羟基自由基致死空间有害微生物的实验研究

论文摘要

空间有害微生物给人类健康和动植物生存带来威胁。其传播途径主要是接触传播和空气传染,因此对表面和空气中有害微生物的杀灭显得尤为重要和迫切。常用治理技术不能行之有效地快速、无污染地消除空间有害微生物,防止疫情的扩散。由于羟基自由基(·OH)具有快速、无选择性、高效、无污染等特点,弥补了常规方法的不足,但现有的·OH制备方法仍存在很多缺陷。本文采用强电场电离放电方法解决了高浓度·OH生产规模化等问题,满足了实际应用的需要。采用·OH溶液对细菌、真菌、芽孢中的典型有害微生物进行平面喷洒灭菌实验,结果表明·OH溶液是无选择性、用量少、高效、快速、绿色环保的灭菌剂,可满足平面灭菌的要求。通过正交实验分析并讨论了操作条件对杀灭效果影响,大小顺序为:喷洒密度＞·OH浓度＞作用时间。优化了完全杀灭有害微生物的操作参数:·OH溶液阈值浓度≤1.0 mg/l、喷洒密度21μl/cm~2,作用时间≤4 s。·OH溶液在适当条件下可使微生物彻底消失,无细胞残体残留。探讨了·OH与细胞壁、细胞膜、胞内物质等的重要组成单元和功能物质发生不可逆反应,进而破坏细胞基本结构和功能,导致微生物死亡的机理。对·OH灭菌的生物学过程进行实验研究和机理分析发现:·OH灭菌是由外而内进行的;·OH作用于细菌和真菌的细胞壁和细胞膜,破坏细胞壁和细胞膜的完整性而使其破裂,作用于芽孢的芽孢壳、芽孢膜、皮质和芽孢壁而使其破损;胞内物质外泻,并快速消失,大片的细胞膜在表面张力的作用下收缩成球状;剩余·OH还可能与剩余的细胞残体反应或分解而消失。·OH溶液能很好地杀灭表面的细菌、真菌和芽孢,且无二次污染,为空气消毒灭菌和大空间内灭菌研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 空间有害微生物的危害
• 1.2 常规治理技术的研究进展
• 1.2.1 化学药剂法
• 1.2.2 物理法
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 高级氧化技术——羟基自由基
• 1.3.1 羟基自由基特性
• 1.3.2 制取羟基自由基的研究现状
• 1.3.3 强电场电离放电产生·OH的高级氧化技术
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 实验原理与方法
• 2.1 羟基自由基溶液的制备
• 2.1.1 高浓度·OH溶液的等离子体装置
• 2.1.2 产生高浓度·OH溶液的等离子过程
• 2.1.3 高浓度·OH溶液的产生工艺
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验微生物
• 2.2.4 培养基制备
• 2.3 实验微生物的选择和培养
• 2.3.1 实验微生物的选择
• 2.3.2 实验微生物的培养
• 2.4 实验设计和分析方法
• 2.4.1 实验设计
• 2.4.2 溶液中·OH浓度的分析方法
• 2.4.3 喷洒密度的测定
• 2.4.4 显微镜观测
• 2.5 灭菌实验效果的评价方法
• 2.5.1 采样及培养
• 2.5.2 检验方法
• 2.5.3 结果判定的原则
• 2.5.4 评价指标
• 2.6 小结
• 第3章 羟基自由基溶液灭菌实验研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 实验步骤
• +菌）的杀灭效果'>3.2 羟基自由基溶液对金黄色葡萄球菌（G⁺菌）的杀灭效果
• 3.2.1 杀灭条件的优化
• 3.2.2 ·OH浓度对杀灭效果的影响
• 3.2.3 ·OH喷洒密度对杀灭效果的影响
• 3.2.4 作用时间对杀灭效果的影响
• +菌）的杀灭效果'>3.3 羟基自由基溶液对枯草芽孢杆菌（G⁺菌）的杀灭效果
• 3.3.1 杀灭条件的优化
• 3.3.2 ·OH浓度对杀灭效果的影响
• 3.3.3 ·OH喷洒密度对杀灭效果的影响
• 3.3.4 作用时间对杀灭效果的影响
• -菌）的杀灭效果'>3.4 羟基自由基溶液对大肠杆菌（G^-菌）的杀灭效果
• 3.4.1 杀灭条件的优化
• 3.4.2 ·OH浓度对杀灭效果的影响
• 3.4.3 ·OH喷洒密度对杀灭效果的影响
• 3.4.4 作用时间对杀灭效果的影响
• -菌）的杀灭效果'>3.5 羟基自由基溶液对粘质沙雷氏菌（G^-菌）的杀灭效果
• 3.5.1 杀灭条件的优化
• 3.5.2 ·OH浓度对杀灭效果的影响
• 3.5.3 ·OH喷洒密度对杀灭效果的影响
• 3.5.4 作用时间对杀灭效果的影响
• 3.6 羟基自由基溶液对酵母菌（真菌）的杀灭效果
• 3.6.1 杀灭条件的优化
• 3.6.2 ·OH浓度对杀灭效果的影响
• 3.6.3 ·OH喷洒密度对杀灭效果的影响
• 3.6.4 作用时间对杀灭效果的影响
• 3.7 羟基自由基溶液对枯草芽孢杆菌芽孢的杀灭效果
• 3.7.1 杀灭条件的优化
• 3.7.2 ·OH浓度对杀灭效果的影响
• 3.7.3 ·OH喷洒密度对杀灭效果的影响
• 3.7.4 作用时间对杀灭效果的影响
• 3.8 结果分析
• 3.8.1 ·OH溶液杀菌结果比较与分析
• 3.8.2 ·OH溶液与其它灭菌剂的比较
• 3.8.3 灭菌残液分析
• 3.9 小结
• 第4章 羟基自由基致死有害微生物的生物学过程
• 4.1 实验部分
• 4.2 羟基自由基作用机理的初步分析
• 4.2.1 氨基酸氧化分解
• 4.2.2 磷脂的过氧化
• 4.2.3 脱氧核糖核酸（DNA）的断裂
• 4.2.4 ·OH作用机理的初步分析
• 4.3 羟基自由基灭菌的生物学过程
• +菌）的过程'>4.3.1 ·OH致死金黄色葡萄球菌（G⁺菌）的过程
• +菌）的过程'>4.3.2 ·OH致死枯草芽孢杆菌（G⁺菌）的过程
• -菌）的过程'>4.3.3 ·OH致死大肠杆菌（G^-菌）的过程
• 4.3.4 ·OH致死酵母菌（真菌）的过程
• 4.3.5 ·OH致死枯草芽孢杆菌芽孢的过程
• 4.3.6 ·OH灭菌过程的初步分析
• 4.4 小结
• 第5章 主要结论及展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 研究生履历