被忽视的真菌在饮用水、味道和气味问题中的作用
被忽视的真菌在饮用水、味道和气味问题中的作用
这篇文献标题为《Overlooked Role of Fungi in Drinking Water Taste and Odor Issues》,发表在《Environmental Science & Technology》上。研究聚焦于真菌在饮用水味道和气味问题中常被忽视的角色。尽管已知真菌能产生令人不快的气味,但它们对饮用水中味道和味(T&O)的贡献却鲜有研究且常被忽视。
研究调查了来自两个饮用水处理厂和一处建筑内管道系统的36个样本中10种本地分离真菌的真菌群落和产生的气味物质。共鉴定出17种气味物质,以青霉菌属(Penicillium)、曲霉菌属(Aspergillus)、毛壳菌属(Paecilomyces)和链格孢菌属(Alternaria)产生最高产量的气味物质。这些真菌分离物主要产生了土味/霉味化合物,如2-甲基异茨醇(2MIB)(26−256 ng/L)、土臭素(geosmin)(10−13 ng/L)和2-异丁基-3-甲氧基吡嗪(IBMP)(3−13 ng/L)。气味物质的高气味活性值主要在4天内发生,而毒性在8天的孵化期间持续增加。建筑内管道系统的紫外线(UV)处理显著(p < 0.05)减少了子囊菌门(Ascomycota)的基因读数计数,以及曲霉菌属(Aspergillus spp.)、镰刀菌属(Fusarium spp.)、毛霉属(Rhizopus spp.)和绿霉菌属(Trichoderma spp.),减少了2.3−4.0倍。这些发现强调了真菌在饮用水中T&O问题中以前被低估的作用,以及对消费者和相应风险的影响,并表明紫外线是饮用水中真菌控制的有前途的策略。
背景:
饮用水中的味道和气味(T&O)问题显著影响饮用水质量和消费者的满意度。T&O化合物,如2-甲基异茨醇(2-MIB)和土臭素,因其低嗅觉阈值(<15 ng/L)而容易被消费者察觉,但通过常规饮用水处理过程难以有效减轻。研究传统上认为这些气味物质主要由水库中的蓝藻、放线菌和真菌产生。然而,近年来,人们对饮用水供应系统中生物膜产生的气味物质越来越关注。
主要结果:
图 1.(a) 真核生物在门水平上的相对丰度;(b) 真核生物群落的 PCoA;(c) 真菌在属水平上的相对丰度;(d) 真菌群落的 PCoA。对于 (a) 和 (c),通过平均 3 个月内采集的样本来计算每个处理单元中微生物的相对丰度。缩写:DWTP1-RW,原水;DWTP1-ST,沉降;DWTP1-SF, 砂滤;DWTP1-BAC, O 3 /BAC 处理;DWTP1-FW,成品水;DWTP2-RW, 原水;DWTP2-SF,砂滤;DWTP2-BAC、O /BAC 处理;DWTP2-NF,纳滤;DWTP2-FW,成品水;PP-STW, 储水箱水;PP-UTW,紫外线处理的储罐水。
图一展示了在门水平上真核生物的相对丰度、真核生物群落的主坐标分析(PCoA)、属水平上真菌的相对丰度和真菌群落的PCoA。这些分析揭示了不同样本点之间微生物群落组成的差异。
图 2.在规定的培养基中孵育期间,来自饮用水供应系统的 10 种真菌分离物产生的气味剂和相应的气味描述。初始孢子浓度:1 × 10 个细胞/mL。将孢子用 50 °C 热休克处理 5 分钟,并在 25 °C 下避光孵育 0、2、4、6 和 8 天
图二显示了在定义培养基中孵化期间由十个真菌分离物产生的气味物质及其相应的气味描述。这表明了不同真菌产生多种气味物质的能力。
图 3.在确定的培养基中孵育期间,10 种真菌分离株形成 2-MIB、geosmin 和 IBMP,以及相应的 DHA 变化。虚线代表中国饮用水水质标准 (10-ng/L) 中 2-MIB 和土臭素的规定限值。初始孢子浓度:1 × 10 5 个细胞/mL。孢子用 50 °C 热休克处理 5 分钟,并在 25 °C 下避光孵育 0 、 2 、 4 、 6 和 8 天。(a) 产黄青霉;(b) 盐酸分孢菌;(c) spinulosum 青霉;(d) 毛滴虫马 asperellum;(e) Paecilomyces sp.;(f) 管状曲霉;(g) 曲霉属;(h) 花样曲霉;(i) 链格孢属 (Alternaria alternata);(j) Cladosporium cladosporioides。
图三展示了十个真菌分离物在8天孵化期间2-MIB、土臭素和IBMP的形成以及相应的脱氢酶活性(DHA)的变化。这揭示了真菌生长阶段与气味物质形成之间的关系。
主要结论:
真菌在饮用水的T&O问题中起着以前被低估的作用。紫外线处理是控制饮用水中真菌和T&O的一种有前途的策略。真菌产生的气味物质种类繁多,尤其是小分子如醇、酮和醛,它们对饮用水的味道和气味的影响在很大程度上仍是未知的。真菌生物膜在水分配网络中可能对饮用水的味道和气味产生广泛影响。需要采取有效措施来控制真菌生长和增殖,以确保饮用水的安全性和感官质量。
论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.est.4c02575
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