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懸浮微生物的呼吸作用
發布日期：2025-11-14 來源： 點擊：
懸浮微生物的呼吸作用
微孔板呼吸測定系統在為一系列不同的小生物體（例如水蚤、斑馬魚胚胎、海洋無脊椎動物幼蟲等）提供高通量耗氧量測量方面已經擁有長期且經過充分驗證的記錄。
在本應用紀要中，我們演示了微孔板系統如何也適用于懸浮微生物的高通量呼吸測量，在以硫氧化酸硫桿菌為主的腐蝕樣品中。
硫氧化原蟲在低pH值下氧化硫化物會導致硫酸的產生，這對混凝土腐蝕來說是非常成問題的。
H2S+2O2→H2所以4（硫酸）
由于硫化物氧化是由O驅動的2減少和消耗，這個過程可以通過跟蹤O的變化來研究2隨著時間的推移，使用微孔板呼吸測定系統。
該設置和演示的目的是使用微孔板呼吸測定系統研究亞硝酸鹽在低pH值（~2）下對混凝土腐蝕材料樣品中硫化物氧化的抑制作用。
方法
腐蝕的混凝土材料因暴露于微生物引起的腐蝕（預計以硫氧單桿菌為主）而軟化并結構變質，與水、硫酸、硫化物和不同濃度的亞硝酸鹽（NaNO2).將樣品渦旋以混合樣品并充氣，然后用1,700μL孔分布在玻璃微孔板上。為了支持連續攪拌，在孔中填充樣品溶液并密封之前，每個孔中包含一個玻璃珠，并將板和閱讀器放置在軌道旋轉搖床上。
此后，使用MicroResp軟件監測并記錄24個孔（具有不同亞硝酸鹽濃度）中氧飽和度的變化。下面是MicroResp軟件中的結果/輸出的圖像。第一列是對照孔（未添加亞硝酸鹽），隨后的每根柱都是亞硝酸鹽濃度增加的孔。單位mg/L是指mg NO2--N/L，表示以亞硝酸鹽形式添加的氮（N）的濃度（NO2-）在樣本中。
這些結果清楚地表明，O2消耗量隨著亞硝酸鹽濃度的增加而減少。在對照孔和亞硝酸鹽濃度較低的孔中，大多數O2在一小時內被消耗掉。對于高濃度的亞硝酸鹽，只有有限的O2在一小時內被消耗掉。這些結果表明，增加亞硝酸鹽濃度對微生物耗氧量具有抑制作用，因此，可以使用微孔板系統評估這種微生物活性。
根據MicroResp數據輸出，可以創建如下圖：
根據MicroResp分析軟件輸出創建的圖。由于捕獲的氣泡使樣品再充氧，因此排除了D1孔。
此數據輸出可用于創建劑量反應曲線，此處基于監測耗氧量的前30分鐘：
與對照組（未添加亞硝酸鹽）相比，在前30分鐘后增加
亞硝酸鹽濃度時抑制耗氧量。值是1 SD±4次重復的平均值。
微孔板系統還用于研究較長時間范圍內的微生物耗氧量，這里大約6小時：
這些實驗是奧爾堡大學建筑環境系的Sune Popp Hinke和Line Gade Frahm與副教授Asbj?rn Haaning Nielsen一起作為碩士論文工作的一部分進行的。非常感謝所有人測試我們的系統以監測微生物氧消耗量。
Asbj?rn Haaning Nielsen教授對該項目和與酸形成相關的挑戰的進一步見解：
本應用紀要演示了如何使用基于微孔板的呼吸測定系統對遭受生物硫酸（BSA）攻擊的混凝土樣品中的微生物呼吸進行高通量測量。這種環境通常由嗜酸、硫氧化細菌硫氧化菌Acidithiobacillus thiooxidans定植，這是BSA的關鍵驅動因素。
在受BSA影響的混凝土表面的低pH值特性下，硫氧化曲霉將硫化氫（H?S）氧化為硫酸（H?SO?）：
H2S+2 O2→H2所以4
酸會積極溶解富含鈣的水泥基體，形成石膏和鈣礬石，其膨脹會導致開裂和結構完整性喪失。微孔板系統能夠快速、并行地監測耗氧量，直接對受BSA影響的混凝土中的硫氧化活性提供高分辨率的洞察。在本研究中，我們研究了亞硝酸鹽如何通過降低硫氧化曲霉的硫氧化活性從而減緩硫酸的生成來抑制BSA過程。
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