汽车表面处理系统中细菌与酵母菌多样性及其生物腐蚀风险研究

《Microbial Ecology》：Diversity of Bacteria and Yeasts Present in an Automobile Treatment System

本研究针对汽车工业表面处理系统（STS）中生物膜引发的材料降解与污染问题，通过系统分析STS各工艺槽及过程水中的微生物群落，鉴定出33种细菌和6种酵母菌，揭示了微生物在极端pH、温度条件下的分布规律及潜在生物技术价值，为优化工业消毒策略和开发微生物资源提供了科学依据。

　　

在汽车制造工业中，金属材料的腐蚀问题每年造成全球GDP约3%的经济损失，而表面处理系统（STS）作为防止腐蚀的关键环节，其微生物污染控制长期面临挑战。STS通过多阶段槽体（如脱脂、转化、钝化）对车身进行预处理，但其中适宜的温度、水分和有机物质为微生物提供了滋生环境，尤其是生物膜的形成可能引发材料劣化、产品污染甚至健康风险。尽管环保法规日益严格，传统化学防腐剂的替代方案仍亟待开发。为此，研究团队聚焦STS中的微生物生态，旨在解析其多样性分布规律，为针对性防控策略提供数据支撑。

本研究采用培养法与分子生物学技术相结合的策略。首先从STS的脱脂（D1、D2）、转化（ExAfinado、OxSilan）、钝化（EAD0、EAD2）等槽体液体及工业水、去离子水等过程水源中无菌采样，通过稀释涂布法分别使用TSA（含环己酰亚胺）和沙氏培养基（含氯霉素）分离细菌与真菌，37°C培养48小时后计数菌落形成单位（CFU/mL）。对纯化菌株进行16S rRNA（细菌）和26S rRNA D1/D2区（酵母）PCR扩增和测序，通过NCBI BLAST比对完成物种鉴定。此外，利用香农指数和均匀度（Evenness, E）分析微生物群落分布特征。

3.1 微生物计数分析

细菌在STS所有采样点均被检出，而酵母菌仅集中于部分槽体。过程水中，去离子水（Adesmi）细菌浓度最高（9.35×10⁴ CFU/mL），且钝化槽（EAD0、EAD2）因高pH（>9）和高温成为细菌富集区，浓度达10⁶ CFU/mL级。相反，酸性槽体OxSilan（pH 4.3–5.1）细菌数量最低（1.43×10³ CFU/mL），却检出最高酵母浓度（2.17×10⁵ CFU/mL），表明pH是驱动微生物分布的关键因素。

冲洗槽（E4）未能有效降低微生物负载，其过滤器细菌浓度超3×10⁶ CFU/mL，提示设备内部可能存在生物膜残留。表面采样中，E2、ExAfinado等槽壁细菌密度超3×10⁵ CFU/mL，而酵母菌更倾向以浮游状态存在。

3.2 微生物物种鉴定

共鉴定出33种细菌和6种酵母菌。脱脂槽中富集降解烃类细菌如Pseudomonas alcaligenes和Microbacterium paraoxydans；钝化槽中耐受重金属物种如Cupriavidus metallidurans和Paenibacillus taichungensis占优势。酵母菌主要分布于酸性转化槽，其中Candida palmioleophila在多个槽体中被检出。

部分菌株具生物技术潜力，如Rhodotorula toruloides可用于生物柴油生产，而Bacillus licheniformis能合成抗生素。同时，检出多种病原菌如Staphylococcus epidermidis和Nocardia farcinica，提示工业环境可能存在健康风险。

结论与意义

本研究首次系统揭示汽车STS中微生物的分布规律与多样性，证实环境参数（如pH、温度）对菌群结构的决定性影响。结果指出当前冲洗工艺未能有效阻断微生物传播，且过滤器与槽壁成为生物膜热点区域。研究强调需优化消毒策略（如靶向抗真菌剂），并提出利用特定微生物（如重金属降解菌）开展生物修复的潜力。成果发表于《Microbial Ecology》，为工业微生物控制与资源化提供了关键数据支持。