利用發(fā)光細菌檢驗水中有毒有害物質(zhì)

1、    利用發(fā)光細菌檢驗水中有毒有害物質(zhì)            作者：岳舜琳糜曄新陸瑩時間：2007-11-24 17:38:00                     摘要：水源污染引發(fā)了一系列的問題，首先是水質(zhì)檢驗，特別是水中有毒有害

2、物質(zhì)的檢驗問題，水中有毒有害物質(zhì)可以通過各種水質(zhì)分析方法予以檢出，然后對之進行對人體健康的綜合評價，檢測水中有毒有害物，有時采用生物方法，如魚毒理學生物檢驗，水蚤試驗等；也有采用近代遺傳毒理學的方法，如Ames致突變試驗1，姐妹染色體交換試驗等等，則可提供水質(zhì)對人體健康影響的信息，本文則介紹利用發(fā)光細菌檢驗水中有毒有害物質(zhì)的基本原理，檢驗方法和評價標準。 關(guān)鍵詞：水質(zhì)檢驗 發(fā)光細菌 有毒有害物質(zhì)  一、發(fā)光細菌的存在，分離，純化和培養(yǎng)2廣闊的海洋是發(fā)光細菌生活的大本營，從近海沿岸到南北極；從海水表面到深達1000米的海底都可找到發(fā)光細菌，只有少數(shù)生活在淡水湖泊河流中；有的寄生于各種海

3、洋動物如海魚的發(fā)光器官中；有的獨立生活在海水中，其數(shù)量依外界條件的變化而異，據(jù)測定夏秋季的海水中每毫升多達幾十到幾百個，發(fā)光細菌屬于腸道菌屬，分為十個種四個屬，在我國海洋中也陸續(xù)分離到十個種的六種，其中包括我國特有的新種。發(fā)光細菌可以直接從海水中和海魚的體表和內(nèi)臟中分離，所采用的培養(yǎng)基為：胰蛋白胨0.5%，酵母膏0.5%，甘油0.3%，KH2PO40.1%，Na2HPO40.5%，NaCI3%，瓊脂2%，pH6.5。高壓滅菌后制成平板，將海魚或無脊椎動物（如烏賊）切成34cm大小小塊，或取其內(nèi)臟放入滅菌培養(yǎng)皿中20培養(yǎng)1218小時，在暗室中尋發(fā)光點，用接種環(huán)挑取發(fā)光點，在營養(yǎng)平板上，線培養(yǎng)后形

4、成單個發(fā)光菌，再挑取單菌落反復劃線分離幾次，即可得到純化的發(fā)光菌株，將純化的菌株接種入同樣成分的斜面培養(yǎng)基上，經(jīng)培養(yǎng)12小時后，在4下保存，每月轉(zhuǎn)接一次，可長期保存活力，使用前接種到液體培養(yǎng)基中20下振蕩培養(yǎng)1012小時，用磷酸緩沖液稀釋后備用。國內(nèi)外一般都用明亮發(fā)光桿菌(Photobacterium Phospholcum)作有毒有害物的檢驗，上海華東師范大學已將此菌種制成干燥粉劑-20下可長期保存，使用極為方便。 二、發(fā)光菌的發(fā)光機理微生物在氧化代謝或呼吸作用過程中得到能量，呼吸作用等于生物的氧化作用，好氣性細菌具有細胞色素氧化還原酶系統(tǒng)，由于好氣性細菌的細胞色素可以作為氫的最終受體而利用

5、空氣中的氧，底物的氫傳遞到NAD（煙酰胺腺嘌呤核苷酸）的脫氫酶的輔基上，結(jié)果形成還原型的AAD-H2，它可以將氫傳遞給黃素腺嘌呤二核苷酸FAD，后者轉(zhuǎn)化為FAD- H2，就可以傳遞給細胞色素，能量以ATP（三磷酸腺苷）的形式釋放。發(fā)光細菌的發(fā)光過程是一種光呼吸過程，是上述電子傳遞鏈上的一個側(cè)支2，還原型的黃素單核苷酸，F(xiàn)MNH2充當反應(yīng)的底物，螢光酶起催化作用，長鏈脂肪醛起作改變螢光酶構(gòu)造的“修飾”作用。螢光酶通過分子氧催化FMNH2和脂肪醛(RCHO)的氧化，這種氧化還原反應(yīng)結(jié)果便產(chǎn)生磷光(465490nm之間較多)。外界條件和培養(yǎng)基成分pH，溫度，氧濃度變化會影響細菌的發(fā)光，而有毒的化學物

6、質(zhì)，重金屬離子，抗生素，化學治療劑，農(nóng)藥等同樣會影響細菌發(fā)光，故采用發(fā)光細菌作為敏感的指標物測定有毒有害物是可能的。 三、發(fā)光細菌檢測有毒有害的方法31.儀器：SHG-1型生物化學發(fā)光測量儀（上海市技術(shù)監(jiān)督局實驗工廠產(chǎn)品）或Microtox 2055型毒物分析系統(tǒng)（美國MICROBICS CORPORATION產(chǎn)品）2.培養(yǎng)基(1)液體培養(yǎng)基：酵母膏5g，胰蛋白胨5g，NaCI40g，Na2HPO45g，KH2PO4lg，甘油3g，蒸餾水1000ml，pH6.5。(2)固體培養(yǎng)基：上述液體培養(yǎng)基成份加2%瓊脂即可。(3)稀釋用磷酸緩沖液：Na2HPO45g，KH2PO4lg，NaCI30g，蒸

7、餾水100ml，pH6.5。3.水樣濃縮作某化學物質(zhì)的試驗只需配制一定濃度的溶液即可，進行水樣中有毒有害物質(zhì)的試驗則需事先進行水樣中毒害物的吸附，洗脫和濃縮。取一定體積水樣V升（視水質(zhì)而定），用大孔樹脂(XAD系列事先分別經(jīng)甲醇、乙腈、丙酮回流8小時后保存于甲醇中)，用重蒸乙醚洗脫，濃縮至殘渣，用1ml重蒸過的二甲亞砜溶解之。1ml1V升水樣0.1ml0.1V升水樣4.測定步驟(1)菌體活化：裝置為0.5ml干燥菌劑，開封后注入23ml冷的稀釋液，在旋轉(zhuǎn)混合器上振蕩23分鐘，20平衡510分鐘，使其活化，待發(fā)光穩(wěn)定后即為活化菌懸浮液，置4下備用（活化后一天可用）。(2)菌液處理：吸取不同體積（

8、視水質(zhì)而定）二甲亞砜水樣濃縮液，分別在試管中用無菌蒸餾水稀至1ml，加入1ml緩沖液，然后再加入0.1ml菌懸浮液，搖勻，在一定溫度下(20±1)反應(yīng)10分鐘。并同時以二甲亞砜作對照試驗。(3)用SAG-1型發(fā)光測量儀測定光強度。(4)活菌計數(shù)在測定光強度的同時用上述加有菌懸浮液的稀釋液稀釋涂布營養(yǎng)平板，23培養(yǎng)1216小時，計算活菌數(shù)。(5)結(jié)果計算：相對抑光率=對照管光強樣品管光強對照管光強×100細菌死亡率=對照活菌數(shù)樣品組活菌數(shù)對照組合菌數(shù)×100對于單一化學物質(zhì)當達到抑光率為50%時的濃度用EC50表示，目前已有大量的有機物測得了其EC50值4。對于水樣

9、試驗結(jié)果只能用水樣體積表示，EV50即表示抑光率為50%時所相對應(yīng)的水樣體積。5.試驗結(jié)果的評價標準對于某個水樣品可根據(jù)EC50評價其毒性的有無，按照25%的準則，當某個水樣品的EC5025%時可記為有毒，按50%準則，某個水樣的EC5050%可記為有毒5，還有一些其它分級方法。如何用發(fā)光細菌的檢驗結(jié)果來評價水質(zhì)進行分類是一個有待研究的問題，目前只能用以在相同條件下比較不同水樣的毒性，即加入同一水樣體積后測定其抑光率，抑光率大小評價其毒性；或者測得其EV50，依EV50的大小評價其毒性。   參考資料1岳舜琳：“給水環(huán)境毒理學簡介”上海城鎮(zhèn)供水1988年1期14-17頁。2吳自榮：“觀察生物發(fā)光現(xiàn)象的好材料發(fā)光細菌生物學通報1986年第6期。3吳自榮等“以發(fā)光細菌作指示生物快速評價塑料包裝材料的生物毒性”中國環(huán)境監(jiān)測1987年3卷第4期。4KLAUS L.E.KAISER;“Photobacterium pho phoreum Toxicity Bioassay 11,Toxicity Data Compilation”Toxicity Assesmint:An International Journal Vo1.3 195-23