提高新型灭菌酶灭大肠杆菌效率的方案设计

提高新型灭菌酶灭大肠杆菌效率的方案设计

摘要

大肠杆菌属于革兰氏阴性短杆菌，大肠杆菌寄生在人体内的大肠中对人没有危害的一种单细胞生物。大肠杆菌结构简单，容易培养，在很多检测水污染试验中都被作为指示物。

新型灭菌酶是由纳米银和纳米二氧化钛混合组成。本文用大肠杆菌作为试验对象，用多管发酵法对新型灭菌酶的杀菌效果进行检测。多管发酵法又分为：初发酵、平板分离、复发酵三个步骤。利用纳米二氧化钛和纳米银的特性，选择石英管放置灭菌酶，温度高于5℃。本文通过测定新型灭菌酶在不同流速、停留时间、堆积方式和投配率，以及有紫外光照射的条件下，得出对大肠杆菌的灭菌效率。从而得知提高灭菌酶的灭菌效率与停留时间、投配率、紫外光有关。

关键字:大肠杆菌、新型灭菌酶、纳米二氧化钛、纳米银

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章理论基础 1

1.1前言 1

1.2大肠杆菌 2

1.2.1大肠杆菌特性 2

1.2.2大肠杆菌的检测方法 2

1.2.3大肠杆菌的培养 2

1.3纳米材料 2

1.3.1新型灭菌酶的结构 3

1.4纳米二氧化钛 3

1.4.1纳米二氧化钛的特征 3

1.4.2纳米二氧化钛的分类 3

1.4.3纳米二氧化钛的制备方法 3

1.4.4纳米二氧化钛抗菌特点 3

1.4.5纳米二氧化钛的光催化性能 4

1.4.6纳米二氧化钛的洁净功能 4

1.5纳米银 4

1.5.1纳米银特性 4

1.5.2纳米银的制备方法 4

1.5.3纳米银的抗菌特点 5

1.5.4纳米银的应用 6

第二章灭菌酶灭大肠杆菌的方案设计 7

2.1设计仪器及材料 7

2.1.1取样 7

2.1.2大肠杆菌的测定 7

2.1.3培养基的制备 7

2.1.4菌落的鉴定 7

2.1.5菌落计数：CFU/ml 8

2.2新型灭菌酶填料的堆积方式和投配率对灭菌效果的影响 8

2.2.1填料柱的填装 8

2.3不同停留时间对提高新型灭菌酶灭菌效率的测定 9

2.4流量的选择 9

2.5紫外光对灭菌酶效率提高的影响 10

2.6灭菌酶灭菌效率的测定 10

2.6.1初发酵试验 10

2.6.2平板分离 10

2.6.3复发酵 11

第三章方案验证 12

3.1填料的堆积方式和投配率对新型灭菌酶灭菌效果的影响 12

3.2不同停留时间对灭菌效率影响 12

3.4不同流速对提高新型灭菌酶灭菌效率的影响 13

3.5紫外光对提高灭菌酶灭菌效率的影响 13

第四章方案结论 14

参考文献 15

致谢 17

1.1前言

中国是一个水资源短缺，水灾频繁的国家。随着经济的快速发展，工业废水和生活污水的排放量增加[1]，中国的水污染日益严重，水的质量不断下降，水污染持续恶化，由于水污染所导致人们生病和缺水的事件也时有发生。中国将近有一半多的人饮用浅江水和江河的水，其中水质污染细菌严重超标过卫生标准。

大肠菌群作为水质检测的指标之一，对于保障饮用水安全和反映水受污染的程度具有重要意义。大肠杆菌进入人体后能引起人的腹泻。其中肠出血性大肠杆菌（EHEC）O157:H7[2]会引起被感染的人腹泻。在我国上世纪末，曾发生过EHEC O157：H7感染性腹泻暴发事件。大肠杆菌属于极易感染的一种细菌，而大肠杆菌又分为好几种类型，而其中一些类型的大肠杆菌带有毒性，如果感染这些细菌会造成严重的后果[3]。致病性大肠杆菌主要有：肠产毒性大肠杆菌（ETEC）、肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)、肠治病性大肠杆菌（EPEC）、肠出血性大肠杆菌（EHEC）、肠集聚性大肠杆菌。虽然有些大肠杆菌可以被抗生素抑制，但是有些大肠杆菌有耐药性，所以我们采取预防为主，治疗为辅。

近年来，用新型灭菌酶来杀灭水中的细菌成为研究对象。新型灭菌酶是由载体硅胶附着了纳米二氧化钛和纳米银混合组成。其中纳米二氧化钛具有杀菌、防紫外线、光催化等功能，纳米二氧化钛在水处理、化妆品、紫外吸收剂[4]等领域应用广泛。纳米银具有耐热性和不易产生抗药性[5]等优点，在医疗、绿色家电等领域应用广泛。新型灭菌酶对净化污水有很大的作用，其中纳米二氧化钛和纳米银所制成的抗菌剂都成为科学研究热点。

本文通过先测定污水中的总大肠菌群数，然后测定经过新型灭菌酶净化过后的总大肠菌群数，从而得知新型灭菌酶的灭菌效率因时间、紫外光照射等因素的不同会造成灭菌效率的差异。

第四章方案结论

近年来，水污染越来越严重，水被污染的途径也越来越多，其中大肠杆菌就是污染水的其中一种微生物。大肠杆菌是细菌领域的用语，大肠杆菌指的是与粪便相关的有特性的细菌。大肠杆菌一般分布比较广泛，在自然界和人类与动物粪便中也存在。有粪便污染的地方大多存在都存在大肠杆菌，大肠杆菌存在的主要原因是粪便对环境的污染而导致的。大肠杆菌的典型大多存在人畜的粪便中，而其他类型的大肠杆菌大多存在外界环境中。大肠杆菌被用在处理污水和水的净化方面，大肠杆菌被用作水污染程度的指示物，表明被污染的水中大肠杆菌的数量多少。用大肠杆菌做指示物的原因是致病菌的数量远远低于粪便中大肠杆菌的数量。大肠杆菌在大多数情况下对人的危害不大，所以很多试验都采用大肠杆菌作为测定对象。

本文以提高新型灭菌酶灭大肠杆菌的效率进行设计，通过多管发酵法的三个步骤：初发酵、平板分离、复发酵检测灭菌酶的灭菌效率。通过灭菌酶的停留时间、水的流速、灭菌酶的填料方式以及紫外光照射条件下提高新型灭菌酶的效率进行了设计，从而得出以下结论：

填料的堆积方式为乱堆，乱堆使污水与灭菌酶的接触面积更大，从而使灭菌酶的效率提高。灭菌酶停留时间越长，灭菌酶效率越高。当水的流速为平流时，灭菌效率更高；紫外光的照射可以提高灭菌酶对灭菌效率。

参考文献

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[4] 陈志武；何新华；胡建强.二氧化钛纳米粉体的可控水热合成研究[J]稀有金属材料与工程，（2009）S2-1040-04

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