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微囊藻毒素检测技术及其在水环境监测中的应用-杨浩文-广东水文
2020-03-05 | 阅:  转:  |  分享 
  
前言微囊藻毒素是分布最广、毒性最大的藻毒素种类之一,该毒素因可能具有促肿瘤作用而备受关注。传统的饮用水处理技术很难去除水体中微囊藻毒
素。世界卫生组织(WHO)对饮用水中的微囊藻毒素MC-LR提出建议标准1μg/L。我国目前执行的《生活饮用水卫生标准》和《地表水
环境质量标准》均将微囊藻毒素列为检测项目,规定MC-LR含量<1μg/L。在微囊藻毒素的研究和监测方面国外较早,我国起步较
晚。近几年来,随着国内淡水水体中微囊藻水华的频繁发生,卫生、环境监测等行业相继启动了微囊藻毒素监测工作,需要适用于常规监测的简单、
快速、准确且具有可比性的统一检测方法。本文综述了国内外在微囊藻毒素检测技术方面的进展,对这些技术进行比较后,提出了水环境检测工作
中的应用微囊藻毒素检测技术的建议。生物毒理检测技术优点:操作简单、结果直观、可粗略地判断是否有毒性。化学监测技术
HPLC检测法液相色谱质谱联用(LC/MS)法薄层色谱法(TLC)毛细管电泳(CE)HPLC检测法是WHO和包
括我国在内的若干国家权威机构推荐的微囊藻毒素检测技术。HPLC检测法主要仪器:高效液相色谱仪、层析柱、磁力搅拌器、细
胞破碎机、旋转浓缩蒸发仪、真空冷冻干燥设备、冷冻高速离心机、抽滤设备及SPE固相萃取柱等HPLC检测法优点:准确、灵敏、重
现性好及能对微囊藻毒素进行单个异构体种类鉴定。不但可进行定性和定量分析,而且可对微囊藻毒素进行纯化和分离,故应用范围较广。HP
LC检测法应用:近些年来,HPLC检测微囊藻毒素技术被从各个方面进行优化,以期找到最适合的检测程序。相关报道多集中在对色谱分析条
件、样品的前处理(如微囊藻毒素的提取等)、洗脱液、SPE柱、淋洗剂及浓缩定容过程的优化处理上。液质谱联用(LC/MS)法1
990年,高效液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术首次被应用于蓝藻毒素的检测。该技术可在没有标准毒素的情况下,根据毒素的已知
分子量,即可对毒素进行定性和精确定量,由于设备昂贵、耗时长等原因而难以成为水环境检测中的常规检测方法。薄层色谱法(TLC)
薄层色谱法(TLC)是利用微囊藻毒素及其衍生物与有色或荧光物质发生反应的检测技术,该技术设备要求低、操作简单、快速,适合于只具
备基本实验条件的实验室。但天然水体中存在诸多未知影响因素会干扰检测效果,目前还只应用于小规模的实验室筛选工作。毛细管电泳(CE)
法毛细管电泳(CE)是近些年发展起来、具有广泛应用前景的检测微囊藻毒素的方法。该法具有柱上富集功能、操作简单,样品用量少
,分离效率高,运行成本低等优点。毛细管电泳法对淡水样品中MC-YR,MC-LR和MC-RR的检测可达到pg级别。与HPLC
相比,毛细管电泳法在检测复杂基体水样中的多种毒素时的灵敏度要差一些。目前,CE法尚不是常规水体检测藻类毒素的常用技术。酶联免
疫技术检测法ELISA的基础为抗原或抗体的固相化及抗原或抗体的酶标记。酶联免疫技术检测法检测方法种类:抗原抗体复合
物酶联免疫法、间接竞争酶联免疫法、直接竞争酶联免疫法抗原抗体复合物酶联免疫法(ICELISA):ICELISA方法灵敏度
最高,线性范围较宽,重现性好,以单抗包被酶标板,测样时间共需2.5h,水样或水产品无需富集可直接检测微囊藻毒素;酶联免疫技
术检测法主要仪器:酶标仪、洗板机、摇床。酶联免疫技术检测法四、在水环境监测中应用微囊藻检测技术的建议微囊藻毒素的异构体众多
,而对微囊藻毒素的分析尚无统一的标准方法,各种检测方法之间不具良好的可比性,在监测过程中只应用上述分析方法中的一种容易具有局限性
。对于水环境监测部门,水体中微囊藻毒素的监测工作具有样品量大,监测频次高等特点。目前的技术条件下,较为理想的微囊藻毒素监测手段
为首先应用ELISA检测技术对大量待测样品进行检测,直接获得水体中微囊藻毒素的总量;筛选出微囊藻毒素总量超一定预设标准的样品,再
定期地采用HPLC或LC/MS技术对微囊藻毒素单体进行定性和定量分析。微囊藻毒素检测技术及其在水环境监测中的应用广东省
水文局杨浩文赵孟绪目录一、生物毒理检测技术三、酶联免疫技术二、化学监测技术四、
在水环境监测中应用微囊藻检测技术的建议一、生物毒理检测技术生物毒理检测技术生物毒理检测技术是利用急性毒性试验对微囊藻毒素进行
定性、半致死剂量及定量的检测。实验方法:最常用的是小白鼠毒性试验方法,多用小鼠口饲和腹腔注射等,而腹腔注射毒性远大于经口途径。基
本程序分为毒素的收集提取和对小鼠进行腹腔注射2个步骤。评价方法:根据注射后小鼠的存活时间及半致死剂量(LD50)来对毒素进行评价
。LD50的单位为mg(蓝藻干重)/kg(小鼠体重),毒性等级可大致分为无毒(LD50>1000)、低毒(500<LD50<100
0)、中等毒性(100<LD50<500)和剧毒(LD50<100)。缺点:灵敏度较低、检测结果与小鼠的品系有关、
可比性较差、需要较高的毒素浓度、灵敏度和专一性不高、无法准确定量、不能辨别毒素的异构体类型、小鼠的维持费用高和工作量大等。
应用:一般作为最初对毒性进行检测和筛选的方法,适合科研单位的基础研究,近年来有被其它检测方法取代的趋势。二、化学监测技术
检测原理:由于在微囊藻毒素的Adda中存在共轭二烯键,其紫外吸收谱在238nm左右具有最大吸收值,色谱技术中多利用这一特性对微囊
藻毒素进行紫外(UV)检测;除UV检测法外,还有荧光(FL)和化学发光法(CL)检测法。基本步骤:样品的抽提、浓缩、分离
、检测和结果分析:微囊藻毒素的抽提和浓缩为预处理过程;以正相或反相色谱柱将微囊藻毒素分离;然后进行紫外(UV)、荧光(FL)或化学
发光(CL)检测;通过将被检毒素的滞留时间和峰面积数据与标准样品进行比较,可分别对被检样品进行定性和定量分析。缺点:仪器设备昂贵
、实验时间长、对检测仪器精密度依赖程度较高。HPLC对微囊藻毒素的检测限约为1mg/L,天然水体中的微囊藻毒素含量多为μg/L
水平,因此实际进行HPLC检测时一般先要对水样进行浓缩和洗脱。HPLC检测技术需标准毒素作为对照,而已发现的60多种微囊藻毒素多数
无标准样品。三、酶联免疫技术(ELISA)检测法基本步骤:受检标本(含抗体或抗原)与固相载体表
面的抗原或抗体起反应,通过洗涤使固相载体上的抗原抗体复合物与液体中的其它物质分开;加入酶标记的抗原或抗体,通过反应而结合在固相载体
上,此时固相上的酶量与标本中受检物质的量呈一定的比例;酶反应底物被酶催化成有色产物,产物的量与标本中受检物质的量相关,根据呈色的深
浅可进行定性或定量分析。酶的高催化效率间接地放大了免疫反应的结果,使测定方法达到很高的敏感度。间接竞争酶联免疫法(Indire
ctcELISA):灵敏度较高,以毒素-BSA包被酶标板,需严格控制单抗与毒素的浓度,操作较为烦琐,但重现性较差,测样时间需2
.5h;直接竞争酶联免疫法(directcELISA):灵敏度相对较低,以单抗包被酶标板,操作最为简单,重现性较好,测
样时间需1.5h,但线性范围较窄。优点:不需要对水样进行纯化等预处理、检测迅速、技术操作相对简单、可直接获得水体中微囊藻毒素
的总量,解决了HPLC方法中必须具备各种异构体标样的缺陷。缺点:不能很好地鉴别毒素各种异构体,会出现假阳性反应。应用:美国等国家环保主管部门所推广且目前正应用的微囊藻毒素监测技术为ELISA试剂盒技术。目前,已有商用微囊藻毒素ELISA试剂盒提供,使应用ELISA方法进行检测更加简便。国内也已有研究机构开展试剂盒研制工作。
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(本文系涛儿—taoer...首藏)