脫氫酶活性檢測(cè)方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

孔偉威 孟曉琦 劉青川

摘要：本文主要介紹這一種流行的檢測(cè)方法即脫氫酶活性檢測(cè)，并舉例說(shuō)明其在活性污泥檢測(cè)以及水質(zhì)檢測(cè)、土壤的活性檢測(cè)和水質(zhì)細(xì)菌感染情況檢測(cè)的應(yīng)用并進(jìn)行相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：脫氫；氧化還原反應(yīng)；環(huán)境監(jiān)測(cè)

環(huán)境監(jiān)測(cè)的方法一直不斷在發(fā)展，隨著科技進(jìn)步發(fā)展以及工具的改革創(chuàng)新，其檢測(cè)手段越來(lái)越多樣化，分析監(jiān)測(cè)結(jié)果也更加準(zhǔn)確、可靠越來(lái)越有著重要的作用與影響力。在全國(guó)提倡環(huán)保的大環(huán)境下，環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要性越來(lái)越受到人們的關(guān)注。脫氫酶活性監(jiān)測(cè)在這樣的需求下將發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，在各個(gè)方面發(fā)揮作用。

一、脫氫酶緒論

脫氫酶與我們所熟知的其他酶意義，都是蛋白質(zhì)的一種，每一種酶都有著獨(dú)特的作用，而脫氫酶的作用就是激活所對(duì)應(yīng)的氫原子，從而被靶向受氫體轉(zhuǎn)移從而導(dǎo)致整個(gè)物質(zhì)被氧化。這類(lèi)酶在生命體中十分的重要，在人體代謝、能量轉(zhuǎn)移、物質(zhì)交換中都有著不可磨滅的作用。脫氫酶作為生命體氧化過(guò)程中的第一類(lèi)酶，氨基酸的合成降解，光合作用、HMP、脂肪氧化與合成等都離不開(kāi)脫氫酶參與到生物過(guò)程中來(lái)。在微生物體內(nèi)，其有作為微生物可以講解相關(guān)有機(jī)污染物的關(guān)鍵酶。DHA（脫酶活性）與生物體的活性狀態(tài)息息相關(guān)，這也作為反映微生物對(duì)基質(zhì)降解能力的直接當(dāng)量。

在污水的化學(xué)處理、檢驗(yàn)細(xì)菌多少、水質(zhì)健康與否的檢查中，脫氫酶活性檢測(cè)都有著廣泛應(yīng)用。

二、脫氫酶活性檢測(cè)原理及方法

2.1檢測(cè)基本原理概括

脫氫酶，是由活生物體產(chǎn)生的一種氧化還原酶。如式：AH+B→A+BH， 式中AH為基質(zhì)，脫氫酶能夠是的氫原子H從氧化的AH轉(zhuǎn)移至B，B為受氫體，a這一過(guò)程即為酶促有機(jī)物脫氫。利用這一原理，加入人工受氫體即可檢測(cè)其在脫氫酶的活性。

通常來(lái)講，研究人員選用的人工受氫體包括2 ， 3 ， 5-氯化三苯基四氮唑（TTC）、碘硝基四唑紫（INT）刃天青以及亞甲基藍(lán)等， 而脫氫反應(yīng)強(qiáng)度是以人工受氫體作為指示劑并通過(guò)判斷其變色速度來(lái)反應(yīng)的。其中2，3，5-氯化三苯基四氮唑也就是TTC是其在研究最廣也是應(yīng)用最多的。TTC（2 ， 3 ， 5-氯化三苯基四氮唑）是人們最早開(kāi)始發(fā)現(xiàn)并使用的，在60年前就有學(xué)者用到了這一分析技術(shù)。目前常用的TTC脫酶活性檢測(cè)主要以Klapwijk改進(jìn)的方法為準(zhǔn)。具體而言就是將TTC 作為檢測(cè)的指示劑，使其在活性微生物細(xì)胞內(nèi)作為檢測(cè)B也就是受氫體，當(dāng)發(fā)生脫氫反應(yīng)時(shí)，無(wú)色的TTC轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色（由于發(fā)生還原反應(yīng)TF（TriphenylFormazone））。之后再使用80 %丙酮水溶液、甲苯、氯仿等有機(jī)溶劑便可將還原產(chǎn)物提取出來(lái)， 并在一定波長(zhǎng)下測(cè)吸光度， 從而檢測(cè)TTC反應(yīng)速率來(lái)反映出脫氫酶的活性。

2.2 檢測(cè)方法及發(fā)展

目前對(duì)于TTC脫氫反應(yīng)的改進(jìn)如前文所述，主要是利用高溫，多為90℃，在此溫度下對(duì)樣品顯色液萃取后進(jìn)行比色分析，但這種改進(jìn)方法也有較多弊端，如采用的有機(jī)溶劑萃取劑沸點(diǎn)比較低，在加熱至90℃時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致液體揮發(fā)出影響檢測(cè)結(jié)果，實(shí)際應(yīng)用中就有諸多限制。而針對(duì)這一問(wèn)題的解決，有學(xué)者提出了全新的方法，具體為：①蒸餾水洗滌污泥樣品；②該樣品在一定條件下（37℃，7.5-8.5pH）培養(yǎng)本個(gè)小時(shí)；③選擇樣品反應(yīng)液體積的12%的CH2O溶液，此為酶反應(yīng)終止劑；④再選擇80%的Acetone水溶液萃取10min。這種方法進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差小而且精確度較高。

除此之外，學(xué)者還研究了不同有機(jī)溶劑作為萃取劑下，TTC脫氫酶活性的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較研究。另外，學(xué)者還通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)中的其他變量比如還原劑的選擇來(lái)改進(jìn)測(cè)試，這一方法（NaS作為標(biāo)定還原劑）使得檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性顯著提高。除此之外，對(duì)于INT脫氫酶活性的研究也一直在進(jìn)行，這其中以國(guó)外的專(zhuān)家學(xué)者為主，國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域研究比較少。

三、脫氫酶活性檢測(cè)之應(yīng)用

3.1社會(huì)污水的后處理

污水，包括工業(yè)廢水、生活廢水等，其后續(xù)處理一直以來(lái)都是一個(gè)重要的課題，我們所說(shuō)的處理簡(jiǎn)單來(lái)講就是通過(guò)酶催化其中的生物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而達(dá)到處理效果。而本文所述的脫氫酶能夠在生物體內(nèi)催化一系列氧化還原反應(yīng)，正好可以應(yīng)用于這一領(lǐng)域。廢水處理中，有幾個(gè)參數(shù)比較瘦關(guān)注：首先我們關(guān)心的是處理過(guò)程中的氧化速率，這一用OUR來(lái)表示，也就是氧攝取速率，攝取速率的大小決定氧化的快慢；另外，還關(guān)注水質(zhì)中或細(xì)菌數(shù)目，用MPN表示，這一參數(shù)便于我們監(jiān)測(cè)處理過(guò)程中的處理進(jìn)程；除此之外，混合液中懸浮固體、揮發(fā)性固體等都是重要參數(shù)。該方法用于處理污水，主要的有點(diǎn)就是可監(jiān)測(cè)性，人們可以隨時(shí)掌握水質(zhì)中微生物主要是細(xì)菌的活性數(shù)目，同時(shí)還可以及時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)處理過(guò)程中各種因素如水質(zhì)的酸堿性等對(duì)水質(zhì)的影響，在管理現(xiàn)代工業(yè)廢水是很不錯(cuò)的手段，可以有效改善環(huán)境，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。

3.2 河流、湖泊等水質(zhì)良性檢測(cè)

國(guó)家的生活用水，必須保證水質(zhì)來(lái)源的安全，這是對(duì)人民的負(fù)責(zé)，也是群眾生活所必需的，所以，必須能夠檢測(cè)水質(zhì)良好與否，是否有一定的毒性，這一方面，該方法就能夠發(fā)揮作用。眾所周知，微生物在檢測(cè)水質(zhì)毒性中有著其獨(dú)特高效的作用，因?yàn)槲⑸锉旧砟軌蚺c毒物發(fā)生較為快速的反應(yīng)，其次這一方法應(yīng)用范圍廣，只要保證取樣的精確，就可以在實(shí)驗(yàn)室完成檢測(cè)，而且，大多數(shù)毒物都能夠與微生物反應(yīng)從而使得該方法可以檢測(cè)的范圍大大拓寬。在檢測(cè)毒性時(shí)，脫氫酶活性可以用來(lái)評(píng)價(jià)其中生物活性的一個(gè)指標(biāo)，歸因于其在生命體中的敏感性，可以跟諸多毒物作用。而針對(duì)這一應(yīng)用，也有不少研究，比如陳課題組就研究了利用刃天青活性檢測(cè)來(lái)確定水質(zhì)中包括汞、鉛等在內(nèi)的八種毒性指標(biāo)，得出了毒物濃度有脫氫酶活性之間的曲線關(guān)系。這一方法對(duì)于水質(zhì)管理者以及野外工作者十分有效，畢竟安全是首要的，野外生存時(shí)一定要保證所飲用的水源的安全，這其中的重要性不言而喻。

3.3土壤污染情況的檢測(cè)

隨著工業(yè)發(fā)展，土壤也不可避免的受到了工業(yè)廢水、化工垃圾、農(nóng)藥殘留的影響，受到了一定的污染。而脫氫酶活性測(cè)試可以用來(lái)檢測(cè)土壤中諸多污染物的數(shù)量以及對(duì)土質(zhì)的影響。例如Oneil就研究了選取的土壤所含的鋅、銅、鎳等重金屬的含量并對(duì)土質(zhì)進(jìn)行了評(píng)估，表明脫氫酶在研究土壤的重金屬污染這一塊的重要作用。除此之外，包括樹(shù)木毒性測(cè)試、對(duì)城市垃圾進(jìn)行毒性測(cè)試評(píng)估以分類(lèi)、土質(zhì)的改善方面，這一方法都有諸多作用，是檢測(cè)的重要標(biāo)志。

四、 結(jié)語(yǔ)

在生物體內(nèi)，脫氫酶是十分重要的參數(shù)，其活性更能夠反應(yīng)生物體內(nèi)各項(xiàng)微生物的活性，而利用這一特點(diǎn)，其利用領(lǐng)域十分廣闊，不僅是土壤、水質(zhì)，更多擴(kuò)展到更多領(lǐng)域，對(duì)于它的研究將能夠顯著提高環(huán)境保護(hù)中監(jiān)測(cè)的效率。

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作者簡(jiǎn)介：孔偉威，出生年月：1980.10，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：山東濟(jì)寧市，當(dāng)前職務(wù)：副科，當(dāng)前職稱(chēng)：中級(jí)，學(xué)歷：本科，研究方向：環(huán)境監(jiān)測(cè)