消化污泥脱氢酶活性检测的若干问题_尹军

分析与监测消化污泥脱氢酶活性检测的若干问题尹军(吉林建筑工程学院,吉林长春130021)摘要:在大量研究工作基础上,对检测消化污泥脱氢酶活性所涉及的内源代谢脱氢酶活性与基质代谢脱氢酶活性的区别、投加基质、样品前处理、酶反应终止剂、三苯基甲月替(TF)的萃取剂及其浓度问题进行了探讨。关键词:脱氢酶活性;测定;消化污泥中图分类号:X703文献标识码:C文章编号:1000-4602(2000)10-0047-03基金项目:吉林省科委资助项目(95280)脱氢酶是生物细胞内催化有机物氧化(脱氢),并将其传递给最终电子受体的氧化还原酶,这类酶的活性可以通过加入人工受氢体的办法进行检测。通常用于检测脱氢酶活性的人工受氢体包括TTC、刃天青、亚甲基蓝以及INT等,其中研究和应用最多的是TTC试验。TTC(2,3,5—氯化三苯基四氮唑)是最早被人们发现的人工受氢体,它首先是由Kuhu和Jerchel用于生化分析实验中的。自从Bucksteeg和Thiele提出TTC—试验以来,国外一些学者早在60年代就已将这一生化分析技术逐步应用到废水生物处理领域。70年代Klapwijk等和Ryssov-Nielsen在废水处理活性污泥法的研究中,都曾对TTC—试验作过改进。目前,国内有关文献资料所介绍的TTC—脱氢酶活性测定法,多与Klapwijk所提出的TTC—试验的改进方法有关。80年代以来,国内外虽然也有利用TTC—试验进行活性污泥和厌氧消化污泥生化活性分析的报道,但由于TTC—试验中高温(90℃)萃取严重影响分析结果的准确度,致使该项生化分析技术的推广应用受到限制。为了建立稳定可靠、简便易行的TTC—脱氢酶活性测定方法,以便使TTC—脱氢酶活性测定技术在环境监测,特别是在水处理技术领域得到普遍应用,对检测好氧消化污泥脱氢酶活性所涉及的内源代谢脱氢酶活性与基质代谢脱氢酶活性的区别、投加基质、样品前处理、酶反应终止剂、三苯基甲月替的萃取剂及其浓度等问题进行若干探讨与分析。1内源代谢与基质代谢脱氢酶活性的区别脱氢酶活性测定属于生物化学分析技术范畴,其实验过程设计和实验条件的选择,都应从生物学原理出发以及注意到检测样品的生物学特性。例如,消化污泥的生物学特性不同于活性污泥,从微生物呼吸类型方面看,其微生物维持生命活动的能量来源于细胞组成物质的氧化分解,即所谓内源代谢(EndogenousMetabolism),而活性污泥微生物维持生命活动的能量来源于细胞内营养基质的氧化分解,即基质代谢(SubstratsMetabolism)。另外,内源代谢过程总是伴随着不可生物降解物的积累和衰老细胞的溶解及其胞质释放,这些代谢活动的副产物及其残存的细胞碎片,使得污泥体系内各种成分更为复杂,而活性污泥在代谢活动过程中则无明显的上述情况。因此,消化污泥脱氢酶活性测定与活性污泥脱氢酶活性测定的实验过程及其条件必然有以下明显差别:①消化污泥样品前处理主要目的是去除内源代谢积累的副产物和细胞溶解物,而活性污·47·中国给水排水2000Vol.16CHINAWATER&WASTEWATERNo.10泥样品前处理主要目的是去除混合液中的复合基质;②消化污泥样品培养在不加外源性基质条件下进行,而活性污泥样品培养则往往要加入人工配制的单一基质或复合基质;③消化污泥内源代谢速度缓慢,因此样品培养时间较长,而活性污泥基质代谢速度较快,样品培养时间较短;④消化污泥样品成分复杂,因此在选择酶反应终止剂时,需要考虑终止剂能否与样品中细胞残片或某种生物大分子发生颜色反应干扰比色分析的问题,而在选择活性污泥酶反应终止剂时,则无需注意此类问题。2测定中是否另加基质的问题Bucksleeg和Thiele在测定活性污泥脱氢酶活性时,并没有加入有机基质,而Lenhard等人却在测定活性污泥脱氢酶活性时,向培养体系内加入了TTC—葡萄糖复合试剂。Altman对四唑盐作用原理和特殊脱氢酶活性应用方面进行了述评,认为TTC是唯一的一种被用来测定废水污泥普通脱氢酶活性的物质,一些研究者在恒温培养的样品中加入葡萄糖或乳酸盐等基质,实际上已经使测定过程特殊化了。例如,高浓度乳酸盐的加入,则意味着测定的是乳酸脱氢酶活性,而不是一般脱氢酶活性。Klapwijk等认为,样品中缺乏有机基质时,所测得的是内源呼吸的脱氢酶活性,而加入基质时,可测得最大基质呼吸的脱氢酶活性,基质的选择应该是活性污泥法污水处理厂进水的主要成分之一。他还用单一基质(如醋酸钠、乳酸钙、葡萄糖)和“混合基质”(含尿素、明胶、可溶性淀粉等)进行对比试验,结果证明乳酸钙是试验中最佳单一基质。笔者也曾对乳酸钙在脱氢酶活性测定中的作用问题进行了考察,发现加入乳酸钙比不加乳酸钙的测定值增加1.5～2.5倍。因此,在研究基质代谢速率及其与脱氢酶活性关系时,可以选用4.