茶多酚的消毒特性及对大肠杆菌的作用机理研究

发布时间：2020-09-24 12:06

　　 为降低城市饮水健康风险,保障管网水中的消毒效果和水质的安全,研究开发新型消毒剂很有必要。在对比传统氯消毒剂后,茶多酚消毒拥有许多氯消毒所没有的优势,其绿色健康、不产生消毒副产物的特点对提升消毒安全性显得尤为重要。传统加氯消毒会发生化学反应,其反应从水厂加氯开始直到管网水输送至用户的途中持续进行。同样地,若投加茶多酚消毒,其在管网中也会持续反应,也肯定存在衰减,而茶多酚的衰减规律及其对消毒效果的影响需开展进一步研究;并且茶多酚对水质生物稳定性的影响尚不清晰,因此论文也对茶多酚和水质生物稳定性的关系做了深入研究;关于茶多酚在食品医药等应用中抑菌机理的文献较多,但关于茶多酚在水中消毒机理的研究尚处于起步阶段,因此有必要结合茶多酚本身特性,根据水质条件变化,研究茶多酚在水中对细菌的作用机理,为茶多酚的应用提供理论依据。以茶多酚的氧化聚合反应为基础,选用茶多酚中主要活性物质EGCG作为研究目标,通过静态试验和正交分析,研究了EGCG初始浓度、pH、光照对EGCG衰减的影响,得到了各影响因素下的衰减系数方程。试验结果表明,EGCG在初始浓度为100mg/L、pH为10、有光照的条件下,其氧化聚合反应的速率最大,衰减系数最大,表明其衰减速率最大。同时在100mg/L~400mg/L范围内,EGCG初始浓度越大,衰减速率越慢;pH在4~10的范围内,pH越高衰减速率越大;而且,有光照时EGCG的衰减速率大于避光时。根据各因素的衰减系数关系式,综合分析并建立了衰减系数预测模型。选用生物可降解溶解性有机碳(BDOC)作为评价水质生物稳定性的指标,对水中细菌总数、TOC、BDOC、EGCG浓度等参数进行分析表明,投加EGCG会影响到水中BDOC的含量变化。EGCG衰减速率和BDOC生成速率之间有一定的相关性,有可能是茶多酚与细菌中的菌体蛋白发生共价或非共价反应,生成的有机物不具有消毒活性导致了生物可降解溶解性有机碳的增加;或者是茶多酚作用后菌体破裂,细菌的内容物溶出导致BDOC的增加;还可能是原水中的BDOC过高导致对后续投加茶多酚造成影响,建议可以通过控制茶多酚的衰减速率提高水质生物稳定性。在茶多酚对大肠杆菌的作用机理研究时采用了正交试验的方法,选取了可以影响茶多酚氧化聚合反应的三个因素,结合水中可能工况设定三水平,正交试验结果表明,在EGCG/EGC浓度范围20mg/L~60mg/L、pH范围6.8~8.0、温度范围5℃~25℃之间,投加消毒剂浓度越高、pH越大、温度越高对大肠杆菌抑制作用越强,且EGCG的抑制作用强于EGC。在投加EGCG/EGC60mg/L、缓冲液pH8.0、反应温度25℃的条件下,对大肠杆菌细胞膜的作用最强。试验同时表明,茶多酚能使大肠杆菌的细胞膜发生去极化、膜内离子外流;使内膜与外膜的渗透性变大、水溶物外渗;能抑制大肠杆菌的呼吸作用、抑制其生理代谢活性。
【学位单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU991.25
【部分图文】：

氯化消毒生成三卤甲烷（THMs）和其他影响人的天然有机物（NOM）和人工合成有机物（SOs，具有致突变性和动物致癌性，并且水源水的，如果氯消毒副产物问题不能解决，很难保证氯的研究深入、技术的不断推陈出新，出现了越来氯、臭氧、紫外线等，而这些新型消毒技术的出毒副产物问题，或者能替代氯消毒成为主流消毒术中最有希望替代氯的是二氧化氯消毒。和氯相生成卤化物，不产生 THMs。但是需要现场制备氯会与水中还原性物质生成致癌物亚氯酸盐，控制副产物生成方面。不同于氯消毒，二氧化氯如腐殖质中存在最多的物质是黄腐酸，间苯二消毒剂能发生反应，即二氧化氯与间苯二酚的反

图 1-2 氯与间苯二酚的反应Fig.1-2 Reaction between chlorine and Resorcinol可知，氯与水中黄腐酸的反应结果生成了卤代物，其机理，因此二者反应的机理是天差地别，这也正解释了二氧化都具有很强的氧化能力，且互为同素异形体，大部分有机所用的时间很短，且消毒的效果比二氧化氯和氯高，而比是臭氧消毒也有缺点，臭氧消毒的管网水中很难一直维持强氧化剂，能氧化水中大部分有机物，转化为小分子的有氯而言较差。同时由于其强氧化性也增加了管网水中消毒定性变差，增加了消毒副产物的生成可能性。而且臭氧消产物，在条件具备的时候同样可能生成消毒副产物。如果毒就有可能生成溴酸盐 BrO-，同时臭氧消毒的成本和其他

第 1 章 绪论可以使大肠杆菌的细胞膜渗透性变大导致胞内离子外泄，但白质等漏出。在其他学者[25]的研究中也提到了细胞膜内物质金属离子以及 ATP。二氧化氯还能与蛋白质、与细胞内的多质变性，影响蛋白质的生成。多种研究[26]表明，二氧化氯氨酸等发生作用，但可以和络氨酸、色氨酸等发生作用，因作用具有选择性。在抑制细菌的酶类方面，二氧化氯可以抑是二氧化氯发挥消毒作用的主要方面。氧消毒的研究表明，臭氧的消毒机理比较综合，通过臭氧的强氧化破坏其细胞质的关键物质。基本可以归纳为两种，一是臭氧氧化细胞膜不饱和键，二是臭氧分解出自由基氧[O]，较易臭氧具有很强的杀菌能力，臭氧分解的自由基氧的活性是氯部后，臭氧分解 DNA、RNA 和蛋白质等大分子，影响细菌

【参考文献】

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1 谢寒;冯萃敏;黄华;王晓彤;杨童童;;3种植物多酚消毒效果与消毒持续性研究[J];水处理技术;2015年08期

2 李邦玉;吴媛;吴虹燕;刘臣;;紫外可见光谱法研究EGCG的稳定性[J];江苏农业科学;2015年07期

3 董璐;代增英;韩晴;李迎秋;;茶多酚对大肠杆菌抑菌机理的研究[J];生物学杂志;2015年01期

4 阚茗铭;叶发银;赵国华;;多酚-蛋白质共价作用及其对食品体系的影响研究进展[J];食品科学;2015年01期

5 程明;胡晨燕;章靖;凌晓;;管网中的饮用水消毒副产物研究进展[J];净水技术;2014年02期

6 王慧敏;朱军莉;陆海霞;仪淑敏;;茶多酚抑制腐败希瓦氏菌机理研究[J];茶叶科学;2014年02期

7 汪金莲;邱业先;扶教龙;韩俊;冯稳;;茶多酚对稻瘟病菌的抑制作用及抑菌机理[J];天然产物研究与开发;2011年05期

8 钟艳梅;李耀斌;;茶多酚对新鲜原果汁保鲜效果的影响[J];现代食品科技;2011年06期

9 罗凡;董滨;何群彪;;饮用水消毒技术的应用及其研究进展[J];环境科学与技术;2010年S2期

10 钱丽红;陶妍;谢晶;;茶多酚对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抑菌机理[J];微生物学通报;2010年11期

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1 吴林怡;EGCG在草鱼体内的代谢及其对致病菌抑菌功效[D];安徽农业大学;2015年

2 俎倩;给水管网生物可降解溶解性有机碳的变化规律研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 唐峰;给水管网中一氯胺消耗特性的研究[D];清华大学;2006年

4 张晓煜;二氧化氯对细菌杀灭机理的研究[D];中国科学院研究生院（武汉病毒研究所）;2006年

本文编号：2825701