其氧化亦能抑制酶作用。

1.1 金屬元素

1.1.1汞

作為滅菌劑早已應(yīng)用，汞的殺菌作用是汞離子與細(xì)菌各種酶—SH結(jié)合，使其失去活性:

2酶—SH+Hg2+→酶—S—Hg—S酶+2H+

(有活性)

如在感染初期，因水的稀釋降低了汞的濃度，或加入H2S或其它含—SH基的物質(zhì)，也可使失活性的酶復(fù)活，如果中毒已久，酶蛋白已變性，沉淀，則不可能再逆轉(zhuǎn)。

1.1.2銀

銀也是殺菌劑之一，銀離子的殺菌作用是由于Ag+與菌群接觸時(shí)，蛋白質(zhì)與銀生成復(fù)合物，阻礙細(xì)菌的新陳代謝。

1.1.3銅

銅可阻礙微生物的生長(zhǎng)或殺滅微生物。它對(duì)菌群的作用是間接的，作用于細(xì)菌的膠體，使其凝固，在細(xì)菌表面形成一層包圍的銅化合物，使細(xì)菌不能攝取外界的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，停止新陳代謝。

1.1.4鉛

鉛是親硫、氧元素，可抑制胞內(nèi)酶的活動(dòng)，Pb2+可以破壞細(xì)胞，程度不同的影響菌群生長(zhǎng)，甚至對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生“胞溶”現(xiàn)象，并可以阻止細(xì)胞膜顆粒攝氧。

除上述著名的有毒元素外，其它元素如鐵、錳、鎳、銻、砷、鉻、鎘、氯、氟、硫、碘等等都可以引起菌群的新陳代謝障礙，從而對(duì)糞大腸菌群的測(cè)定產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

當(dāng)被測(cè)水樣含有高濃度重金屬時(shí)，必須在采樣瓶?jī)?nèi)，于滅菌前加入螯合劑以減少金屬毒性。

1.2 有機(jī)物

除了金屬元素外，許多有機(jī)物均可抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，繁殖甚至少可以殺滅細(xì)菌。較為常見的有酚、染料、乙醇、甲醛、漂白粉、碘化物等。

1.3 PH值

菌群測(cè)定方法規(guī)定水樣的pH必須在6.5～7.5之間。這是大多數(shù)菌群生長(zhǎng)的最好的氫離子濃度范圍。低于或高于這個(gè)界線都要加以調(diào)整。培養(yǎng)基的氫離子濃度在pH6.5～7.5之間。

糞大腸菌群增長(zhǎng)速率也受氫離子濃度的遏制，主要是氫離子濃度能夠使菌體表面的電荷改變，并改變細(xì)胞膜的通透性，間接影響菌體的吸收、排泄，代謝及生長(zhǎng)(見圖1)，其次pH除了對(duì)菌體細(xì)胞有直接影響外，還能影響有機(jī)物質(zhì)的離子化作用，使離子化的有機(jī)物不能進(jìn)入細(xì)胞。再次，氫離子可以和其它陽離子在細(xì)胞表面競(jìng)爭(zhēng)吸附，妨礙細(xì)菌的正常代謝。圖1所示的相應(yīng)關(guān)系是由于酶的活動(dòng)伴隨pH的改變?cè)斐傻摹?/p>

圖1pH對(duì)細(xì)菌增長(zhǎng)速率的影響

2物理因素的影響

任何實(shí)驗(yàn)，都離不開三個(gè)自然條件，即時(shí)間、溫度、pH。糞大腸菌群的測(cè)定對(duì)這三個(gè)條件要求尤為嚴(yán)格。

2.1 時(shí)間

菌體的生長(zhǎng)大致有六個(gè)時(shí)期，即:停滯期、加速期、對(duì)數(shù)期、減速期、靜止期和衰亡期(見圖2)。這六個(gè)時(shí)期對(duì)糞大腸菌而言是“量”的概念(時(shí)間量和菌體量)，因?yàn)榫w增長(zhǎng)速度在良好的條件下，從生長(zhǎng)開始到衰亡，從很少的菌數(shù)量到大量繁殖，都與時(shí)間的遞增密切相關(guān)(如圖2)，例如糞大腸桿菌在44℃的增代時(shí)間td=.35時(shí)，說明糞大腸桿菌在恒定的溫度和恒定的營(yíng)養(yǎng)物供給及保證氧氣供給的情況下，21分鐘就可以使它的數(shù)目增加一倍[1]。

圖2細(xì)菌的典型生長(zhǎng)曲線

糞大腸菌群測(cè)定的時(shí)間因素(包括采樣時(shí)間、儲(chǔ)存時(shí)間、測(cè)定過程時(shí)間和培養(yǎng)時(shí)間)是非常重要的，《環(huán)境監(jiān)測(cè)分析方法》規(guī)定，采樣后，必須在2h內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)，不然應(yīng)在10℃以下冷藏保存。即使在氣溫較低的情況下，測(cè)定時(shí)間距采樣時(shí)間愈短愈好;在炎熱的夏天，時(shí)間掌握更應(yīng)高度重視。

2.2 溫度

菌體的增長(zhǎng)、繁殖伴隨時(shí)間因素的是溫度環(huán)境(見圖3) 。

圖3溫度對(duì)細(xì)菌增長(zhǎng)速率的影響

菌群需要一定的溫度，適宜的溫度有刺激菌體增長(zhǎng)的作用，不適宜的溫度可抑制細(xì)菌的增長(zhǎng)，改變細(xì)菌的形態(tài)、代謝、毒性，甚至死亡。不同的細(xì)菌需要不同的生長(zhǎng)溫度(見表1)。

表1細(xì)菌生長(zhǎng)的溫度范圍

細(xì)菌類別最低生長(zhǎng)溫度(℃)最佳生長(zhǎng)溫度(℃)最高生長(zhǎng)溫度(℃)

嗜冷菌-510～20<30

嗜溫菌>1025～40<50

嗜熱菌<4550～60<80

關(guān)于水樣儲(chǔ)存時(shí)間與溫度對(duì)糞大腸菌群數(shù)的影響，Lonsans等報(bào)告認(rèn)為水樣中大腸菌群數(shù)不多時(shí)，則冰箱儲(chǔ)存與室溫保存相差不大;如水樣中營(yíng)長(zhǎng)數(shù)多時(shí)，則在室溫(23～39.5℃)內(nèi)保存比在冰箱(0～10℃)保存結(jié)果要偏低。

此外，采樣溫度，儲(chǔ)存樣品的溫度，試驗(yàn)室溫度及培養(yǎng)箱的溫度都必須與時(shí)間相應(yīng)地加以嚴(yán)格控制。

3結(jié)論

糞大腸菌群的測(cè)定看似簡(jiǎn)單，但其要求的試驗(yàn)條件卻極其嚴(yán)格，物理、化學(xué)的諸多共存的因素都會(huì)對(duì)它的測(cè)定產(chǎn)生極大的影響。環(huán)境微生物工作者應(yīng)嚴(yán)格把握分析測(cè)試的各個(gè)步驟，在最佳狀態(tài)進(jìn)行分析測(cè)定，使測(cè)定結(jié)果更真實(shí)可靠。

參考文獻(xiàn):

[1] 胡家駿，周群英.環(huán)境工程微生學(xué)[M].北京:高等教育出版社，1988.