微生物發(fā)光體應(yīng)用于油品檢測(cè)中的作用以及意義評(píng)估

胡婷婷（潞安職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

周岱子（山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司）

現(xiàn)階段常用的油品檢測(cè)方法有兩種，一種是化學(xué)分析法，另一種是光學(xué)分析法。其中化學(xué)分析法以檢測(cè)精度高著稱，但具有檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、會(huì)引發(fā)二次污染的缺點(diǎn)；而光學(xué)分析法雖然沒(méi)有二次污染的困擾，檢測(cè)時(shí)間也很短，但是相關(guān)技術(shù)并不成熟，吸光光度難以判斷，檢測(cè)精度不高。在這種情況下，新型的生物發(fā)光檢測(cè)技術(shù)走入了人們的視野，這種技術(shù)與普通的光學(xué)分析法有相似之處，但具有更高的檢測(cè)精度，因此能發(fā)揮出更高的油品檢測(cè)能效。

一、油品檢測(cè)中的微生物發(fā)光體技術(shù)應(yīng)用機(jī)理

微生物發(fā)光體通常是指發(fā)光細(xì)菌，這類細(xì)菌的發(fā)光特點(diǎn)是發(fā)光強(qiáng)度非常穩(wěn)定，但并非不會(huì)受到外界因素的影響。當(dāng)細(xì)菌位于石油環(huán)境中，如果油體品質(zhì)較為低劣、污染程度比較高，則發(fā)光細(xì)菌會(huì)因?yàn)檫@些污染物質(zhì)的阻礙而減緩代謝活動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度的下降。通過(guò)分析研究可知，如果限定油品濃度的區(qū)間范圍，則發(fā)光細(xì)菌會(huì)隨油品等級(jí)的變化而產(chǎn)生發(fā)光強(qiáng)度的變化，只要找到這種變化規(guī)律，就可以通過(guò)測(cè)定發(fā)光體發(fā)光強(qiáng)度來(lái)反向推斷油品等級(jí)。

發(fā)光細(xì)菌的種類不同，發(fā)光原理也存在一定的差異性。以發(fā)光細(xì)菌中較為常見(jiàn)的明亮發(fā)光桿菌為例，這種細(xì)菌能夠在體內(nèi)生成熒光酶，這種熒光酶具有催化長(zhǎng)鏈脂肪醛、黃素單核苷酸（還原型）的能力，這兩種物質(zhì)合成的過(guò)程中，熒光酶會(huì)將氧氣融入，形成氧化還原反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)過(guò)程不會(huì)有熱量釋出，但會(huì)釋放光子，令細(xì)菌的發(fā)光得以實(shí)現(xiàn)。

基于上述原理，為了保證微生物發(fā)光法在油品檢測(cè)中的必要精度，不只要進(jìn)行細(xì)菌發(fā)光度相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，還要收集發(fā)光細(xì)菌的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)與反射光強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，以此繪制出細(xì)菌變化與反射光強(qiáng)度兩種曲線，這樣才能更準(zhǔn)確地判斷發(fā)光度與油品質(zhì)量的關(guān)系。

二、油品檢測(cè)中的微生物發(fā)光體技術(shù)應(yīng)用方法

目前，利用發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)油品等級(jí)的方法有兩種，兩種方法是依照檢測(cè)原理進(jìn)行區(qū)分的。第一種方法是光增強(qiáng)方法，利用的原理是高油品物質(zhì)對(duì)發(fā)光反應(yīng)的提升作用；第二種方法是光減弱方法，利用的原理是低油品物質(zhì)對(duì)細(xì)菌中發(fā)光酶氧化還原反應(yīng)的抑制和阻礙作用。

1.以光增強(qiáng)原理為基礎(chǔ)的油品檢測(cè)方法

該種檢測(cè)方法不能使用自然存在的普通發(fā)光細(xì)菌，要使用特殊的工程菌。這種工程菌是生物工程的基因改造產(chǎn)物，制造方法是在原本普通的發(fā)光細(xì)菌中進(jìn)行相關(guān)基因的融入，只要融入應(yīng)激啟發(fā)基因就能完成相應(yīng)細(xì)菌的轉(zhuǎn)換，令普通的發(fā)光細(xì)菌變成工程菌。這種工程菌具有普通細(xì)菌沒(méi)有的特性，即油品環(huán)境的雜質(zhì)含量過(guò)多時(shí)根本不會(huì)發(fā)光，或者只能發(fā)出非常微弱的光。只有將相應(yīng)物質(zhì)融入油品中之后才能令工程菌中的發(fā)光基因得到激發(fā)，工程菌的正常發(fā)光才能夠開(kāi)始，而且經(jīng)過(guò)調(diào)整，這種情況下工程菌的光強(qiáng)正比于融入物質(zhì)濃度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可知，工程菌的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度等于樣品和對(duì)照物的光強(qiáng)比值。

2.以光減弱原理為基礎(chǔ)的油品檢測(cè)方法

與以光增強(qiáng)原理為基礎(chǔ)的油品檢測(cè)方法相反，利用光減弱原理的檢測(cè)方法不需要激發(fā)物質(zhì)。因?yàn)槠胀ǖ陌l(fā)光細(xì)菌原本就具有正常發(fā)光和光強(qiáng)穩(wěn)定的特征，所以可以利用油品雜質(zhì)對(duì)這種正常狀態(tài)的干擾進(jìn)行雜質(zhì)分析。舉例來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛推冯s質(zhì)具有大幅降低熒光素酶活性的作用，因此只要油品雜質(zhì)增多，發(fā)光強(qiáng)度就會(huì)自行緩慢下降，這樣一來(lái)只要根據(jù)這種變化規(guī)律對(duì)普通發(fā)光細(xì)菌進(jìn)行光強(qiáng)檢測(cè)，油品雜質(zhì)的含量就能通過(guò)計(jì)算確定。舉例來(lái)說(shuō)，前文所述的明亮發(fā)光細(xì)菌可以利用光電檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)光強(qiáng)度，通過(guò)各種雜質(zhì)的擬合曲線，能夠獲知發(fā)光強(qiáng)度的降低比率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系。與光增強(qiáng)原理檢測(cè)法不同的是，該方法有兩個(gè)油品雜質(zhì)的描述數(shù)據(jù)，一個(gè)是和光增強(qiáng)原理檢測(cè)法一樣的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度，還有一個(gè)是雜質(zhì)對(duì)光強(qiáng)的阻礙率。

三、油品檢測(cè)中的微生物發(fā)光體技術(shù)應(yīng)用能效。

石油中主要的污染物質(zhì)有兩種，一種是重金屬，另一種是有機(jī)污染物。其中重金屬?gòu)V泛存在于各類常見(jiàn)的石油中，對(duì)石油品質(zhì)的污染和破壞較大，不易降解，難以去除；而煤制油中則以芳香烴類的有機(jī)污染物為主。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證可知，石油中常見(jiàn)的銅、鋅、鉛等重金屬離子的含量都可以利用高活性的明亮發(fā)光桿菌精確地測(cè)定出來(lái)。這一結(jié)果可以說(shuō)明，這些金屬離子的發(fā)光擬合曲線精度已經(jīng)很高，具備了足夠的實(shí)用價(jià)值，可以進(jìn)一步進(jìn)行在實(shí)際油品檢測(cè)中的應(yīng)用推廣。另外，利用發(fā)光細(xì)菌針對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行的濃度檢測(cè)也有了較高的精度，進(jìn)一步的實(shí)用化有實(shí)現(xiàn)的可能，尤其是對(duì)煤制油中常見(jiàn)的芳香烴類雜質(zhì)，使用發(fā)光工程菌能達(dá)到不低于傳統(tǒng)檢測(cè)法的檢測(cè)精度，而且?guī)缀醪粫?huì)造成污染，解決了長(zhǎng)期以來(lái)的檢測(cè)困擾。

結(jié)語(yǔ)：

總體來(lái)說(shuō)，利用微生物發(fā)光體進(jìn)行的油品檢測(cè)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)快速、少量、高精度、低污染的油品成分分析。該技術(shù)是通過(guò)采集發(fā)光細(xì)菌在發(fā)光度變化方面的數(shù)據(jù)，結(jié)合細(xì)菌生長(zhǎng)曲線、反射光強(qiáng)度差異等信息來(lái)確定石油品質(zhì)的，對(duì)石油中的有機(jī)污染物、重金屬離子等都有非常精確的檢測(cè)和分析能效。不過(guò)該技術(shù)需要使用較為專業(yè)的儀器設(shè)備和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，目前更多地局限于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，想要完全實(shí)現(xiàn)戶外應(yīng)用還要盡快促成其與微電子技術(shù)、信息技術(shù)的融合。

[1]吳泳標(biāo)，張國(guó)霞，許玫英等.發(fā)光細(xì)菌在水環(huán)境生物毒性檢測(cè)中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].微生物學(xué)通報(bào),2010（8）.

[2]朱國(guó)強(qiáng)，薛秀紅，吳善軍等.油品檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程,2011（1）.

[3]彭方毅，陳盛珍，姜海蓉等.發(fā)光細(xì)菌冷凍干燥條件優(yōu)化研究與應(yīng)用[J].環(huán)境污染與防治,2010（6）.

[4]崔曉.淺談發(fā)光微生物[J].科技信息（科學(xué)教研）,2008（6）.