微囊藻毒素的检测方法及其展望

微囊藻毒素的检测方法及其展望 内陆水体富营养化的加剧引起了藻类大量繁殖，形成日趋严重的水华污染。水华污染是淡水水体中危害最严重的因素之一，所产生的微囊藻毒素（Microcystins，MC）毒性较大，分布广泛，具有稳定的化学结构和生物活性，是目前发现的最强的肝脏肿瘤促进剂之一。常规饮用水处理技术并不能有效地脱除水体中的微囊藻毒素，微囊藻毒素引起的野生动物、家禽和家畜等中毒或死亡的事件已有许多报道，并通过生态系统、食物链对人类造成潜在的威胁。由于MC-LR在微囊藻毒素中的毒性最大，并证实其有促肿瘤作用，所以目前关于饮用水中藻毒素的限值都是以MC-LR为代表的。上世纪九十年代世界卫生组织（WHO） 在对饮用水质量基准的补充文件中规定微囊藻毒素- LR（游离的和与细胞结合的） 的基准值为0.001mg/L，我国在2006年修订并实施的国家生活饮用水卫生标准中已将MCYST-LR列为非常规监测项目，确定执行标准为0.001mg/L。水体中藻毒素污染已成为一个全球性的环境问题而日益受到人们的关注。 1微囊藻毒素的特点 藻细胞破裂后会释放出多种藻毒素。一般认为它是由肽合成酶复合体合成的生物活性小肽，具有环状结构及其氨基酸的特殊结构。影响微囊藻毒素合成的环境因子较多，主要的有光照、温度、pH值和营养元素等。有研究结果表明藻毒素是初级代谢产物，其主要作用是通过鳌合使进入藻体内的重金属离子减轻毒性和抑制其它水生植物并促进其本身的生长。不同藻毒素的功能还有待深入研究。 2检测方法 国内在这方面的研究则相对集中在对MC的去除方法上，在检测技术方面目前常用的检测方法主要有生物毒理检测法、化学分析法和生化分析法。 2.1生物毒理检测法：生物毒理检测法包括动物毒性法、细胞毒性法。动物毒性法是将纯化的微囊藻毒素或水华蓝藻中提取的藻毒素通过动物口服或注射来间接评价藻毒素的毒性的一种方法。根据动物的生理病变及半致死剂量（LD50）可初步确定藻毒素的毒性，这也是毒理评价的常用方法。除个别异构体的LD50为200250g/kg外，多数微囊藻毒素的LD50为6070 g/kg。动物毒理检测法操作简单，但个体差别较大，并不能准确的判定藻毒素类型及结构。因此动物毒理检测法通常只作为毒性检测的最初筛选方法.另外还有利用毒素对细胞的毒性作用来检测的方法是细胞毒性检测技术。这种技术既可以对毒素定性分析还可以精确的定量。谷康定等用2步灌流法制备大鼠原代肝细胞，经MC-LR处理后，数小时后细胞形态学即发生改变，其灵敏度可达g/L级。但该技术操作繁琐，基本上处于初步研究阶段，目前较难大范围推广应用。 2.2化学分析法：高效液相色谱是目前应用最广泛的方法，具有较高的灵敏度和精密度，依据保留时间定性，一次可以测定多种藻毒素。高效液相色谱可以分离纯化、定性或定量检测微囊藻毒素。一般是先将样品通过固相萃取吸附富集，溶剂淋洗后洗脱，用于定性、定量分析。另外可采用色质联用或与核磁共振联用技术确定藻毒素的分子式和结构。对于流动相，一般采用乙腈/水或甲醇/水体系的不同浓度梯度淋洗，在水相中加入一定比例的三氟乙酸或采用酸性的磷酸盐缓冲溶液以保持酸性（pH约2.5），用C18固相萃取柱对藻毒素进行分离。藻毒素的种类繁多，很多情况下需要测定水体中总藻毒素的浓度。藻毒素均含有侧链ADDA基团，而藻毒素的毒性与侧链ADDA基团密切相关，ADDA基团的最大吸收峰在238nm处，所以对MC的化学检测，常采用HPLC/UV法。 2.3生化分析法：生化分析法有酶联免疫吸附法（Enzyme-linked immunosorbent assay， ELISA）和蛋白磷酸酶抑制法（Protein phosphotase inhibition assay， PPIA），由于具有灵敏、快速、适用于分析大批样品等特点，显示出良好的发展趋势。ELISA是用制备的藻毒素多克隆抗体测定藻毒素总量。日本MBC和美国等公司制备了单克隆抗体的试剂盒，可以检测到0.051.0 g/L的藻毒素浓度。但因不同类型藻毒素的结构非常相似，因此，也不能识别出藻毒素的特定类型，只能测定藻毒素的总量。PPIA 则是利用微囊藻毒素对荧光物质蛋白磷酸酶PP1和PP2A活性专一性的抑制效应进行定量分析，检测限可达0.0120.177g/L 。蛋白磷酸酶抑制法常与放射性的32P或荧光剂结合使用，增加了测定操作与设备，而且藻细胞内源磷酸酶的存在会增大测定误差。另外和酶联免疫吸附法一样，蛋白磷酸酶抑制法测定的也是藻毒素的总量。 3展望 如何控制微囊藻毒素对饮用水的污染，如何保证饮用水的安全已成为世界各国共同面临的一个环境科学难题。首先应研究建立完善的净水工艺，去除细胞内藻毒素和释放入水中的溶解性藻毒素。增强微囊藻毒素在饮用水深度处理工艺的研究。研究各种去除方法如光催化氧化、紫外-臭氧氧化、化学药剂氧化、膜滤、生物活性炭等，虽然目前的研究成果表明，物理方法，化学