摘要：黑曲霉和黄曲霉在由其形成的双种生物膜中为拮抗的互作关系； 丝状真菌生物膜失活过程中，一氯胺相比于氯消毒具有更好的消毒效果；丝状真菌生物膜被氯和一氯胺消毒后具体的失活机制被阐明。
背景：微生物细胞由分散态形成生物膜的过程中，微生物的抗性会发生改变。不同种微生物在生物膜中的互作关系也会影响生物膜的消毒剂抗性。迄今为止，虽然研究者们对细菌生物膜进行了大量的研究，但对致病性真菌生物膜的形成过程及其成熟后控制的研究仍然有限。本研究探究了真菌生物膜的形成过程，评价了不同剂量的氯和一氯胺对真菌生物膜的灭活效果，系统阐明了氯和一氯胺对真菌生物膜的消毒机制。
主要结果：
研究结果表明，黑曲霉和黄曲霉在双种生物膜中为拮抗关系（1/2单菌种生物膜的理论叠加生物量>双菌种生物膜实际培养生物量），但两物种之间的拮抗作用刺激了双种生物膜中线粒体代谢活性的增加。
图1. 丝状真菌生物膜生长曲线（a）及线粒体代谢活性变化（b）
使用不同浓度的氯和一氯胺（10、15和20 mg/L）分别对三种丝状真菌生物膜消毒。生物膜的失活过程主要集中在前3 min内，且一氯胺有着比氯消毒更好的消毒效果。20 mg/L的氯和一氯胺对黑曲霉生物膜进行灭活后的生物膜失活率没有显著性差异（p>0.05）。生物膜胞外聚合物的含量会影响氯和一氯胺对生物膜的消毒效果。三种真菌生物膜对20 mg/L一氯胺的抗性为：黄曲霉生物膜>双种生物膜>黑曲霉生物膜。
图2.不同剂量的氯和一氯胺对丝状真菌生物膜的灭活效果
测定了三种丝状真菌生物膜消毒前后的变化，发现代表蛋白质、多糖和核酸的特征峰值显著下降，消毒后生物膜中的菌丝细胞膜受损，胞内物质泄漏。三种生物膜的消毒剂抗性与其生物量、线粒体代谢活性和EPS含量均呈正相关关系。此外，测定发现发现一氯胺消毒对真菌生物膜造成了更多的胞内物质泄露。
图4. 丝状真菌生物膜在20 mg/L氯和一氯胺消毒前后的表征（a）、（b）、（c），及生物膜消毒前后胞外多糖含量（d）和蛋白含量（e）
此外，消毒过程中丝状真菌生物膜细胞内活性氧水平上升（ROS），过多的活性氧在细胞内对细胞膜进行攻击也是导致细胞膜完整性丧失，胞内物质泄露的重要原因之一。
图5. 20 mg/L氯和氯胺对丝状真菌生物膜消毒后膜完整性变化
主要结论：本研究首次探究了由黑曲霉和黄曲霉形成的双种丝状真菌生物膜，通过生物量和线粒体代谢活性的测定探究了其形成过程并判断了不同种真菌在双种生物膜中的互作关系。同时进行了成熟生物膜对氯和一氯胺消毒剂抗性的研究，并通过测定消毒前后成熟生物膜特性的改变阐明了其失活机制，为有效控制水中真菌生物膜提供了理论基础。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135138