食用動物飲用水綜合毒性檢測技術(shù)

浦堅華 康金國 郭志波 朱方明 陸 羽

(上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心,上海 200120)

食用動物飲用水綜合毒性檢測技術(shù)

浦堅華 康金國 郭志波 朱方明 陸 羽

(上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心,上海 200120)

目前，我國飲用水源的污染情況非常嚴重。上海的江河湖泊是主要的飲用水源。例如，僅在黃浦江水源中就檢出400多種有機污染物。人民群眾可能飲用被污染的水，吃被污染的水澆灌的糧食、水果、蔬菜，吃用被污染的水養(yǎng)大的動物產(chǎn)品，污染的水嚴重威脅消費者的身體健康。

動物有很強的生物富集作用，且最靠近人類食品終端，因此，控制食用動物的飲水安全十分重要，一方面，要監(jiān)測水源安全指標(biāo)，另一方面，要防止二次污染。目前，動物飲水中可能潛在的有害物質(zhì)主要分為以下幾類：化工污染物、農(nóng)藥、消毒藥物、獸藥、有害微生物毒素及畜牧器械金屬污染。出現(xiàn)頻率較高的化工污染物有苯、乙苯、氯苯、氯苯酚類、氯甲烷類、硝基苯酚類、鄰苯二甲酸酯類、多環(huán)芳香烴、六氯環(huán)乙烷等。飲用水中農(nóng)藥污染主要來自蔬菜或作物種植過程中使用除草劑、殺蟲劑、滅鼠劑等，這些有害物質(zhì)經(jīng)土壤滲透進入水系或富集于飼料原料中。水中有害生物因素主要包括致病性大腸桿菌、李斯特桿菌、真菌及其毒素等。消毒藥物、獸藥、畜牧器械金屬污染是動物飼養(yǎng)場主要的二次污染。

目前，對飲用水中有害化學(xué)污染物質(zhì)的檢測基本以儀器分析為主，通過檢測分析為我國大型水系及主要大城市水源污染狀況提供了非常重要的數(shù)據(jù)。目前，國際上檢測飲用水中主要有害化學(xué)污染物的確證性方法為氣相色譜法、高效液相色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法；飲用水中有機污染物分析的富集方法主要有頂端空間分配法、疏水吸附法、氣相提取法、溶劑萃取法（液-液萃取法）、固相萃取法、大孔樹脂吸附法及反滲透法。但這些確證性檢測方法的一次性檢測范圍較窄，檢測步驟復(fù)雜，成本高，費時費力。而且水體中的毒物成分繁多、復(fù)雜，大多數(shù)有機物在水中含量極微，要全部分析監(jiān)測和研究這些污染成分，現(xiàn)有水質(zhì)安全檢測技術(shù)及質(zhì)控體系無法實現(xiàn)大樣本量的多種毒物同時監(jiān)測，已有的確證性方法測定未知樣品的毒性僅占毒性檢測的20%，并且由于水質(zhì)樣品中污染物的不可知性使其對水質(zhì)的評估又受到很大的限制。另外，混合樣品中不同化合物彼此之間存在著協(xié)同作用或拮抗作用，最終表現(xiàn)的毒性作用并非不同物質(zhì)作用的加減。一些生物學(xué)檢測技術(shù)對毒物有非特異性的識別作用，能完成綜合毒性檢測，在這種現(xiàn)狀和趨勢下，必須應(yīng)用生物學(xué)檢測技術(shù)方法對水體中可能存在的成百上千種綜合毒物（尤其對于未知物）進行測定。生物學(xué)方法具有快速、經(jīng)濟、準(zhǔn)確、靈敏的優(yōu)點，在水質(zhì)安全綜合監(jiān)測過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文對目前主要的水質(zhì)綜合毒性檢測的技術(shù)和方法現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢進行系統(tǒng)的歸納和闡述。

1 活體生物毒性檢測法

活體生物毒性法是利用水生生物對水環(huán)境中有毒化合物具有普遍的敏感性，根據(jù)其特殊的生理生化反應(yīng)變化來判斷水質(zhì)綜合污染情況。傳統(tǒng)的活體生物毒性法常以魚類、蚤類等多細胞生物為實驗對象來檢測水體的長期和綜合毒性，但其靈敏度較低、所需時間長，不適于飲用水的快速安全評價。細菌和藻類等生物由于其單細胞特點，對毒物反應(yīng)更靈敏，在評價毒物的毒性大小方面更具優(yōu)勢，在水質(zhì)綜合毒性快速檢測中呈現(xiàn)出了良好的研發(fā)和應(yīng)用前景。目前比較成熟的活體生物毒性檢測法主要有藻類毒性實驗和發(fā)光菌抑制實驗。藻類毒性實驗和發(fā)光菌抑制實驗的優(yōu)勢在于毒物對其作用具有非特異性，能夠?qū)崿F(xiàn)水體中毒物的綜合高通量的檢測，而且由于選定的藻類和發(fā)光細菌本身沒有危害性，傳統(tǒng)的培養(yǎng)技術(shù)又很成熟，檢測手段也相對簡單，因此，在水質(zhì)安全綜合評價方面具有很大的研究價值。

2 生物芯片檢測技術(shù)

生物芯片是通過縮微技術(shù)，根據(jù)分子間特異性地相互作用的原理，將生物分子（如基因探針、基因片段、抗原、抗體等）固定于硅片、載玻片或高分子聚合物薄片等固相介質(zhì)上形成的生物分子點陣。在待分析樣品中的生物分子與生物芯片的探針分子發(fā)生雜交或相互作用后，利用精密掃描儀器等對雜交信號進行快速、并行、高效的檢測，判斷檢測樣品中靶分子的數(shù)量，從而達到分析檢測的目的。生物芯片設(shè)計集成化，從而簡化了分析過程，使檢測速度加快，可以同時分離檢測水中多種有毒化合物，并且可在短時間內(nèi)比常規(guī)方法精確檢測出更多種的微生物。法國一家主要的水管理企業(yè)Lyonnaise des Eaux，開發(fā)出一種生物芯片以檢測公共飲用水中的微生物，整個過程可在4h內(nèi)完成且結(jié)果精確可靠，費用比常規(guī)方法低10倍。由此可見，生物芯片可以形成一種比現(xiàn)有水質(zhì)控制更有效，快速和價廉的檢測技術(shù)，因此，在水質(zhì)綜合檢測中有很好的應(yīng)用和發(fā)展前景。目前，用于水質(zhì)綜合毒性檢測的生物芯片主要為基因芯片和蛋白質(zhì)芯片，近年來，取得了很大的進展，該法具有高通量能并行檢測的優(yōu)點且操作簡單、自動化程度高、高效、應(yīng)用范圍廣。能同時檢測出多種病原體和化學(xué)物質(zhì)，非常適合于水體及其他食品中微生物和有毒化學(xué)物質(zhì)的檢測。然而要更廣泛地應(yīng)用生物芯片技術(shù)檢測水質(zhì)安全，還需解決諸如建立標(biāo)準(zhǔn)化程序、降低檢測費用、簡化樣品制備和標(biāo)記操作、進一步提高檢測的特異性等一系列問題。

3 生物傳感技術(shù)

生物傳感器主要決定于生物敏感元件（如酶、抗原、抗體、細胞等）與待測物質(zhì)發(fā)生特異性反應(yīng)（形成復(fù)合物、發(fā)色、發(fā)光等），產(chǎn)生的信息如光、電、熱等被相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換器變?yōu)榭啥亢涂商幚淼男盘?，從而換算出被測物質(zhì)的量或濃度。生物傳感器具有選擇性好、響應(yīng)快、樣品需要量少、可微型化、便攜化、能實現(xiàn)現(xiàn)場檢測的優(yōu)點，是近年來快速檢測水質(zhì)安全的熱門研究方向。生物傳感方法在檢測水質(zhì)綜合毒性方面具有很大的優(yōu)勢，尤其在大型活動期間的飲水安全監(jiān)測中將發(fā)揮重要的作用。該技術(shù)的核心是Microtox急性毒性測試技術(shù)，是一種基于生物傳感技術(shù)的檢測系統(tǒng)，已被很多國家用于檢測大城市飲用供水系統(tǒng)。該傳感作為一種新的檢測手段，生物傳感器方法顯示出其巨大的優(yōu)越性。能夠突破污染源現(xiàn)場多組分監(jiān)測、移動便攜式監(jiān)測和自動化監(jiān)測等關(guān)鍵技術(shù)，能夠滿足通量、現(xiàn)場在線監(jiān)測的需要，在水質(zhì)綜合毒性檢測具有很大的應(yīng)用和開發(fā)潛力，代表著水質(zhì)快速檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢。