一种食用色素赤藓红去除水中抗生素抗性基因的方法技术

本发明专利技术公开了一种食用色素赤藓红去除水中抗生素抗性基因的方法。该方法在暗处将赤藓红加入被抗生素抗性基因污染的水中，调节pH至3.50～5.00，在10～40℃下搅拌5～30min；然后在可见光照射下实现水中抗生素抗性基因的有效去除。本方法在污水中对胞内抗生素抗性基因的去除速率远快于其他新型水消毒技术，并且相较于其他的水消毒技术表现出明显的成本效果优势。优势。

【技术实现步骤摘要】
一种食用色素赤藓红去除水中抗生素抗性基因的方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种食用色素赤藓红去除水中抗生素抗性基因的方法。

技术介绍

[0002]抗生素耐药性的发展导致了严重的公共健康威胁，抗生素抗性基因(Antibiotic resistance gene,ARGs)是一种新兴污染物，ARGs的传播是导致抗生素耐药性发展的主要原因。水是ARGs传播的重要介质，对水中ARGs进行处理对于控制耐药性发展至关重要。然而，传统的水消毒技术无法实现水中ARGs的有效去除。目前以芬顿、类芬顿、光催化为代表的新型水消毒技术部分解决了上述难题，它们对胞外抗生素抗性基因(eARGs)具有很强的降解能力，但是这些技术对胞内抗生素抗性基因(iARGs)去除能力很差，这导致在以iARGs为主要ARGs的市政污水中，这些新型水消毒技术无法实现在低成本下对于污水ARGs的有效去除。
[0003]赤藓红是一种廉价的可食用色素，最近被提出作为一种有潜力的新型水消毒剂，并且在与其他水消毒剂的对比中表现出了优异的性价比。与目前以自由基为主要活性物种的大多数新型水消毒技术不同，基于赤藓红的水消毒以非自由基单线态氧为主要活性物种，单线态氧是一种高选择性的活性氧物种，对含有高浓度有机物(NOM)的环境具有很好的耐受性，细菌胞内是典型的高NOM环境，这暗示着能高效产生单线态氧的赤藓红可能实现iARGs高效降解。因此，基于赤藓红的光敏化水消毒技术有望实现对污水中iARGs的有效去除。然而，目前还未有将赤藓红应用于ARGs去除的研究，将赤藓红开发为一种能够去除ARGs的新型水消毒剂将为抗击抗生素耐药性传播提供一种重要的解决方案。

技术实现思路

[0004]针对目前水消毒技术无法在低成本下实现污水中胞内抗生素抗性基因有效去除的问题，本专利技术提供了一种具有成本效益优势的解决方案，即利用低浓度食用色素赤藓红在光照下实现污水中胞内抗生素抗性基因的高效降解，并同步去除胞外抗生素抗性基因。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种食用色素赤藓红去除水中抗生素抗性基因的方法，包括以下步骤：
[0006](1)在暗处，将赤藓红溶液与含有抗生素抗性基因的水溶液混合得到混合溶液；所述赤藓红溶液的浓度为0.5～10.0mg/L；所述抗生素抗性基因的浓度为102～106copies/μL；
[0007](2)将混合溶液pH调整至3.50～5.00；
[0008](3)将混合溶液在10～40℃下搅拌5～30min；
[0009](4)随后将混合溶液暴露于波长≥420nm，光强为200mW/cm2的可见光照下，以实现抗生素抗性基因的去除。
[0010]进一步地，所述水溶液为去离子水或污水。
[0011]进一步地，所述抗生素抗性基因为胞外抗生素抗性基因或胞内抗生素抗性基因。
[0012]进一步地，所述抗生素抗性基因为卡那霉素抗性基因。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0014]本专利技术的研究成果表明，赤藓红在低浓度下可以实现高效去除抗生素抗性基因，该方法在污水中对胞内抗生素抗性基因的去除速率远快于其他新型水消毒技术，并且相较于其他的水消毒技术表现出明显的成本效果优势。
附图说明
[0015]图1为赤藓红在不同的pH下对iARGs的去除效果图；
[0016]图2为去离子水中赤藓红同步去除iARGs和eARGs的效果图；
[0017]图3为真实污水中赤藓红同步去除iARGs和eARGs的效果图；
[0018]图4为不同浓度的赤藓红去除iARGs的效果图；
[0019]图5为赤藓红浓度与iARGs降解速率常数的关系图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述，以下列举的仅是本专利技术的具体实施例，但本专利技术的保护范围不仅限于此。
[0021]实施例1：受可见光激发的赤藓红在不同pH下降解iARGs
[0022]本实施例中所用的iARGs是卡那霉素抗性基因，该基因位于抗生素抗性细菌胞内的质粒上，通过向水溶液中添加初始浓度为107cfu/mL的抗生素抗性细菌，引入初始浓度为106copies/μL的iARGs。赤藓红购自北京索莱宝科技有限公司，浓度为5.0mg/L。光源为中教金源氙灯，附加滤光片以提供≥420nm波长的可见光，光强为200mW/cm2。
[0023]设置8个实验组：在暗处，向去离子水中添加赤藓红，配得浓度为5.0mg/L的赤藓红溶液，然后向赤藓红溶液中加入初始浓度为106copies/μL的iARGs以配制成混合溶液，随后在暗处将混合溶液的pH分别调节至3.50、3.75、4.00、4.10、4.25、4.50、4.75和5.00；将混合溶液于30℃恒温水浴锅中搅拌，暗反应15min；随后将混合溶液暴露于可见光下照射(波长≥420nm，光强为200mW/cm2)，分别在0、2.5、5、10、15、20、30、40min取样1mL，用高速离心机将1mL样品于11500g离心1min，得到上清液和沉淀物；提取沉淀物中基因组并用实时荧光聚合链式反应对iARGs的浓度进行定量。
[0024]本实施例包含8个处理组，实验参数如表1所示。
[0025]表1：8个实验组的实验参数
[0026][0027]实验结果如图1所示，赤藓红对iARGs的降解能力具有显著pH依赖性，考虑到酸度剂添加带来的成本，实际应用时pH推荐为4.00～4.10。
[0028]实施例2：受可见光激发的赤藓红在去离子水和污水中去除ARGs
[0029]污水的采集与使用：采集杭州城西污水处理厂二沉池出水(简称为污水)，将采集所得污水通过0.22μm聚醚砜水系滤膜过滤以去除污水中原有的微生物，并储存在4℃。
[0030]去离子水和污水中，分别进行了赤藓红同步降解iARGs和eARGs的实验。去离子水中加入的iARGs为106copies/μL，eARGs为104copies/μL。真实污水中加入的iARGs为104copies/μL，eARGs为102copies/μL。
[0031]本实施例中，设置2个处理组和1个对照组，实验参数如表2所示。实验具体步骤和其余参数与实施例1相同。实验结束后，提取沉淀物中基因组并用实时荧光聚合链式反应对iARGs的浓度进行定量；同时，用实时荧光聚合链式反应对上清液中的eARGs浓度进行测定。
[0032]表2：处理组和对照组的实验参数
[0033][0034][0035]如图2所示。图中VL指可见光。在去离子水中，对照组在可见光下的iARGs未发生降解，eARGs发生轻微降解。与之形成对比，本专利技术提供的方法可以在40min内实现六个数量级的iARGs降解(去除效率达99.9999％)和四个数量级的eARGs降解(去除效率达99.99％)。因此，去离子水中赤藓红在低浓度下能够实现对iARGs和eA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种食用色素赤藓红去除水中抗生素抗性基因的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在暗处，将赤藓红溶液与含有抗生素抗性基因的水溶液混合得到混合溶液；所述赤藓红溶液的浓度为0.5～10.0mg/L；所述抗生素抗性基因的浓度为102～106copies/μL；(2)将混合溶液pH调整至3.50～5.00；(3)将混合溶液在10～40℃下搅拌5～30min；(4)随后将混合溶液暴露于波长≥420nm，光强为200mW/cm2的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：林道辉，刘毅，董文华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：