《Separation and Purification Technology》：Efficient elimination of
Vibrio coralliilyticus in marine aquaculture water by UV/Periodate: kinetics and molecular response mechanisms
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推荐：本研究报道了UV/碘酸盐高级氧化工艺（AOP）高效灭活海水养殖病原体——珊瑚弧菌（Vibrio coralliilyticus）的优异性能与机制。该系统利用固态碘酸盐易于储运，并在低UV激活能下产生活性氧物种（ROS，如•OH、•O2?），2分钟内可实现7.8-log的灭活。研究发现该过程迅速破坏细胞膜，并通过转录组学揭示了细胞能量代谢与适应性的全局性抑制，为开发高效、安全的水产养殖消毒策略提供了新见解。
亮点
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UV/碘酸盐（periodate）工艺在海水养殖水体中对珊瑚弧菌（Vibrio coralliilyticus）实现了卓越的灭活效果，2分钟内灭活率高达7.8-log，性能超越其他UV-高级氧化工艺（AOP）。
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•OH和•O2?是主导灭活过程的关键活性物种。该系统能有效抵抗复杂水体基质（如高盐、高有机物）的干扰。
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该处理迅速诱导了严重的细胞膜损伤，导致活细胞比例骤降至0.099%，胞外DNA（eDNA）含量急剧上升至8.3 ng·μL?1，并通过扫描电子显微镜（SEM）和活/死染色直接观察到形态结构破坏。
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转录组分析表明，灭活是由底物转运、能量代谢（涵盖糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化）及运动相关基因的协同下调所驱动，最终导致细胞能量供应崩溃和环境适应能力受损。
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该工艺在实际养殖水体中保持了令人满意的性能，对三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）和卤乙腈（HANs）等消毒副产物（DBPs）的形成具有可控性，展现出优于传统AOPs的经济竞争力。
1. 引言
频繁爆发的致病性弧菌（Vibrio）通过弧菌病等疾病对养殖海产品构成严重威胁，已在全球范围内造成高死亡率和巨大经济损失。常规消毒方法（如紫外线照射、氯化、臭氧化）在灭活弧菌方面往往效率不足，且可能产生有害的消毒副产物（DBPs）。基于紫外线的高级氧化工艺（UV-AOPs）是一种有效的解决方案，能产生活性物种，破坏病原微生物的细胞膜、DNA和RNA。然而，基于H2O2、O3和氯的UV-AOPs在实际应用中受到氧化剂储存/运输以及富盐、富有机物养殖水体中基质淬灭效应的限制。
碘酸盐（periodate）作为一种固体氧化剂，在光活化方面显示出高效率，这归因于其低激发能和高氧化电位。UV/碘酸盐体系在复杂水体基质中表现优于传统体系，能更好地耐受干扰。此外，与传统AOPs主要依赖单一活性氧物种（如•OH或SO4•?）不同，UV/碘酸盐可产生多种活性物种，包括常规的活性氧物种（ROS）和活性碘物种（RIS，如IO3•和IO4•），它们在不同反应阶段发挥作用，协同增强总体效率。碘酸盐作为固体氧化剂，在储存和运输方面具有明显优势。
因此，基于碘酸盐的AOPs已有效降解了多种微污染物，并在微生物灭活方面展现出潜力。然而，针对海洋水产养殖环境中弧菌灭活的系统研究仍然缺乏。本研究选取了全球孵化场中引发弧菌病和造成牡蛎幼体大规模死亡 notorious 的病原体——珊瑚弧菌（V. coralliilyticus）作为模型弧菌，重点研究其在UV/碘酸盐体系下的灭活动力学，阐明活性物种的生成及其对灭活的贡献，评估细胞完整性，并通过转录组学分析细胞在UV/碘酸盐处理下的响应机制。鉴于UV/碘酸盐体系的强氧化能力，有必要结合潜在消毒副产物（DBPs）的形成来评估其消毒性能。因此，本研究系统检测了碘代三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）和卤乙腈（HANs）的形成，结合毒理学相关指标和微生物灭活效率，以评估该工艺在海水养殖水体中的生物安全性和实际应用潜力。
2. 结论
本研究证实了•OH和•O2?在珊瑚弧菌灭活中的关键作用，并系统阐明了相关的动力学和机制。UV/碘酸盐工艺展现出卓越效能，流式细胞术定量显示活细胞降至0.099%。膜损伤迅速发生，表现为2分钟内胞外DNA（eDNA）快速飙升至8.3 ng·μL?1，扫描电子显微镜（SEM）观察到严重的形态破坏，活/死染色进一步证实了这一点。转录组分析揭示，灭活是由对底物转运、能量代谢（涵盖糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化）和运动性至关重要的基因的协同下调所驱动，最终导致细胞能量供应崩溃和适应环境能力受损。此外，UV/碘酸盐工艺在实际养殖水体中保持了良好的性能，并对碘代消毒副产物的形成表现出可控性，在综合经济评估中展现出优于传统AOPs的竞争力，为海水养殖业提供了一种高效、安全的消毒策略。
