生物被膜(Biofilm,BF)是指微生物粘附于接触表面,通过代谢分泌胞外聚合物(EPS),同时将菌体包埋于其中的一种膜状物。生物被膜是微生物为适应环境而采取的一种生存策略,微生物在食品加工的任何一个环节都有可能形成生物被膜,进而导致食品污染,对人们的健康产生危害。随着纳米技术的发展,纳米粒子通过产生活性物种为抑菌和清膜领域提供了更加广阔的平台。纳米氧化铜作为一种新型高效催化剂,它能催化双氧水生成羟基自由基,羟基自由基的得电子能力极强,其氧化性在自然界中仅次于氟。由于其氧化性对于灭活广谱微生物是有效的,因此被广泛使用。在抗菌领域,与活性氧(ROS)相比,活性氮(RNS)和活性氯(RCS)的研究是偏少的。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)属于革兰氏阴性菌,广泛分布于环境中,是食品行业以及医院内易感染的主要条件致病菌之一。因此,本论文在纳米氧化铜类芬顿反应的基础上,以铜绿假单胞菌为研究对象,利用微孔板法培养其生物被膜,系统的研究了无机阴离子(Cl-、NO2-)对CuO-Fenton反应抑制和清除生物被膜的影响,并对其中间产物和相关机理进行初步探究。具体工作主要从以下三个方面展开:1、研究了 Cl-加速 CuO-Fenton(CA-CuO-Fenton)反应用于生物被膜的清除作用。纳米氧化铜体系诱导产生的活性氯通过杀死浮游细菌,减少了生物被膜形成过程中初始粘附的细菌量,并且它能够在短时间内发生链式反应将糖、蛋白质以及核酸等有机物氧化分解成二氧化碳和水;同时实验采用多种手段对生物被膜的清除效果进行定量定性检测,发现CA-CuO-Fenton体系能够有效地清除静态和动态环境下生长的铜绿假单胞菌生物被膜,并能使单个菌体变形,其效果强于CuO-H2O2体系。CA-CuO-Fenton反应不仅有效地清除了生物被膜,而且也杀死了受EPS保护的细菌,阻碍了新的生物被膜的形成。在酸性条件下,纳米氧化铜首先溶解释放Cu2+,进而诱导产生活性氯。为了证实活性氯的产生,实验对肉桂醇的氯化产物进行了测定。最后将活性氯用于3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)的显色反应,发现其效果强于CuO-H2O2体系,进一步说明了氯离子对铜芬顿反应的影响。2、研究了 NO2-增强 CuO-Fenton 反应(NE-CuO-Fenton)用于抑制生物被膜形成的作用。本实验通过配制八组不同的试剂,分别处理静态和动态环境下生长的铜绿假单胞菌生物被膜,然后进行结晶紫染色并在倒置显微镜、荧光显微镜和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)下观察,发现NE-CuO-Fenton反应抑制生物被膜形成的结果是优于CuO-H2O2体系的,三种试剂之间存在着协同作用。体系中产生的活性氮不仅抑制了浮游细菌的生长,而且也降低了被膜菌的生长活性。通过使用凝胶电泳对核酸的降解发现,NE-CuO-Fenton体系比CuO-H2O2体系降解速率略快,从而更有效地杀灭菌体。调节生物被膜形成过程的途径之一是细菌群体感应系统,而酰基高丝氨酸内酯类(AHLs)是革兰氏阴性菌中典型的群体感应信号分子,进而我们又研究了 NE-CuO-Fenton反应对AHLs的影响,结果发现该反应能够有效地降解AHLs。在酸性条件下,通过测定肉桂醇氮化产物以及进行荧光猝灭实验,证明了反应中氮氧自由基的存在。最后,选取TMB进行显色反应,结果也进一步说明了试剂之间的协同效应,并且加入羟基自由基的清除剂后,并不影响显色效果,说明羟基自由基不是主要的作用物质。3、基于先前的研究结果,我们在铜箔表面简单地负载氧化铜纳米颗粒(CuO NPs),将其应用于人工配制的海水中进行抑菌性能的测试,发现其抑菌效果强于蒸馏水中的氧化铜纳米颗粒。