利用發光菌連續培養進行水質監測的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及利用發光菌連續培養進行水質監測的方法及裝置.
【背景技術】
[0002] 發光細菌是一種能夠發光的細菌。其多數為海生，與發光浮游生物同是引起海面 發光的原因。發光菌形態雖多種多樣，但生理特性卻非常相似。一般對明膠不產生液化，分 解蛋白質后不形成毒物。
[0003] 目前，國內常用的3種發光細菌為：明亮發光桿菌、費氏弧菌、青海弧菌。其中，明 亮發光桿菌是革蘭氏陰性菌，可在水質急性毒性的測定中所使用。費氏弧菌是一種生長在 海洋中的革蘭氏陰性菌，普遍存在于海洋環境及海洋生物體中，是某些海洋魚類的致病菌。
[0004] 研宄人員發現當菌群密度達到一定閾值時，費氏弧菌會產生集體發光現象；后來 的研宄表明此生物發光現象是因為其自誘導劑的積累引起的；費氏弧菌通過該自誘導劑進 行相互交流，啟動相關基因的表達，從而引起其表型的變化。
[0005] 任何對細胞代謝機制的抑制作用，如各種無機毒物與有機毒物，都會導致其發光 的減少，所以費氏弧菌目前被普遍作為環境測試指標。青海弧菌能持續穩定地發射藍綠光 (最大發射波長485nm)，一旦遭遇到有毒有害物質，很快會被抑制發光，其發光抑制程度與 所受的有毒有害物質的毒性及濃度有對應關系，且它是一種淡水菌，所以被廣泛應用于飲 用水監測中。國際上20世紀八十年代初，開始使用發光菌檢測環境水質污染狀況。我國于 1995年開始推薦使用海洋發光菌，作為環境水質污染監測的生物學方法之一。
[0006] 上述發光菌常以菌液、菌膜或凍干粉的形式在環境監測中出現。發光細菌毒性檢 測法的最大優勢的是它可以現場檢測，方法快速、準確，操作簡便。
[0007] 自1940開始，歐洲就有學者應用發光細菌對大氣污染進行毒性檢測。1960年代開 始，由于世界對環境問題的日益關注，運用發光細菌毒性檢測的報道逐漸增多。1970年代 末，就有學者提出基于明亮發光桿菌、費氏弧菌的生物急性毒性檢測法，此后該方法被廣泛 應用。我國對發光細菌這方面的研宄也較早，朱文杰等人于1985年首次發現一種能夠在淡 水湖里生長的發光細菌，經過多年的研宄將它命名為青海弧菌，并將該菌推廣應用。20世紀 90年代我國提出了基于明亮發光桿菌的水質毒性檢測國家標準，此后發細菌的應用領域逐 漸擴大。
[0008] 但現在進行現場檢測污染物毒性時，多數使用的是凍干粉復蘇后的菌液，而市場 上發光菌凍干粉價格昂貴、不同批次的活性存在差異，限制了它在在線檢測中的應用。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的是提供一種利用發光菌連續培養進行水質監測的方法及裝置，以克 服有技術的不足。
[0010] 所述的利用發光菌連續培養進行水質監測的裝置，包括發光菌培養系統、反應系 統和檢測系統； toon] 所述的發光菌培養系統包括設有攪拌裝置的發酵罐、廢液槽和補料槽；
[0012] 所述的發酵罐的進液口通過補料泵與補料槽相連接，排液口通過排液泵與廢液槽 相連接，采樣口通過采樣泵與反應系統的入口相連接，反應系統的出口與廢液槽（相連接； 所述的檢測系統包裹在所述的反應系統四周。
[0013] 采用上述裝置，利用發光菌連續培養進行水質監測的方法，包括如下步驟：
[0014] (1)將凍存的明亮發光桿菌接種到含有初始培養基的發酵罐中培養；
[0015] (2)然后加入補充培養基，進行連續培養，同時連續的排出含有明亮發光桿菌的菌 液，補充培養基的體積量與排出的含有明亮發光桿菌的菌液相等；
[0016] (3)將步驟（2)獲得的含有明亮發光桿菌的菌液連續的送入反應系統，同時向反 應系統內連續的加入水質樣本，通過檢測系統檢測發光強度，即可獲得水質樣本的水質數 據；
[0017] (3)檢測結束后，由沖洗系統將反應試管內的廢液清除并潤洗反應管，并可進行下 一次的檢測。
[0018] 本發明的有益效果是：
[0019] 本發明的水質急性毒性在線監測裝置結構簡單，成本低廉，操作方便，維護簡單； 本方法能實現水質連續自動化急性毒性監測，而且靈敏度與國標的發光細菌法相當，極大 的簡化監測步驟。使用本裝置和方法可為大型湖泊河流提供浮標式在線連續監測，為突發 環境事故提供預警及時的采取相應措施，可以極大減少損失，保障水質安全。
【附圖說明】
[0020] 圖1為裝置示意圖。
[0021] 圖2為連續培養菌液對硫酸鋅的響應曲線。
[0022] 圖3為培養的菌液的活性示意圖。
[0023] 圖4為連續培養菌液對苯酚的響應曲線。
【具體實施方式】
[0024] 參見圖1，所述的利用發光菌連續培養進行水質監測的裝置，包括發光菌培養系 統、反應系統2和檢測系統3 ;
[0025] 所述的發光菌培養系統包括：
[0026] 設有攪拌裝置102的發酵罐101、廢液槽103和補料槽104 ;
[0027] 所述的發酵罐101為密閉容器，進液口 107通過補料泵105與補料槽104相連接， 排液口 108通過排液泵106與廢液槽103相連接，采樣口 109通過采樣泵110與反應系統 2的入口相連接，反應系統的出口與廢液槽103相連接；
[0028] 優選的，所述的反應系統2為U型反應管；
[0029] 所述的檢測系統3包裹在反應系統2四周，優選的，所述的檢測系統3為由光敏元 件構成的發光度檢測儀，包裹在所述的U型反應管四周，工作時，使U型反應管處于暗室中 檢測其發光強度，并轉為數字信號顯示；
[0030] 優選的，還包括沖洗系統，所述的沖洗系統包括串連連接的沖洗泵401、沖洗液槽 402和沖洗槍403，所述的沖洗槍403與反應系統的入口相連接，檢測系統測定樣品完成后， 由沖洗系統對反應系統進行沖洗，清洗液進入廢液槽。
[0031] 采用上述裝置，利用明亮發光桿菌連續培養進行水質監測的方法，包括如下步 驟：
[0032] (1)將凍存的明亮發光桿菌接種到含有初始培養基的發酵罐101中，接種量為1~ 2%，溫度為16~22°C、轉速為100~220r/min下培養10~20小時；
[0033] 接種量2%指的是接入培養基的菌液（菌液內菌體處于對數增長期）體積為培養 基體積的2% ;
[0034] (2)然后加入補充培養基，進行連續培養，同時連續的排出含有明亮發光桿菌的菌 液，補充培養基的體積量與排出的含有明亮發光桿菌的菌液相等；
[0035] 發酵罐101轉速為100~220r/min，溫度為16~22°C ;
[0036] 補料速度取稀釋度D = 0. 08~0. 121Γ1，優選0.1 tT1。
[0037] D = F/V(補料流速除以罐體積），表示單位體積培養液的流速，用稀釋率D來描 述，它表示的是罐體內物料的更新程度。1/D表示物料在罐內的停留時間。大概相當于一天 左右時間補入與罐內體積相等的培養基。
[0038] 初始培養基和補充培養基的組分均為：
[0039]
【主權項】
1. 利用發光菌連續培養進行水質監測的裝置，其特征在于，包括發光菌培養系統、反應 系統似和檢測系統（3); 所述的發光菌培養系統包括設有攬拌裝置（102)的發酵罐（101)、廢液槽（103)和補料 槽（104); 所述的發酵罐的進液口（107)通過補料累（105)與補料槽（104)相連接，排液口（108) 通過排液累（106)與廢液槽（103)相連接，采樣口（109)通過采樣累（110)與反應系統（2) 的入口相連接，反應系統的出口與廢液槽（103)相連接； 所述的檢測系統（3)包裹在所述的反應系統（2)四周。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括沖洗系統，所述的沖洗系統包括串 連連接的沖洗累（401)、沖洗液槽（402)和沖洗槍（403)，所述的沖洗槍（403)與反應系統 的入口相連接。
3. 根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述的反應系統為U型反應管。
4. 根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述的檢測系統（3)為由光敏元件構成的 發光度檢測儀，包裹在所述的U型反應管四周。
5. 采用權利要求1~4任一項所述的裝置，利用明亮發光桿菌連續培養進行水質監測 的方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將凍存的明亮發光桿菌接種到含有初始培養基的發酵罐101中，接種量為1~ 2%，溫度為16~22°C、轉速為100~22化/min下培養10~20小時； (2) 然后加入補充培養基，進行連續培養，同時連續的排出含有明亮發光桿菌的菌液， 補充培養基的體積量與排出的含有明亮發光桿菌的菌液相等； (3) 將步驟（2)獲得的含有明亮發光桿菌的菌液連續的送入反應系統，同時向反應系 統內連續的加入水質樣本，通過檢測系統檢測發光強度，即可獲得水質樣本的水質數據。 (3)檢測結束后，由沖洗系統將反應試管內的廢液清除并潤洗反應管，并可進行下一次 的檢測。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟（2)中，發酵罐101轉速為100~ 220r/min，溫度為16~22°C，補料速度取稀釋度D= 0. 08~0. 12h-i。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，初始培養基和補充培養基的組分均為： 酵母粉（Oxoid) 5.0g 膜蛋白腺(Oxoid) 50g Na2HP〇4 5Og KH2PO4 l.Og NaCl 3 化Og 甘油 3.0g 山離了水 lOOOg。
【專利摘要】本發明公開了一種利用發光菌連續培養進行水質監測的方法及裝置，所述的裝置，包括發光菌培養系統、反應系統和檢測系統；所述的發光菌培養系統包括設有攪拌裝置的發酵罐、廢液槽和補料槽；所述的發酵罐的進液口通過補料泵與補料槽相連接，排液口通過排液泵與廢液槽相連接，采樣口通過采樣泵與反應系統的入口相連接，反應系統的出口與廢液槽相連接；所述的檢測系統包裹在所述的反應系統四周。本發明的裝置結構簡單，成本低廉，操作方便，維護簡單，能實現水質連續自動化急性毒性監測，而且靈敏度與國標的發光細菌法相當，極大的簡化監測步驟。能夠為突發環境事故提供預警及時的采取相應措施，保障水質安全。
【IPC分類】G01N21-76
【公開號】CN104792770
【申請號】CN201510173288
【發明人】馮耀宇, 蘇嘉緣, 李佩, 孟芹, 胡越, 蔣媛媛
【申請人】華東理工大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月13日