来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2024/1/5 13:24:23
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FESE研究 | 实测!公共场所的自来水安全吗?

论文标题:Occurrence of viable but non-culturable (VBNC) pathogenic bacteria in tap water of public places(实测!公共场所的自来水安全吗?)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Lizheng Guo, Xinyan Xiao, Kassim Chabi, Yiting Zhang, Jingjing Li, Su Yao, Xin Yu

发表时间:26 Sep 2023

DOI: 10.1007/s11783-024-1795-4

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提 要

本研究采用分子生物学与传统平板计数法相结合的方法,对典型公共场所龙头水中处于活的但不可培养状态(VBNC)的常见病原微生物进行了精确定量检测,并分析了其赋存规律,进一步从时间和空间维度深入解析了龙头水中微生物群落结构多样性。这项研究结果为公共场所龙头水微生物安全和控制提供了可靠的数据支持。

图1 摘要图

研 究 概 览

活的但不可培养(Viable but non-culturable, VBNC)状态细菌无法用传统的异养菌平板计数法(HPC)检测到,但其仍能保持活性。因此,VBNC状态菌的存在可能导致HPC方法低估实际样品中的活细菌量。重要的是,VBNC细菌遇到合适的条件时,能够从不可培养状态恢复至可分裂繁殖状态,具有引发微生物安全的风险。目前,处于VBNC状态的病原微生物在饮用水水源水及经过处理后的出厂水中均有检出报道,但其在龙头水(尤其是公共场所龙头水)中的赋存规律仍缺乏定量研究。

基于此,本研究在中国东南部的一个大城市选取了5个具有不同功能且人流量密集的公共场所,包括车站,学校,医院,商场和单位机构,进行了为期9个月的采用工作,总共获得45 份龙头水样品。利用分子生物学和平板法相结合的方法,对处于VBNC状态的大肠杆菌(Escherichia coli)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、沙门氏菌(Salmonella sp.)、志贺氏菌(Shigella sp.)进行了定量检测分析。

对公共场所龙头水中总16S rRNA基因拷贝数、活性16S rRNA基因拷贝数和可培养细菌数进行检测结果表明(图2),五个公共场所龙头水中的可培养细菌数表现出了显著差异(P < 0.05),可培养细菌数与活的16S rRNA 基因拷贝数的比例均较低,说明龙头水中大部分活细菌处于未可培养(uncultured)或者 VBNC状态。

图2 采样周期内各公共场所龙头水中总细菌(qPCR)、活细菌(PMA-qPCR)和可培养细菌数。图中R2A和NA分别代表在R2A和NA培养基上生长的异养菌数量。

建立将特定基因拷贝数换算为活细菌数的方法,并将其与HPC法相结合,从而量化实际龙头水中VBNC状态的特定病原菌。公共场所龙头水中处于VBNC状态的大肠杆菌、粪肠球菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌和志贺氏菌数量分别为每百毫升1.03 × 100~3.01 × 103、1.20 × 100~1.42 × 102、1.32 × 100~8.82 × 100、1.00 × 100~6.71 × 101和2.07 × 100~1.93 × 102 个细胞当量(图3),检出率分别为64.45%、46.67%、19.99%、33.35%和39.99%,且五个公共场所龙头水中的VBNC 细菌数量具有显著差异性(P = 0.013)。

图3 公共场所龙头水中VBNC状态病原微生物检测:(a) 各公共场所龙头水中总的和活性细胞当量;(b) 各公共场所龙头水中VBNC数量

利用扩增子测序技术评估了不同地点和季节龙头水微生物群落变化。自来水在经过管网输送后,其主要菌群发生了显著变化,且5个公共场所龙头水样品微生物群落组成表现出差异性(图4)。学校和单位机构场所的龙头水物种多样性显著差异(P < 0.05),其余公共场所龙头水的物种多样性虽然有明显不同,但是差异并不显著(图5)。随着季节变化,在冬季一月份时,龙头水的微生物多样性高于其他几个季节。

图4 各公共场所龙头水中属水平上丰度排名前10菌种

图5 各公公共场所龙头水群落结构多样性分析:(a) 群落结构α 多样性分析;(b) 群落结构β多样性分析

[各采样地点缩写表示为:RS-火车站、C-学校、H-医院、SM-商场、I-机构,a图中“*”表示不同采样点龙头水群落结构α多样性具有显著性差异(P < 0.05),b图中PCoA图由Bray-Curtis距离分析得到]

综上,通过对不同公共场所龙头水样品进行检测,证明了VBNC状态病原微生物在自来水中存在的普遍性。饮用水中 VBNC 病原菌的存在可能给饮用水微生物安全及人体健康带来潜在威胁。考虑到公共场所龙头水的受众面较广,不同管网节点水质复杂且多样,加强公共场所自来水的管理必要且有意义。在对公共场所龙头水微生物进行监测时,有必要将传统HPC和分子生物学方法结合起来,以更准确地评估饮用水质量,确保饮用水微生物安全。

文稿 | 郭立峥,中国食品发酵工业研究院

编校 | 张姣

审核 | 于鑫,厦门大学

阅读原文请点击“Occurrence of viable but non-culturable (VBNC) pathogenic bacteria in tap water of public places”

本文内容来自FESE期刊2024年第18卷第3期发表的Research article文章 “Occurrence of viable but non-culturable (VBNC) pathogenic bacteria in tap water of public places”。通讯作者为厦门大学于鑫教授。

引用格式:Lizheng Guo, Xinyan Xiao, Kassim Chabi, Yiting Zhang, Jingjing Li, Su Yao, Xin Yu. Occurrence of viable but non-culturable (VBNC) pathogenic bacteria in tap water of public places. Front. Environ. Sci. Eng., 2024, 18(3): 35

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声明:本文为FESE期刊编辑部与青年编委会、作者等共同制作,内容仅供参考。欢迎转发和阅读原文,并就文章提出广泛讨论。如转载,请保持内容完整、标注信息来源。

期刊简介

Frontiers of Environmental Science & Engineering 是由高等教育出版社、中国工程院和清华大学共同主办的环境领域综合学术期刊,聚焦环境领域前沿问题与研究成果,重点关注开创性、跨学科的研究,致力于打造具有国际影响力的高水平学术交流平台,是中国工程院院刊系列期刊、中国科技期刊卓越行动计划重点期刊。

主编:曲久辉院士,John Crittenden院士

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