微囊藻毒素化学分析方法研究进展

第27卷第2期

2018年6月吉林农业科技学院学报Journal of Jilin Agricultural Science and Technology University Vol. 27 No. 2Jun. 2018

微囊藻毒素化学分析方法研究进展

刘群

摘要:微囊藻毒素是蓝藻暴发时高频率、大面积出现的危害性强的一类蓝藻毒素，具有遗传性质毒性，且有致

癌毒性。微囊藻毒素对人类饮水安全产生威胁，对人类健康也产生严重安全隐患，因此综合微囊藻毒素的检测

方法，具有十分重要的现实意义。本文对目前分析检测微囊藻毒素的方法和成果进行综合分析，着重评述了化

学方面的检测方法，并对其优劣进行综合评价，并对未来研究的趋势进行了展望。

关键词:微囊藻毒素;化学分析;研究进展

基金项目:2017年安徽三联学院校级平台（护理及基础医学研究中心）基金重点项目（PTZD2017010)

收稿日期=2017-11-24 文章编号：1674-7852(2018)02-0018-03

作者简介:刘群，安徽三联学院讲师，硕士，研究方向:环境友好化学、新型催化剂。（合肥230062 )

1微囊藻毒素结构及性质

微囊藻毒素简写为MCs )，是带有特征的共轭二烯芳香族氨基酸支链的一类环状七肽化

合物，主要由淡水藻类铜锈微囊藻(McrocyW b

)产生，其他很多种类的微囊藻也可以产生，如颤藻属（論ria )、鱼腫藻属(如〇^阶《)等[1]。

MCs 的结构如图1所示，其中X ，Z 为两种可变的L -氨基酸。由于X 和Z 的不同，藻毒素有100多种 异构体，其中存在最普遍、含量相对较多且毒性较大的是M C - LR、M C - R R 和M C - YR [2] (L 、R 、Y 分别代 表亮氨酸、精氨酸、酪氨酸）。有毒性的蓝藻主要有以下几种，微囊藻（Wcrocp 心）、鱼

腥藻浮 丝藻(Ph —

)等，产生微囊藻毒素、拟柱胞藻毒素等众多毒素[3]，M C - L R 是MCs 中最为常见、已知

毒性最强、危害最大的一种，其半致死剂量（LD 50)仅为5(Vg /kg [4]。

由图1可见，虽然微囊藻毒素的结构相似，

254 nm )时，微囊藻毒素可被迅速降解[5]。目

前我国许多湖泊、水库等大中型水体都发现含有微囊藻毒素[6]，这些被污染的水体大多还作为饮用水源， 对饮水人群构成了潜在的健康危害。流行病理学调查研究表明，人体如果长期摄入微囊藻毒素，将具有潜 在的致癌可能[7]。微囊藻毒素是以动物肝脏为作用靶器官的一类肝毒素，并且能够特异性地抑制蛋白磷 酸酶活性从而诱发癌症等一系列病变，是世界各国广泛存在同时危害很大的一种蓝藻毒素。分析报告还 显示，MCs 与肠、胃等其他消化道器官肿瘤也有着千丝万缕的关系[8]。鉴于MCs 的极大危害，国际卫生组 织（WHO )建议将饮用水中的M C - L R 控制为1. 0 Kg /L [9]，我国新生活饮用水卫生标准（GB 5749 - 2006)的饮用水中MC -L R 限值也为1.0 ^g /L 。目前，富营养化是我国湖库面临的共性问题，藻类水华造 成的藻毒素污染严重威胁到湖库型饮用水源地的供水安全。因此，综合研究国内外微囊藻毒素的分析方 法，对人类的生存环境有着十分重要的意义，本文着重综合微囊藻毒素的化学分析方法的研究进展。但理化性质却不同。微囊藻毒素含苯环、共轭

双键等结构，化学性质相对稳定，一般条件下无

法去除，而侧链含羧基、氨基和酰胺基，在不同

的pH 条件下，会有不同的离子化倾向。由于

微囊藻毒素的正辛醇-水分配系数较小，在爆

发蓝藻期间M C -L R 的生物富集效应较小，微

囊藻毒素在阳光照射下依然能保持稳定，但暴

露于紫外线时即可被水解或失活，一般条件下，

当紫外线波长接近其吸收峰周围（即238〜

Microcystin LR R=CH ( CH3) 2 Microcystin RR R=CH 2CH2NHC ( =NH ) NH 2图1

微嚢藻毒素的结构

第2期刘群:微囊藻毒素化学分析方法研究进展2微囊藻毒素的分析方法

2.1微囊藻毒素的一般检测方法

表1微嚢藻毒素的检测方法

MCs检测方法

生物毒理检测

对动物注射给毒进行藻

毒素毒性的鉴定

主要化学分析方法

TLG

GG.HPLG

LG- MG.etc

19

主要生物化学

分析方法

ELISA

PPIA

免疫检测法等

由表1可见，目前，国内外关于微囊藻毒素的检测方法主要为三大类，此外，化学检测方法还有毛细管 电泳等检测方法，可以对其进行定量分析。下面将结合目前的分析手段，进行综合评述化学检测方法在微 囊藻毒素中的应用和发展。

2.2化学分析方法综合研究进展

目前薄层层析色谱（TLC)、化学分析方法主要有高效液相色谱（H P L C)、高效液相色谱-质谱联用(HPLC - M C)、气相-质谱联用（GC - M C)、毛细管电泳（C E)等方法，萃取-液相色谱、硅藻土吸附微囊 藻毒素等方法在进一步的研究发展中，几种分析方法的优势劣势分析如表2所示。

表2

化学检测方法优势劣势

HPLC对不同的毒素进行定性和定量样品需要预处理，缺乏标准品HPLC- MS快捷、检测灵敏度高，无需提纯处理实验成本较高

G G-M S准确、快速的对痕量M C进行定量分析技术含金量高、操作复杂

TLG灵敏度、分辨率高，易于操作无法高检出限、准确定量

2.2.1高效液相色谱分析法在化学分析方法中，HPLC是应用最为广泛的一种[1°]，是利用微囊藻毒素 的理化性质，对其进行定性分析和定量分析。因HPLC重现性好、准确度高和灵敏度高等优点，能对不同 的MCs同分异构体分析，研究集中在前处理(对样品）、色谱分析条件、淋洗液、洗脱液、SPE柱等。

如今，对微囊藻毒素的化学分析方法基本以Hamda方法[11]为参考依据，沈强等人[12]提出微囊藻毒素 的HPLC快速检测方法，建立了一种快速检测微囊藻毒素的检测体系，M C -RR，M C -L R的保留时间大大 缩短，在〇.4 - 100 ug/m L的浓度范围内线性关系良好。

龚黎明[13]利用梯度洗脱技术，根据流动相（甲醇和水）的不同配比，添加三氟乙酸(TFA)，优化高效液 相色谱法去检查分析环境样品中的微囊藻毒素的含量，通过实验表明，高效液相色谱法梯度洗脱法分析 MCs，时间短、灵敏度高，线性定量范围在0. 1〜5 mg/L。

高效液相法分析微囊藻毒素需要大型贵重仪器设备，检测过程比较耗时，分析时需MC标准物质，只能以M C- L R为参考物质，由于各个实验室的检测流程和分析条件的差异，对分析结果有一定的偏差和 影响，这也是HPLC分析MCS的缺点之一。

2.2.2高效液相色谱-质谱联用分析法液质联用（HPLC- MS)又叫液相色谱-质谱联用技术，综合了 液相色谱的分离系统和质谱的检测系统，在环境样品分析、食品分析和药物分析方面得到广泛的应用。此 法用于分析微囊藻毒素，可以有效的对含有多种藻毒素的样品进行有效分离和检测，因此在环境水质检测 时可以使用。

由于只有少数的藻毒素有与之相对应的标准品，如被检测的标准品为已知，可通过检测物的结构信息 对其进行定性分析，再对藻毒素定量分析时确保达到更高的精确度。

杨立新等[14]采用液质联用技术（UPLC - M S/MS)，建立了水样过0. 22 滤膜，直接进样测定自来水、地下水及地表水中8种有机污染物（草甘膦、呋喃丹、灭草松、莠去津、2，4 -滴、丙烯酰胺、微囊藻毒素 -R R和微囊藻毒素-LR)的分析方法。此法的优点是简便快捷、检测灵敏度高，无需提纯处理，直接进入 仪器分析，但是缺少各种微囊藻毒素的标准物质，实验成本较高。