一种利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量的方法

摘要

一种利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量的方法，它涉及一种检测污水中锰含量的方法。本发明是要解决现有水体中锰含量检测方法存在设备昂贵、操作复杂、成本高以及精度差的问题。方法：一、配置为LB液体培养基；二、培养平台期菌液；三、稀释平台期菌液；四、配制不同锰含量的菌液并培养；五、进行紫外检测；六、建立标准曲线，得到回归方程；七、含有未知含锰水样的菌液的培养；八、对含有未知含锰水样的菌液进行紫外检测；九、计算得出未知含锰水样中锰的含量。本发明可用于检测污水中锰的含量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测污水中锰含量的方法。

背景技术

大肠杆菌（Escherichia coli）在生命科学领域被广泛用作模式生物进行相关研究，其实验方法规范，生长培养操作简易。锰（Mn）是机体的必需微量元素之一。地壳中锰的平均含量为1000mg/kg，环境中的锰污染会造成水体色度大、腥味高，锰的过量摄入会造成某些器官病变，对人体产生慢性毒害。长期饮用锰含量较高的水可引起食欲不振、呕吐、腹泻、胃肠道紊乱以及神经系统损伤等疾病。随着工农业、交通以及医药行业的发展，特别是近年来随着无铅汽油的广泛应用，人们接触低浓度锰的机会日益增加，锰与环境健康的关系日趋受到重视。

目前中国水域生态系统和土壤生态系统中包括锰在内的重金属污染日益严重，如铁锰超标的地下水占地下水总量的20%，且主要集中在松花江流域和长江中下游地区，黄河流域、珠江流域等部分地区也有分布。我国锰的生活饮用水水质分级分别为一级0.1mg/L，二级0.3mg/L，三级0.5mg/L。对环境中锰含量的监测方法主要是仪器分析，如原子吸收和离子色谱等，这些仪器分析方法都需要昂贵设备，前处理步骤繁琐，造价高昂，而且往往由于缺乏特异标样而无法获得精确数值。化学分析中包括过硫酸铵分光光度法、高碘酸银钾分光光度法和甲醛肟分光光度法等测定锰的方法，这些方法都需要大量药品，步骤繁杂，工作量大，而且误差较大。

发明内容

本发明是要解决现有水体中锰含量检测方法存在设备昂贵、操作复杂、成本高以及精度差的问题，而提供一种利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量的方法。

本发明一种利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配制LB液体培养基：将酵母膏、蛋白胨和NaCl加入水中混合至完全溶解，在温度为120℃的条件下灭菌20min，灭菌后冷却到60℃~50℃；其中所述的蛋白胨与酵母膏的质量比为(1.5~2.5):1，所述的NaCl与酵母膏的质量比为(1.5~2.5):1，所述的酵母膏的质量与水的体积比为1g:(950~1100)mL；

二、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其加入大肠杆菌野生型菌株菌液，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养10h，即得到平台期菌液；其中所述大肠杆菌野生型菌株菌液与称取的步骤一得到的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

三、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其加入步骤二得到的平台期菌液，得到稀释平台期菌液；所述加入步骤二得到的平台期菌液与称取步骤一得到的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

四、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其中加入锰离子，配制成锰离子浓度分别为0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/、5mg/L和10mg/L的含锰的LB液体培养基，然后将步骤三得到的稀释平台期菌液加入到含锰的LB液体培养基中，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养4h，得到培养后的菌液；所述的步骤三得到的稀释平台期菌液与含锰的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

五、采用紫外分光光度计于波长600nm处检测步骤四得到的培养后的菌液中大肠杆菌生长的OD值；

六、根据步骤五得到的数据，以步骤四得到的培养后的菌液中锰离子浓度为横坐标，相对应的OD值为纵坐标，建立标准曲线，并得到二元一次线性回归方程；

七、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其中加入未知含锰水样，得到含有未知含锰水样的LB液体培养基，然后将步骤三得到的稀释平台期菌液加入到含有未知含锰水样的LB液体培养基中，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养4h，得到培养后的含有未知含锰水样的菌液；所述未知含锰水样与称取步骤一得到的LB液体培养基的体积比为1:(500~1000)，所述步骤三得到的稀释平台期菌液与含有未知含锰水样的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

八、采用紫外分光光度计于波长600nm处检测步骤七得到培养后的含有未知含锰水样的菌液中大肠杆菌生长的OD值；

九、将步骤八得到的OD值通过步骤六得到的二元一次线性回归方程，计算即得到未知含锰水样中锰含量；即完成利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量。

本发明的优点：一、本发明通过细菌生长检测含锰废水的浓度并评价其毒性，与化学检测方法和仪器分析等传统技术相比成本低、步骤少、操作简单；二、本发明中应用LB液体培养细菌生长OD值，可直观快捷检测水样中Mn的含量，实验操作方便，精确度高。

附图说明

图1是试验一含有不同浓度的锰离子菌液与相对应的OD值的关系图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配制LB液体培养基：将酵母膏、蛋白胨和NaCl加入水中混合至完全溶解，在温度为120℃的条件下灭菌20min，灭菌后冷却到60℃~50℃；其中所述的蛋白胨与酵母膏的质量比为(1.5~2.5):1，所述的NaCl与酵母膏的质量比为(1.5~2.5):1，所述的酵母膏的质量与水的体积比为1g:(950~1100)mL；

二、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其加入大肠杆菌野生型菌株菌液，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养10h，即得到平台期菌液；其中所述大肠杆菌野生型菌株菌液与称取的步骤一得到的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

三、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其加入步骤二得到的平台期菌液，得到稀释平台期菌液；所述加入步骤二得到的平台期菌液与称取步骤一得到的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

四、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其中加入锰离子，配制成锰离子浓度分别为0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/、5mg/L和10mg/L的含锰的LB液体培养基，然后将步骤三得到的稀释平台期菌液加入到含锰的LB液体培养基中，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养4h，得到培养后的菌液；所述的步骤三得到的稀释平台期菌液与含锰的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

五、采用紫外分光光度计于波长600nm处检测步骤四得到的培养后的菌液中大肠杆菌生长的OD值；

六、根据步骤五得到的数据，以步骤四得到的培养后的菌液中锰离子浓度为横坐标，相对应的OD值为纵坐标，建立标准曲线，并得到二元一次线性回归方程；

七、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其中加入未知含锰水样，得到含有未知含锰水样的LB液体培养基，然后将步骤三得到的稀释平台期菌液加入到含有未知含锰水样的LB液体培养基中，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养4h，得到培养后的含有未知含锰水样的菌液；所述未知含锰水样与称取步骤一得到的LB液体培养基的体积比为1:(500~1000)，所述步骤三得到的稀释平台期菌液与含有未知含锰水样的LB液体培养基的体积比为(1~2):100；

八、采用紫外分光光度计于波长600nm处检测步骤七得到培养后的含有未知含锰水样的菌液中大肠杆菌生长的OD值；

九、将步骤八得到的OD值通过步骤六得到的二元一次线性回归方程，计算即得到未知含锰水样中锰含量；即完成利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量。

本实施方式步骤二中所述的大肠杆菌野生型菌株OP50购自美国NIH资助的线虫种质中心（CGC）。

本实施方式所述的紫外分光光度计为Amersham Biosciences ULTROSPEC4300。

本实施方式所述的锰离子的浓度是参考生活饮用水水质标准和污水排放浓度进行定量的。

本实施方式通过细菌生长检测含锰废水的浓度并评价其毒性，与化学检测方法和仪器分析等传统技术相比成本低、步骤少、操作简单；应用LB液体培养细菌生长OD值，可直观快捷检测水样中Mn的含量，实验操作方便，精确度高。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的蛋白胨与酵母膏的质量比为2:1,所述的NaCl与酵母膏的质量比为2:1，所述的酵母膏的质量与水的体积比为1g:1000mL。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的水为蒸馏水或高纯水。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中在温度为120℃的条件下灭菌20min，灭菌后冷却到60℃。其他与与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中所述的加入步骤二得到的平台期菌液与称取步骤一得到的LB液体培养基的体积比为1:100。其他与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤七中所述的步骤三得到的稀释平台期菌液与含有未知含锰水样的LB液体培养基的体积比为1:100。其他与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤七中所述的加入未知含锰水样与称取步骤一得到的LB液体培养基的体积比为1:1000。其他与具体实施方式一至六相同。

采用下述试验验证本发明的效果：

试验一：一种利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、配制LB液体培养基：称取2g酵母膏、4g蛋白胨和4g NaCl加入2000mL蒸馏水中混合至完全溶解，在温度为120℃的条件下灭菌20min，灭菌后冷却到60℃；

二、称取100mL步骤一得到的LB液体培养基，向其加入1mL大肠杆菌野生型菌株菌液，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养10h，即得到平台期菌液；

三、称取100mL步骤一得到的LB液体培养基，向其加入1mL步骤二得到的平台期菌液，得到稀释平台期菌液；

四、称取步骤一得到的LB液体培养基，向其中加入锰离子，配制成锰离子浓度分别为0.1mg/L、0.3mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/、5mg/L和10mg/L的含锰的LB液体培养基，然后将步骤三得到的稀释平台期菌液加入到含锰的LB液体培养基中，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养4h，得到培养后的菌液；所述的步骤三得到的稀释平台期菌液与含锰的LB液体培养基的体积比为1:100；

五、采用紫外分光光度计于波长600nm处检测步骤四得到的培养后的菌液中大肠杆菌生长的OD值分别为0.741、0.731、0.721、0.698、0.657、0.562和0.398；

六、根据步骤五得到的数据，以步骤四得到的培养后的菌液中锰离子浓度为横坐标，相对应的OD值为纵坐标，建立标准曲线，并得到二元一次线性回归方程Y=-0.0346X+0.7388；

七、称取1000mL步骤一得到的LB液体培养基，向其中加入1mL含锰水样，得到含有含锰水样的LB液体培养基，然后将步骤三得到的稀释平台期菌液加入到含有含锰水样的的LB液体培养基中，所述步骤三得到的稀释平台期菌液与含有含锰水样的LB液体培养基的体积比为1:100，在温度为37℃、振荡速度为60r/min条件下恒温震荡培养4h，得到培养后的含锰水样的菌液；

八、采用紫外分光光度计于波长600nm处检测步骤七得到培养后的含锰水样的菌液中大肠杆菌生长的OD值为0.386；

九、将步骤八得到的OD值通过步骤六得到的二元一次线性回归方程，计算即得到含锰水样中锰含量为10.191mg/L；即完成利用大肠杆菌生长OD值检测污水中锰含量。

本试验步骤二中所述的大肠杆菌野生型菌株OP50购自美国NIH资助的线虫种质中心（CGC）。

本试验步骤八中所述的含锰水样中锰含量为10mg/L。

本试验所述的紫外分光光度计为Amersham Biosciences ULTROSPEC4300。

图1为含有不同浓度的锰离子菌液与相对应的OD值的关系图，本试验通过二元一次线性回归方程计算得到的含锰水样中锰含量为10.191mg/L，含锰水样中锰含量实际值为10mg/L，相对误差为1.91%，准确度高。