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地表水中微囊藻毒素的检测分析方法

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化学与生物工程2015,Vol.32No.07www.hxyswgc.comChemistry&Bioengineering9收稿日期:2015-03-07作者简介:赵起越(1968-),女,北京人,教授级高级工程师,研究方向:环境有机污染物分析,E-mail:qiyuezhao@126.com。doi:10.3969/j.issn.1672-5425.2015.07.003地表水中微囊藻毒素的检测分析方法赵起越,赵红帅,刘保献,徐蘇士(北京市环境保护监测中心,北京100048)摘要:蓝藻水华会向地表水中排放大量的微囊藻毒素,对水生动、植物及人类构成很大威胁。综述了国内外分析微囊藻毒素的方法,包括生物检测法、生物化学检测法、化学仪器检测法等,指出了地表水中微囊藻毒素检测分析方法的发展趋势。关键词:地表水;微囊藻毒素;分析中图分类号:O657文献标识码:A文章编号:1672-5425(2015)07-0009-06随着经济的发展及人口的增加,地表水体富营养化日益严重,污染水体中的藻类快速生长繁殖,引发藻类水华。蓝藻水华爆发频率较高,向水体释放出大量的藻毒素,严重影响水体生态环境,威胁水生动、植物的生长及人体健康[1-2]。其中最常见的毒素为微囊藻毒素(microcystin,MCs)。MCs是一种具有生物活性的环状缩氨酸,基本结构为环(D-Aka-L-X-D-Masp-L-Y-Adda-D-Glu-Mdha),L、D为左、右旋,D-Aka为D-丙氨酸,D-Masp为D-赤-甲基-β-D-异天冬氨酸,Adda为3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯基-4,6-二烯酸,D-Glu为D-异谷氨酸,Mdha为N-甲基脱氢丙氨酸。X和Y为两种可变的氨基酸。MCs有近90种异构体,其中研究较多的有MC-LR、MC-RR及MC-YR等。MCs具有肝毒性,是一种强肿瘤促进剂,不仅损害饮用及接触污染水体的生物健康,还会通过食物链富集,对人类健康构成威胁。微囊藻毒素溶于水,有较强的耐热性及酸碱稳定性。普通自来水处理工艺难以将其有效去除[3]。世界卫生组织(WHO)设定饮用水中MC-LR的浓度指导限值不得大于1μg·L-1[4],我国《地表水环境质量标准》及《生活饮用水卫生标准》均采用了WHO的浓度限值[5-6]。微囊藻毒素浓度与蓝藻水华的程度息息相关。研发准确、快速的测定方法对控制蓝藻水华、保护地表水环境安全具有重大意义。由于微囊藻毒素种类繁多、结构相似、浓度很低,加之地表水中存在许多干扰物质,准确而快速地定量测定MCs具有一定难度。MCs的分析方法种类繁多,作者在此主要介绍生物检测法、生物化学检测法及化学仪器检测法等MCs检测方法。1生物检测法生物法检测MCs是通过动、植物体外摄入MCs,观察个体或组织器官的反应变化。研究常通过灌喂或腹腔注射小白鼠鉴定MCs的毒性,周期较长。Torokne等[7]使用甲壳纲无甲目丰年虫进行了水中MCs亚致死点1hRapidtoxkit实验及死亡率24h实验,两种实验结果相关性好,因此可以用1h实验代替24h实验,快速、经济地检测MCs。目前,使用细菌测定MCs毒性的报道较多,如费舍尔弧菌或明亮发光杆菌等,最多能检测5种MCs[8-9]。2008年,南非第一次出现了使用鲇鱼肝细胞进行动物实验的报道,细胞暴露后,进行抽样、抑制及引发等实验,结果与酶联免疫法相符,与小白鼠动物实验完全一致,该方法可能在不远的将来替代动物活体实验[10]。此外,还有使用植物检测水中MCs的报道[11]。生物法操作简单,结果直观,但成本较高,特异性不好,无法区别不同的MCs异构体,也不能对毒素进行准确定量。2生物化学检测法2.1蛋白磷酸酶抑制分析法(proteinphosphatasein-hibitionanalysis,PPIA)MCs能阻断抑制真核蛋白磷酸酶PP1及PP2A赵起越等:地表水中微囊藻毒素的检测分析方法/2015年第7期10的活性,因此通过测定放射性同位素32P标记底物或对硝基苯基磷酸酶类底物,获取蛋白磷酸酶PP1及PP2A的抑制情况,可以得到MCs的浓度。Rivasseau等开发了一种免疫与比色实验相结合的蛋白磷酸酶抑制方法,样品经免疫萃取后进行磷酸酶抑制检测,可对MCs水华毒性进行快速的在线监测。Covaci等[12]研究了3种蛋白磷酸酶被MCs抑制的情况,使用其中2种、依据人工神经网络对MC-LR及MC-YR进行了定量检测。这种检测方法成本低,可用于常规环境样品的筛选,但特异性不好,干扰较大。2.2酶联免疫法(enzyme-linkedimmunosorbentas-says,ELISA)ELISA根据抗体对MCs的识别进行检测,ELISA又分为抗原抗体复合物酶联免疫法(anti-im-munecompl

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