生物體微塑料提取方法比選研究

吳文楠,高俊敏,沈 茜,姚力芬,安立會

生物體微塑料提取方法比選研究

吳文楠1,2,高俊敏1,沈 茜2,姚力芬2,安立會2*

(1.重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室,重慶 400045；2.中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險評估國家重點實驗室,北京 100012)

微塑料(<5mm)在淡水、海洋以及陸生生物體內(nèi)被廣泛檢出,但由于提取方法不一致,限制了現(xiàn)有數(shù)據(jù)之間的可比性.本研究比選了4種消解方法對魚胃等7種組織的消解效率,并通過顯微鏡檢查、重量、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和拉曼光譜綜合評估不同提取方法對10種環(huán)境微塑料形態(tài)、重量和光譜特征的影響.結(jié)果顯示,消解效率依次為10%KOH>RIPA組織裂解液＋蛋白酶K>蛋白酶K>30%H2O2.另外,4種消解處理后PA(聚酰胺)顆粒重量均顯著增加,H2O2處理后PU(聚氨酯)顆粒顏色略有變化,可生物降解塑料溶于10%KOH,而其他塑料處理前后重量和形態(tài)均未變化;4種消解處理前后所有塑料的紅外光譜與拉曼光譜均未發(fā)生改變.綜合以上,推薦以10%KOH為消解液,50℃、180r/min溫育振蕩6h作為分離提取生物組織微塑料的首選方案.

微塑料；生物；分離；消解效率；10%KOH

微塑料是指直徑小于5mm的塑料顆粒[1-2],其來源可分為原生微塑料和次生微塑料.原生微塑料是指向產(chǎn)品中直接添加的塑料顆粒,包括制造塑料制品的顆粒以及化妝品、去角質(zhì)產(chǎn)品、家用產(chǎn)品等中含有的微珠;次生微塑料是指進(jìn)入環(huán)境的大塊塑料在光照射老化、生物破碎、機(jī)械磨制等作用下破碎成尺寸更小的塑料顆粒[3-6].微塑料與餌料生物尺寸相近,一旦被生物攝食后,可能會堵塞消化道,阻礙生物攝食并對消化道組織產(chǎn)生病理損傷[7-8].因此,2015年微塑料污染被第二屆聯(lián)合國環(huán)境大會列入環(huán)境與生態(tài)科學(xué)研究領(lǐng)域的第二大科學(xué)問題.為揭示環(huán)境微塑料對生物體健康影響及其潛在生態(tài)風(fēng)險,急需建立分離提取生物體微塑料的可靠方法.

目前,提取生物組織中微塑料的方法有直接觀察法[9-10]、酸消解(HNO3、HClO4)[11-12]、堿消解(KOH、NaOH)[2,11]、強(qiáng)氧化劑消解(H2O2、NaClO)[13-15]和酶消解(蛋白酶K、Corolase 7089(AB酶))[11-12].其中,由于生物消化道內(nèi)存在大量內(nèi)容物,直接觀察法在顯微鏡下很難確認(rèn)微塑料[10],并且纖維和顆粒也易被泥沙、胃容物等掩蔽造成丟失或遺漏,而僅憑主觀判斷是否為微塑料也缺乏科學(xué)性[16].國際海洋考察委員會(ICES)[17]曾推薦了1種由HNO3和HClO4(4:1)混合物組成的酸性消解程序,但HNO3等強(qiáng)酸會破壞某些聚酰胺和聚氨酯類塑料[11-12,18-19],導(dǎo)致分析結(jié)果不能真實反映環(huán)境真實情況,不同監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的科學(xué)價值無法體現(xiàn),限制了不同處理方法之間獲取數(shù)據(jù)的可比性.

為充分發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)價值、加強(qiáng)監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的可比性,本研究擬探索一種經(jīng)濟(jì)高效且耗時較短的微塑料提取方案,既能滿足完全消解魚、貝等生物組織的要求,又不破壞塑料材質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和光譜特征.在已有研究基礎(chǔ)上,又通過分析4種消解液對不同生物組織的消解效率,評估4種提取方法對塑料材質(zhì)的形態(tài)和重量的影響,并通過比較其對塑料光譜特征的影響以期提出一種能夠快速分離提取生物體內(nèi)微塑料顆粒的方案,為開展環(huán)境微塑料相關(guān)研究奠定方法學(xué)基礎(chǔ).

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器:生物體視顯微鏡(M165FC,德國Leica公司),變頻搖床(BHWY-211,寧波海曙賽福實驗儀器廠),電子分析天平(XS105DU,瑞士Mettler Toledo),真空抽濾系統(tǒng)(GM-0.33A,天津津騰公司).

試劑:NaCl(分析純),H2O2(30%),KOH(分析純),ZnCl2(分析純)購于國藥化學(xué)試劑(北京)有限公司,RIPA裂解液(50mmol/L Tris(pH 7.4), NaCl (150mmol/L), Triton X-100(1%),脫氧膽酸鈉(1%),十二烷基硫酸鈉(0.1%))購自Sigma-Aldrich,蛋白酶K溶液(20mg/mL)購自上海生物工程有限公司.

1.2 材料采集

本研究選擇了9種常見塑料材質(zhì)顆粒(Goodfellow公司)和當(dāng)前市場上1種可生物降解保鮮袋(新疆康潤潔環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?進(jìn)行測試,9種塑料顆粒包括:乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA,(4.82±0.23)mm),高密度聚乙烯(HDPE,(4.74± 0.27)mm),低密度聚乙烯(LDPE,(4.43±0.21)mm),聚酰胺(PA-6, (2.80±0.25)mm),聚碳酸酯(PC, (3.81± 0.16)mm),聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET, (4.46±0.36) mm),聚丙烯(PP,(4.07±0.50)mm),聚苯乙烯(PS,(3.73± 0.24)mm),聚氨酯(PU,(3.72±0.39)mm).可生物降解保鮮袋為PLA+PBAT,(3.94±0.34)mm.

1.3 消解液對生物組織的消解效率

將由北京市朝陽區(qū)某農(nóng)貿(mào)市場購買的新鮮鰱魚和白蛤,解剖分離鰱魚肌肉、肝臟、胃腸和鰓以及白蛤整個軟體部,去除內(nèi)含物后用超純水清洗3次,自然陰干并備用.分別稱取鰱魚肌肉(5.00±0.01) g、胃(5.00±0.01) g、腸(5.00±0.01) g、肝臟(3.00±0.01) g、鰓絲(2.00±0.01) g、鰓弓(2.00±0.01) g以及白蛤軟體部(4.48±1.47g)并剪碎,按照下述方法加入消解液:方案A,按1:30(重量體積比,g/mL)加入對應(yīng)體積的KOH(10%,/)溶液[4];方案B,按1:30(重量體積比,g/mL)加入對應(yīng)體積的H2O2(30%,/)溶液[14];方案C,按1:30(重量體積比,g/mL)加入對應(yīng)體積的超純水,再按1:90(重量體積比,g/μL)加入蛋白酶K(20mg/mL)[11];方案D,按1:30(重量體積比,g/mL)加入RIPA組織裂解液,再按1:90(重量體積比,g/μL)比例加入蛋白酶K(20mg/mL)[20].將消解體系(每組3個平行)置于恒溫箱中震蕩6h [(50.0±0.1)℃,180r/min],然后將消解液用5μm尼龍濾膜過濾,經(jīng)充分吸水干燥后稱濾膜總重.按照式(1)[4]計算消解效率(%,DE).

式中:F為消解處理后濾膜的重量,g;F為消解前100片濾膜的平均重量,g,BO為處理生物樣品重量,g.

1.4 塑料材質(zhì)的消解與提取

利用以上4種消解液處理10種塑料材質(zhì)顆粒,即將塑料顆粒(=30)完全浸入30mL消解液,在50℃下恒溫震蕩處理6h,每個處理設(shè)置3個平行.其中包括9種未著色的顆粒狀塑料顆粒:EVA, LDPE, HDPE, PA-6, PC, PUR, PP, PET, PS以及1種塊狀可生物降解塑料.待實驗結(jié)束后,將消解液過5μm不銹鋼濾膜,然后將濾膜置于50mL玻璃3角瓶,并加入30mL的ZnCl2溶液(>1.50g/mL).室溫下超聲20min,倒出上清液備用.重復(fù)上述浮選過程3次,并將所有上清液過5μm尼龍濾膜,顯微鏡下觀察計數(shù).根據(jù)式(2)計算回收率(%,r),其中2為消解后塑料顆粒數(shù),1為消解前加入塑料顆粒數(shù)(1=30).處理前后的塑料顆粒使用便攜式數(shù)碼顯微鏡(#44302-A,星特朗)測量塑料粒徑并拍照存檔.

1.5 鑒定及光譜分析

將處理前后的塑料顆粒通過衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)和顯微共焦激光拉曼光譜分析:將塑料樣品直接置于ZnSe晶體上,使用傅里葉變換紅外光譜儀(Nicolet 6700,美國Thermo公司)分析,檢測器是DLaTGS KBr,光譜分辨率4cm-1,掃描次數(shù)64次,波數(shù)650~4000cm-1;另外,將塑料顆粒置于顯微共聚焦激光拉曼光譜儀(Renishaw inVia,英國雷尼紹公司)分析,激光波長785nm,功率<10mW,50×長焦物鏡,光柵1200l/mm,曝光時間10s,波數(shù)120~3200cm-1.通過比較消解前后拉曼光譜和傅里葉變換紅外光譜特征,評估4種方案對塑料材質(zhì)光譜特征的影響.

1.6 實驗的質(zhì)量控制

所有材料及裝置包括玻璃器皿、抽濾裝置、解剖工具等使用前均用超純水沖洗3次,在不使用時立即用鋁箔覆蓋以減少空氣污染.所配制4種消解液均用1μm的玻璃微纖維濾膜過濾后使用.每種處理各設(shè)置3個空白對照確保實驗質(zhì)量.

1.7 統(tǒng)計分析

使用SPSS 24.0軟件和R軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,檢驗樣品消解效率數(shù)據(jù)的方差同質(zhì)性,并相應(yīng)地選擇參數(shù)或非參數(shù)測試,使用正態(tài)方差(ANOVA)或非參數(shù)Steel-Dwass test檢驗以分析4種提取方案消解效率的差異,用成對樣本檢驗分析4種提取方案消解前后塑料顆粒質(zhì)量的差異,<0.05視為具有顯著性差異.

2 結(jié)果與討論

2.1 消解效率

4種消解液對不同生物組織表現(xiàn)出不同的消解效率(圖1).方案A能夠消解實驗用各種生物組織,平均消解效率高達(dá)(97.63±4.09)%,尤其對魚胃、腸以及白蛤軟體部的消解效率更是高于99%.消解后生物組織沒有明顯殘留,消解液過濾時沒有明顯堵塞濾膜.Karami等[21]研究表明,10%KOH在40℃條件下溫育48~72h即可有效消解魚組織,消解效率大于95%,但本研究在將溫度提高至50℃后消解6h,各種生物組織的消解率就可達(dá)97%以上,說明提高消解溫度能夠加速生物組的消解速度.方案B對7種生物組織的平均消解效率僅為(65.95±14.93)%,并且反應(yīng)過程中釋放大量氣泡,而殘留的生物組織會堵塞濾膜,后期抽濾時間明顯延長.其他研究也發(fā)現(xiàn)了相似的現(xiàn)象,如孫浩然[22]在室溫下使用H2O2消解魚體消化道組織,也發(fā)現(xiàn)組織消解不完全并且產(chǎn)生大量氣泡;Karami等[21]分別在室溫和40℃下用35%H2O2消解生物組織96h后,均發(fā)現(xiàn)有部分生物組織殘留.方案C(蛋白酶K)對于魚肌肉、肝臟、腸以及白蛤軟體部組織的消解效率大于90%,但對魚胃、鰓弓等組織的消解效率卻低于60%,各組織的平均消化效率僅為(82.65±18.72)%,表明單一的蛋白酶消解液對部分生物組織并不適用.與方案C相比,方案D對各生物組織的平均消解效率為(92.94±11.17)%,要高于單一蛋白酶K的消解效率.其中對魚肌肉、肝臟、腸、鰓以及白蛤軟體部等組織的消解效率也是高達(dá)(99.06±0.05)%,與Karlsson等[23]利用蛋白酶消解液消解褐鱒()胃腸道、糞便物質(zhì)以及貽貝軟組織結(jié)果相似.Catarino等[11]在60℃下利用Corolase酶消解貽貝軟組織的消解效率近100%,本研究使用蛋白酶消解白蛤軟組織消解效率也高達(dá)(99.31±0.47)%.但方案D對魚胃組織的消解效率僅為(71.00±5.62)%,消解后溶液中仍有明顯的組織殘留,說明酶與緩沖液的組合并不適用于各種組織.

圖1 4種消解液的消解效率

將4種方案的消解效率檢驗方差齊性后進(jìn)行Steel-Dwass檢驗(補(bǔ)充材料表S1),方案A(10%KOH)和方案D(RIPA組織裂解液+蛋白酶K)的消解效率顯著優(yōu)于方案B(30%H2O2)(<0.05),方案A與方案C(蛋白酶K)的消解效率有差異但不顯著(0.10>> 0.05),其余各組之間的消解效率差異均不顯著(> 0.05).因此,方案A(10%KOH溶液)在50℃、180r/min溫育振蕩6h對各生物組織的消解效率最優(yōu),可以作為消解生物組織的首選方案.方案A和方案D的消解效率差異不顯著(>0.05),方案D也能消解大部分生物樣品,可以作為消解生物組織提取微塑料的備選方案.

表1 消解液對9種塑料材質(zhì)重量影響(%)

注:√:無變化; *:<0.05.

2.2 不同消解液對塑料材質(zhì)的影響

2.2.1 消解液對塑料重量影響 由于可生物降解保鮮袋重量較輕(接近分析天平稱量下限),故而不對其進(jìn)行稱重,其他9種塑料顆粒經(jīng)4種消解處理和密度浮選后,所有塑料全部回收,回收率均為100%.經(jīng)配對檢驗,聚酰胺(PA) 重量顯著變化(<0.05),方案A、B、C、D分別增加(3.74±0.80)%,10.02±1.94%, (7.12±0.25)%,(7.12±0.31)%,這可能是由于PA分子結(jié)構(gòu)中含有親水性的酰胺基,其表面具有很強(qiáng)吸附能力而吸附消解液成份[24].其他8種塑料材質(zhì)經(jīng)4種消解液處理后重量無顯著變化(>0.05)(表1).

Dehaut等[4]將塑料加入10%KOH溶液在室溫(21±2)℃下溫育3周后未發(fā)現(xiàn)重量變化,與本研究結(jié)果基本一致,但將塑料加入同為堿性消解液的NaOH(10M)在60℃下溫育24h,醋酸纖維和PC幾乎完全溶解,PET重量也減少約50%.Ender等[25]使用飽和KOH溶液處理后EPS和PTFE溶解.以上研究說明高濃度堿會引起塑料材質(zhì)溶解.Avio等[18]發(fā)現(xiàn)尼龍纖維可被35%HNO3完全溶解,而PET和HDPE顆粒也被部分溶解,回收率僅為4%,因此強(qiáng)酸也不適合用于提取塑料.Roch等[26]通過先加入一定體積NaOH溶液(1mol/L),隨后加入3~4倍體積的濃硝酸(65%)共同處理,可快速消解生物組織,但消解后PA完全溶解,PET重量減少(15.8±3.3)%,并且PET和PVC顆粒顏色也發(fā)生了變化,說明高濃度強(qiáng)酸如HNO3、HCl以及高濃度強(qiáng)堿如NaOH等均不適用于生物體微塑料的提取.另外,當(dāng)前監(jiān)測環(huán)境微塑料結(jié)果多以單位體積或重量中微塑料的個數(shù)表征環(huán)境微塑料的污染現(xiàn)狀,而Simon等[27]提出可用單位體積或重量環(huán)境介質(zhì)中微塑料重量反映環(huán)境微塑料污染水平,這時就需要考慮微塑料吸附環(huán)境物質(zhì)后對微塑料重量的潛在影響,以免放大微塑料污染水平.

表2 消解液對10種塑料尺寸的影響(%)

注:√: 尺寸變化小于1%; ×:全部溶解.

2.2.2 消解液對塑料顆粒形態(tài)的影響 對測試的10種塑料材質(zhì),可生物降解塑料在10%KOH處理后完全溶解,PU顆粒經(jīng)H2O2處理后表面由無色透明變?yōu)闇\黃色,而其它塑料材質(zhì)表觀均無明顯變化,而Li等[28]也發(fā)現(xiàn)30%H2O2處理會導(dǎo)致塑料顆粒變色.目前微塑料分離篩選主要依賴鏡下分選后再進(jìn)行光譜分析,并且塑料顆粒顏色也是一種表征結(jié)果的指標(biāo),因此顏色的變化可能會影響現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)之間的綜合對比.

對于消解前后塑料平均粒徑變化(表2),不同方案消解處理后,粒徑變化增減不一,經(jīng)方案A處理后PA和PU塑料粒徑分別減少(1.45±0.70)%和(1.43± 0.64)%,而PET尺寸反而增加(1.54±1.29)%;方案B處理后,LDPE尺寸下降(1.42±1.93)%,而

PET粒徑增加了(1.82±1.98)%;方案C處理后,HDPE、PA、PU粒徑均有不同程度減小,但均小于3%;方案D處理后,PU和生物可生物降解保鮮袋分別減小了(3.83± 1.10)%和(1.11±0.78)%,其余各種處理對塑料顆粒尺寸無明顯影響(￡1%).總體上看,除可生物降解塑料外均無明顯溶解現(xiàn)象,各種消解液處理后塑料的尺寸變化均小于5%,處于可接受水平.PA塑料經(jīng)處理后重量顯著增加,但塑料尺寸卻沒有明顯增加,說明并未因吸附消解液而發(fā)生膨脹.同樣, Roch等[26]利用堿和酸混合消解后,EPS顆粒的表面積顯著下降,LDPE,PET,PVC-P和PVC-U顆粒表面積顯著增加.本研究中PET等表面積也略有增加.由于PET材質(zhì)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能,如較強(qiáng)的抗蠕變性、耐疲勞性、耐摩擦性,尺寸穩(wěn)定性好,因此消解處理后粒徑變化更可能是由于消解前后測量顆粒粒徑位置差異導(dǎo)致的隨機(jī)誤差.

圖2 HDPE塑料樣品消解前后紅外光譜特征

2.2.3 傅里葉紅外光譜特征 塑料顆粒經(jīng)4種方案處理前后傅里葉紅外光譜僅略有變化,但特征峰未發(fā)生變化(圖2,補(bǔ)充材料圖S1-S9).EVA顆粒經(jīng)方案D處理后,1739.39cm-1峰相對強(qiáng)度降低,并且1371.11cm-1處峰消失,1239.99cm-1峰位置發(fā)生改變,這種變化可能表明聚合物結(jié)構(gòu)的降解包括聚合物鏈的重排和聚集[29].LDPE顆粒經(jīng)方案B處理后,1563.10cm-1處峰位置發(fā)生微小改變,且有增加雜質(zhì)峰;方案C處理后1563.10cm-1處峰消失, 1637.92cm-1處峰位置發(fā)生改變;方案D處理后1563.10cm-1處峰消失,1637.92cm-1處峰相對強(qiáng)度降低.PC顆粒經(jīng)方案A處理后,1638.07cm-1峰相對強(qiáng)度降低,3268.46cm-1處峰消失;經(jīng)方案B處理后1561.38,3268.46cm-1處峰消失;經(jīng)方案C處理后1561.38,1638.07,3268.46cm-13個峰消失.PS經(jīng)方案D處理后3268.46cm-1處峰消失,1281.94cm-1峰位置改變.對于PP,方案C處理后367.87cm-1峰位置發(fā)生變化.經(jīng)方案D處理后,1367.87cm-1峰相對強(qiáng)度降低,1241.25cm-1峰消失,1281.94cm-1峰偏移;另外,經(jīng)消解處理后多組材質(zhì)增加了3185cm-1C—H和1745cm-12處峰,分別對應(yīng)伸縮振動(—CH2—)和羰基(—C=O—),在多組樣品處理后1634cm-1峰增加或消失,對應(yīng)為雙鍵(C=C)的伸縮振動[29].

圖3 HDPE塑料樣品消解前后拉曼光譜

由上可知,經(jīng)過4種不同消解液處理后,塑料紅外譜圖發(fā)生的變化可能是塑料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了細(xì)微變化(如聚合鏈置換和聚合),但主要特征峰形和指紋峰并未發(fā)生改變.通過與標(biāo)準(zhǔn)光譜圖數(shù)據(jù)庫檢索比對,仍可準(zhǔn)確識別塑料顆粒材質(zhì).有研究表明[16,26,30],即使HNO3等強(qiáng)酸性消解液會溶解塑料,但對消解后殘留塑料顆粒進(jìn)行FT-IR光譜分析,仍可準(zhǔn)確識別顆粒材質(zhì).Collard等[16]評估了9%NaClO、65%HNO3和CH3OH對微塑料的降解作用,結(jié)果表明塑料雖發(fā)生一定程度溶解,但光譜特征分析結(jié)果顯示聚合物化學(xué)成分并未受到影響.Avio等[18]使用15%H2O2消解高分子聚合物,結(jié)果發(fā)現(xiàn)消解后PE紅外光譜與標(biāo)準(zhǔn)譜圖匹配率為93%,PS的匹配率高于87%,說明塑料材質(zhì)的化學(xué)特性未受到影響.因此消解處理后塑料材質(zhì)即使發(fā)生輕微溶解或變形,仍可通過紅外光譜特征準(zhǔn)確識別塑料顆粒材質(zhì).

2.2.4 拉曼光譜特征 與處理前相比,4種消解液處理后9種塑料材質(zhì)(生物降解塑料發(fā)生溶解)的拉曼光譜強(qiáng)度均略有改變(圖3,補(bǔ)充材料圖S10-S16).這可能有2個原因:一是顆粒在形態(tài)、粗糙度或取向方面的不均勻性導(dǎo)致光譜強(qiáng)度波動[31],二是由于塑料材質(zhì)在化學(xué)處理后聚合物分子改變所導(dǎo)致[16].除了光譜強(qiáng)度發(fā)生變化,還有1些峰消失或發(fā)生偏移,如EVA經(jīng)方案D處理后627.302cm-1峰消失, 1416.86cm-1峰相對強(qiáng)度增加,1438.78cm-1峰相對強(qiáng)度降低;HDPE經(jīng)方案D處理后,1415.82和2882.61cm-1處峰的相對強(qiáng)度降低;LDPE經(jīng)方案B蛋白酶K處理后,1061.96,1127.60,1294.10和2882.61cm-14個峰發(fā)生了偏移,但均能與處理前的譜圖實現(xiàn)正確匹配.同樣,Enders等[25]用拉曼光譜分析酸處理后的塑料顆粒光譜特征,發(fā)現(xiàn)盡管塑料顆粒表面形態(tài)發(fā)生變化,但拉曼光譜并未顯示出明顯的可見變化.

2.3 提取生物體微塑料流程建議

在實際操作中,各類環(huán)境生物樣品腸胃組織中常常會存在泥沙等無機(jī)顆粒物(如梭魚腸道中會有大量泥沙),難以通過消解完全去除,就會影響后續(xù)微塑料的識別和鑒定.基于本研究結(jié)果,初步提出在分離提取生物組織中微塑料的具體流程,包括樣品前處理、樣品消解、密度浮選分離、顯微鏡檢查和鑒定分析(圖4).對于提取環(huán)境微塑料材質(zhì)鑒定,由于拉曼光譜易受到熒光干擾,具有低信噪比等缺點[32-33],因此建議有較強(qiáng)熒光背景干擾時,首先用傅里葉紅外光譜的不同模式開展微塑料材質(zhì)分析.

圖4 提取生物體微塑料推薦實驗流程

3 結(jié)語

本研究結(jié)果表明,10%KOH溶液對7種生物組織消解能力較好,平均消解效率大于97%;H2O2和蛋白酶K消解后,魚胃、鰓等生物組織仍有大量殘留,消解能力不能滿足后續(xù)分析要求;RIPA組織裂解液與蛋白酶K對魚胃組織的消解能力較低,也不適于處理所有生物組織樣品;此外10%KOH會溶解生物降解塑料,4種消解方案對其他常見塑料的尺寸和形態(tài)特征以及光譜特征均未見明顯影響,綜合以上,建議10%KOH溶液作為分離提取生物組織中環(huán)境微塑料的首選方案.

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Comparison of microplastic extraction methods from organisms.

WU Wen-nan1,2, GAO Jun-min1, SHEN Qian2, YAO Li-fen2, AN Li-hui2*

(1.Key Laboratory of the Three Gorges Reservoir Region’s Eco-Environment, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045, China；2.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)., 2019,39(10)：4343~4349

Microplastics (<5mm) have been detected in freshwater, marine and terrestrial organisms widely, however, no harmonized method is available which limited the scientific value for these existing investigation data. The present study aimed to compare four kinds of digestion solutions for microplastic isolation from fish and clam tissue, and then to evaluate the effects on 10 kinds of typical plastics of four kinds of digestion solutions by using a group of indicators, including morphological observation, quality change, fourier transform infrared spectroscopy and Raman spectroscopy characteristics. The results showed that the digestive efficiencies (%) were followed as the order: 10%KOH > RIPA tissue lysate + Proteinase K > Proteinase K > 30%H2O2. In addition, PA particle quality increased after treatments, and PU particle colour slight changed after H2O2treatment. Interestingly, the biodegradable plastic particles were soluble in 10% KOH completely. As expected, the infrared spectrum and Raman spectrum of plastic particles did not change before and after treatments, and the plastic particles could be identified based on their spectrum, except for the biodegradable plastic. As a conclusion, the treatment method of 10% KOH at 50°C and 180r/min incubated for 6hours will be recommended as the preferred method for microplastic isolation from biological tissues.

microplastic；organism；isolation；digestion efficiency；10%KOH

X502

A

1000-6923(2019)10-4343-07

吳文楠(1996-),女,重慶江津人,重慶大學(xué)碩士研究生,主要從事環(huán)境科學(xué)研究.

2019-04-06

國家自然科學(xué)基金資助項目(21577137);國家重點研發(fā)計劃(2016YFC1402206)

* 責(zé)任作者, 研究員, anlhui@163.com