地表水中微囊藻毒素的检测分析方法

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