UV-LEDと塩素を併用することで、真菌胞子の不活化と光不活化を同時に高めることができます。キネティクスとメカニズム

Simultaneously enhance the inactivation and inhibit the photoreactivation of fungal spores by the combination of UV-LEDs and chlorine: Kinetics and mechanisms.

• Qiqi Wan
• Gang Wen
• Ruihua Cao
• Hui Zhao
• Xiangqian Xu
• Yuancheng Xia
• Gehui Wu
• Wei Lin
• Jingyi Wang
• Tinglin Huang

抄録

水性真菌は近年、新興の環境汚染物質として認識されている。本研究では、3種の真菌について、紫外線発光ダイオード（UV-LED）／塩素（Cl）処理（265、280、265/280nmの組み合わせ）とLPUV/Cl処理（254nm）の不活化効率とメカニズムを、個別の殺菌処理と比較して検討した。また、UV-LEDs/ClとLPUV/Clで不活性化された真菌種に対する光反応の制御についても評価した。その結果、UV-LEDs/ClとLPUV/Clを組み合わせたプロセス、特にUV-LEDs/Clは、不活化率定数に基づいてUV単独やCl単独よりも優れた不活化性能を示し、明らかな相乗効果が観察された。例えば、Penicillium polonicumのUV/Cl、UV/Cl、UV/Cl、LPUV/Clの各工程における不活化率は、それぞれ0.142、0.168、0.174、0.106cm/mJであり、いずれもUV単独の場合と比較して約1.5倍の不活化率であった。UV-LEDs/ClとLPUV/Clによる真菌胞子不活化の相乗効果は、細胞内活性酸素の高レベル産生と潜在的な細胞外フリーラジカルの反応によるものであった。試験した真菌胞子の耐性は以下の通りであった。Trichoderma harzianum<Penicillium polonicum<Aspergillus niger.また、DNAやその他の細胞損傷の共同作用により、UV-LED/ClおよびLPUV/Clで不活化した真菌胞子は、UV単独で不活化した真菌胞子と比較して光不活化が抑制されることがわかった。本研究は、UV-LEDと遊離塩素プロセスを組み合わせた水性真菌の散布抑制の参考になると考えられる。

Waterborne fungi have been recognized as an emerging environmental contaminant in recent years. This work was to investigate the inactivation efficiency and mechanisms of ultraviolet light-emitting diodes (UV-LEDs)/chlorine (Cl) (265, 280 and 265/280 nm combination) and LPUV/Cl (254 nm) treatments for three fungal species compared with individual disinfection processes. Control of photoreactivation for fungal species inactivated by UV-LEDs/Cl and LPUV/Cl was also evaluated. The results revealed that the combined UV-LEDs/Cl and LPUV/Cl processes, especially UV-LEDs/Cl, exhibited better inactivation performance compared to UV alone and Cl alone based on the inactivation rate constants, and an evident synergistic effect was observed. For example, the inactivation rates for Penicillium polonicum in the processes of UV/Cl, UV/Cl, UV/Cl and LPUV/Cl was 0.142, 0.168, 0.174 and 0.106 cm/mJ, respectively, which were all approximately 1.5-fold higher than that of UV alone. The synergistic effect of fungal spores inactivation by UV-LEDs/Cl and LPUV/Cl was due to the high level production of intracellular reactive oxygen species and the reaction of potential extracellular free radicals. Resistance of the tested fungal spores was as follows: Trichoderma harzianum < Penicillium polonicum < Aspergillus niger. In addition, the joint effect of DNA and other cellular damage resulted in the inhibition of photoreactivation of fungal spores inactivated by UV-LEDs/Cl and LPUV/Cl compared with that of fungal spore inactivated by UV alone. This study may provide reference for controlling the dissemination of waterborne fungi utilizing combined UV-LEDs and free chlorine processes.

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