儲存噴氣燃料中懸浮物與真菌的相關性研究

熊 云，袁祥波，劉 曉，胡啟文，蘇 鵬

（1.解放軍后勤工程學院 軍事油料應用與管理工程系，重慶 401311；2.解放軍第三軍醫(yī)大學 微生物教研室，重慶 400030）

噴氣燃料中含有真菌等微生物［1－4］，這些真菌會以烴類為碳源進行代謝。如果燃料含水，真菌會迅速增殖［5－7］，在油－水界面形成頭皮狀懸浮物，給燃料潔凈性帶來危害。

噴氣燃料中懸浮物的產生與其中的水、表面活性劑、固體顆粒污染物、外界纖維等有十分復雜的關系［8－12］，而真菌菌絲是否參與構成懸浮物的形成則尚無定論。

目前，中國A油庫、B油庫長期儲存的噴氣燃料出現懸浮物，其外觀、形貌均類似于真菌菌絲。為此，筆者對儲存噴氣燃料中懸浮物與真菌的關聯進行了研究。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

2個含有懸浮物的噴氣燃料油樣，分別取自A油庫6號罐底部和B油庫71號罐底部。

沙保氏培養(yǎng)基（去離子水100mL，葡萄糖4g，瓊脂2g，蛋白胨1g，pH＝7.0），PDA培養(yǎng)基（去離子水500mL，瓊脂10g，去皮馬鈴薯100g，葡萄糖10g），真菌DNA提取液，瓊脂糖凝膠，溴化乙錠溶液。

Genesis Apex公司EDAX型能量色散X衍射分析（EDX）儀，奧林巴斯公司BX41型光學顯微鏡，日立公司S-3700N型掃描電子顯微鏡，KLOTZ型激光顆粒計數器，恒溫培養(yǎng)箱，電泳儀，聚合酶鏈式反應（PCR）儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 噴氣燃料油中懸浮物的外觀形貌及元素組成測定

吸取71號罐底部油樣中的絮狀懸浮物，置于顯微鏡下觀察、拍照，并利用EDX儀分析其元素組成。

1.2.2 噴氣燃料加水促進懸浮物生成的實驗

將71號罐底部油樣搖勻后，準確量取500mL油樣3份。第1份不作任何處理，第2份加入去離子水2mL，第3份用0.45μm濾膜過濾后加入2mL去離子水。搖勻，靜置，每隔一段時間觀察3份油樣中油－水界面情況，并測定燃料的顆粒數。

1.2.3 懸浮物真菌培養(yǎng)及鑒定［13－14］

吸取含懸浮物的噴氣燃料油樣中的絮狀懸浮物，置于沙保氏、PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)。培養(yǎng)箱溫度35℃，培養(yǎng)5d。5d后觀察菌落形貌、顏色，并在光學顯微鏡下觀察其菌絲、孢子的結構。根據其形態(tài)學特點，鑒別該真菌種類。

1.2.4 懸浮物的PCR擴增及凝膠電泳檢測［15］

吸取含懸浮物噴氣燃料油樣中的絮狀懸浮物，采用聚合酶鏈式反應（PCR）對懸浮物進行DNA擴增。PCR試劑及用量如表1所示。

表1 噴氣燃料油樣中懸浮物PCR擴增采用的試劑及用量Table 1 Reagent and dosage of PCR for suspended matters of jet fuel

PCR條件：95℃×300s，95℃×40s，53℃×40s，72℃×90s；30cycles，72℃×600s。

實驗按模板類型分3組。1號在PCR試劑中加入1μL真菌DNA提取液作為模板，2號在PCR試劑中加入直徑1mm左右的71號罐底懸浮物樣品作為模板，3號在PCR試劑中加入直徑1mm左右的6號罐底懸浮物樣品作為模板。

反應結束，分別取3組PCR擴增產物10μL進行瓊脂糖凝膠電泳（0.8%）檢測，用溴化乙錠染色，以Maker為標準對照，6V/cm恒壓（100V），檢測時間20min。檢測結束后，在紫外燈下觀察PCR產物條帶。

2 結果與討論

2.1 懸浮物外觀形貌及元素組成

71號罐底部噴氣燃料中懸浮物的外觀形貌如圖1所示。其顯微鏡照片示于圖2。圖2（b）中所示長方形部位的EDX元素分析結果列于表2。

圖1 71號罐底部噴氣燃料中懸浮物的外觀形貌Fig.1 Appearance of suspended matters in jet fuel from the bottom of No.71tank

圖2 71號罐底部噴氣燃料中懸浮物的顯微鏡照片Fig.2 Micromorphology of suspended matters in jet fuel from the bottom of No.71tank

表2 圖2（b）中所示長方形部位的EDX元素分析結果Table 2 Element composition of the suspended matters shown in the rectangular part of Fig.2（b）analyzed by EDX

由圖1可知，與底部鐵銹及雜質不同，懸浮物會飄散在燃料中，呈懸浮狀，容易辨認。

由圖2可知，懸浮物是由結構雜亂的絲狀物組成；絲狀物的直徑2～5μm，與菌絲直徑相當；在絲狀物中能夠清晰地看到橫隔結構，此結構為菌絲特有，可以作為辨別菌絲與纖維的證據。

由表2可知，懸浮物的元素組成主要為C、N、O，表明其主要由有機質組成。

2.2 噴氣燃料加水促進懸浮物生成的實驗結果

觀察了不同加水條件下的3份油樣的油－水界面情況。其中，未過濾、未加入去離子水的油樣一直保持原貌不變；過濾、加入去離子水的油樣放置75d后仍保持清澈，油－水界面清晰可辨；未過濾、加入去離子水的燃料放置10d后變污濁，油－水界面模糊。對其顆粒數跟蹤檢測的結果列于表3～表5。

由表3可知，未過濾、未加入去離子水的噴氣燃料油樣放置75d，期間各級顆粒數無明顯變化。

由表4可知，未過濾、加入去離子水的噴氣燃料油樣放置5d后，各級顆粒數顯著增加。繼續(xù)放置，25μm以下的小顆粒變少，而50μm以上的大顆粒變多。加水會促進噴氣燃料中真菌及孢子的繁殖，孢子數量在5d內增多；繼續(xù)放置時真菌及孢子由小顆粒變?yōu)榇箢w粒，從而導致了油樣中小顆粒變少、大顆粒變多。

表3 未過濾、未加入去離子水油樣的顆粒數Table 3 The particle number of unfiltered jet fuel without adding deionized water

表4 未過濾、加入去離子水油樣的顆粒數Table 4 The particle number of unfiltered jet fuel with adding deionized water

表5 過濾、加入去離子水油樣的顆粒數Table 5 The particle number of filtered jet fuel with adding deionized water

由表5可知，過濾、加入去離子水的噴氣燃料油樣放置75d，期間各級顆粒數無明顯變化。過濾時真菌孢子（直徑3～5μm）被濾膜脫除，因此即使有水存在，也不會造成真菌繁殖，油樣中各級顆粒數基本保持不變。

2.3 噴氣燃料中懸浮物真菌培養(yǎng)及鑒定結果

油樣中取出的懸浮物在沙保氏、PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)5d后均長出單一真菌菌落，如圖3所示。將其置于光學顯微鏡下觀察，其菌絲結構如圖4所示。

圖3 噴氣燃料中懸浮物真菌培養(yǎng)所得未知真菌菌落的照片Fig.3Photos of unknown fungus colony cultivated in the suspended matters of jet fuel

圖4 噴氣燃料中懸浮物真菌培養(yǎng)所得未知真菌菌絲的光學顯微鏡照片Fig.4Micromorphology of hyphae of unknown fungus cultivated in the suspended matters of jet fuel

由圖3、圖4可知，該未知真菌菌絲的結構、尺寸與圖2所示懸浮物的尺寸相一致，菌絲與懸浮物均有橫隔結構，清晰可見；該真菌菌絲與懸浮物的差異在于，絮狀懸浮物序列雜亂、無規(guī)律，而在生長中的真菌菌絲順序條理雜而不亂；該菌的形態(tài)學特點與芽枝霉屬的描述［16］相一致，即，分生孢子梗單生或簇生，暗色，在頂部或中部分支，分生孢子暗色，卵形至橢圓形。因此從形態(tài)學上可確定該菌為芽枝霉屬，是噴氣燃料中最常見的菌種［17－19］。

2.4 噴氣燃料中懸浮物PCR擴增及凝膠電泳檢測結果

噴氣燃料中懸浮物PCR擴增產物在瓊脂糖凝膠上的電泳檢測結果如圖5所示。圖5中，最左邊條帶為Maker條帶，①是以真菌DNA提取液為模板的PCR產物條帶，②是以71號罐底部油樣中懸浮物為模板的PCR產物條帶，③是以6號罐底部油樣中懸浮物為模板的PCR產物條帶。

圖5 噴氣燃料中懸浮物PCR擴增產物的電泳檢測結果Fig.5 Electrophoresis assay of the suspended matters in jet fuel after PCR amplification

由圖5可知，3條條帶的位置一致，均在300nt（nucleotide）左右，說明三者有相同的DNA片段；①號條帶較亮，說明真菌DNA提取液PCR擴增效果好；②號條帶較暗，原因可能為加入的懸浮物中DNA含量偏少或者DNA未能完全地從懸浮物中釋放出來；③號條帶亮度適中。②③號條帶說明，71號罐和6號罐底部油樣懸浮物中均含有真菌DNA。

3 結 論

（1）儲存噴氣燃料中懸浮物直徑為2～5μm，在顯微鏡下能看到真菌菌絲特有的橫隔結構；EDX顯示懸浮物的元素主要為C、N、O，懸浮物主要由有機質組成。

（2）過濾（除去孢子）后的噴氣燃料加入去離子水后，各級顆粒數無明顯變化；未過濾（含有孢子）的噴氣燃料加入去離子水后，各級顆粒數顯著增加。

（3）噴氣燃料中懸浮物在沙保氏、PDA培養(yǎng)基上能長出真菌菌落，在顯微鏡下觀察時發(fā)現其菌絲的結構、尺寸與懸浮物的相一致，鑒定其為噴氣燃料中最常見的芽枝霉屬真菌。

（4）PCR擴增及瓊脂糖凝膠電泳檢測表明，71號罐和6號罐底部油樣懸浮物中均含有真菌DNA。

［1］熊云，許世海，劉曉，等.油品應用及管理（第二版）［M］.北京：中國石化出版社，2008：100-101.

［2］郭玲玲，陳國需，楊致邦.噴氣燃料中微生物的分離和鑒定［J］.后勤工程學院學報，2008，24（2）：67-70.（GUO Lingling，CHEN Guoxu， YANG Zhibang.Separation and identification of microorganisms in jet fuels［J］.Journal of Logistical Engineering University，2008，24（2）：67-70.）

［3］EDMONDS P， COONEY J J. Identification of microorganisms isolated from jet fuel systems［J］.Applied and Environmental Microbiology，1967，15（2）：411-416.

［4］夏祖西，蘇正良，彭華喬.談航油中的微生物污染［J］.航 空 保 障，2009， （4）：62-63. （XIA Zuxi，SU Zhengliang，PENG Huaqiao.Microbial contamination of aviation oil［J］.Aviation Support，2009，（4）：62-63.）

［5］吳曉金.噴氣燃料的微生物危害及對策［J］.中國民航飛行學院學報，2001，12（4）：20-22.（WU Xiaojin.The harm and countermeasure aiming at microorganisms in jet fuel［J］.Journal of China Civil Aviation Flying College，2001，12（4）：20-22.）

［6］ITAH A Y， BROOKS A A， OGAR B O.Biodegradation of international jet A-1aviation fuel by microorganisms isolated from aircraft tank and joint hydrant storage systems［J］.Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2009，83（3）：318-327.

［7］許世海，熊云，劉曉.液體燃料的性質及應用［M］.北京：中國石化出版社，2010：141-142.

［8］南國枝，范維玉，孫建章，等.聚丙烯酰胺對噴氣燃料中懸浮物形成的影響［J］.石油煉制與化工，2006，37（1）：59-62. （NAN Guozhi，FAN Weiyu，SUN Jianzhang，et al.Influence of ploycarylamide on the form of suspended matter in aviation fuel［J］.Petroleum Processing and Petrochemical，2006，37（1）：59-62.）

［9］胡銳.噴氣燃料產生懸浮物的原因及預防措施［J］.石化技 術 與 應 用，2006，24（1）：43-45.（HU Rui.Causes of suspension created in jet fuel and the prevention ［J］. Petrochemical Technology ＆Application，2006，24（1）：43-45.）

［10］鄭海，鄭漢忠.噴氣燃料懸浮物產生原因探討及對策［J］.煉油技術與工程，2003，33（4）：52-54.（ZHENG Hai，ZHENG Hanzhong.Causes of suspension created in jet fuel and the countermeasures ［J］. Petroleum Refinery Engineering，2003，33（4）：52-54.）

［11］南國枝，范維玉，李水平，等.微量水分對噴氣燃料中懸浮物形成的影響［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2007，31（2）：139-142.（NAN Guozhi，FAN Weiyu，LI Shuiping，et al.Influence of trace water on formation of suspended matter in jet fuel［J］.Journal of China University of Petroleum，2007，31（2）：139-142.）

［12］劉濟瀛.中國噴氣燃料［M］.北京：中國石化出版社，1991：58-62.

［13］楊蘇聲，周俊初.微生物生物學［M］.北京：科學出版社，2011：127-137.

［14］杜連祥，路福平.微生物學實驗技術［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2005：350-357.

［15］F.奧斯伯，R.E.金斯頓，R.布倫特，等.精編分子生物學實驗指南［M］.北京：科學出版社，1997：587-591.

［16］魏景超.真菌鑒定手冊［M］.上海：上?？萍汲霭嫔纾?979：545.

［17］陶志平，梁馨，劉建華.油－水體系中枝孢霉菌對A3鋼腐蝕行為的影響［J］.石油學報（石油加工），2002，22（2）：98-102. （TAO Zhiping，LIANG Xin，LIU Jianhua.Effect ofCladosporiumon corrosion behaviors of A3steel in oil-water medium［J］.Acta Petrolei Sinica（Petroleum Processing Section），2002，22（2）：98-102.）

［18］ZHANG Jian， ZHU Zhinan， WANG Xiaofeng.Biodetoxification of toxins generated from lignocellulose pretreatment using a newly isolated fungus，AmorphothecaresinaeZN1，and the consequent ethanol fermentation［J］.Biotechnology for Biofuels，2010，26（3）：1-15.

［19］吳旻，侯民利，胡成江.飛機燃油系統(tǒng)中微生物的污染［J］.失效分析與預防，2007，2（2）：58-61.（WU Min，HOU Minli，HU Chengjian.Introduction to microbiological contamination in aircraft fuel system［J］.Failure Analysis and Prevention，2007，2（2）：58-61.）