探析環境檢測中現代生物技術的應用

黃春娥

摘 要：生物技術對提高環境檢測的精度和靈敏度具有重要的意義。通過對幾種生物技術進行介紹，分析其在環境檢測中的具體應用。

關鍵詞：環境檢測；生物技術；酶；污染物

中圖分類號：X830.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0154-02

生物技術主要是以DNA技術為先導，包括細胞工程技術、生物酶技術、蛋白質工程技術和生物修復技術等。由于生物技術具有效益高、開發周期短等優勢，因此從21世紀70年代開始，就被廣泛地應用于高新技術企業、工業和食品行業中。此外，生物技術在環境檢測中也發揮著重要的作用，是目前我國環境檢測中常用的技術手段。

1 PCR技術及其在環境檢測中的應用

PRC技術指的是聚合酶鏈式反應，它能夠在體外合成特異性的DNA片段，實現擴充基因DNA和RNA片段的功能，是克隆技術的發展和延伸。該技術具有以下幾個特點：①操作非常簡單。隨著科技的發展，PRC技術可以利用DNA聚合酶在DNA擴增儀上進行操作，整個過程只需加入一次酶便可。②反應非常迅速。在20～30個周期內，目的DNA的數量就能成百萬倍的擴增，整個過程只需要幾個小時。③靈敏性極高。只需要利用一根頭發、單體細胞或者是一個精子就可實現對DNA定型。④特異性較強。由于PCR技術使用的酶具有耐高溫性，所以其特異性較強。

PRC技術在環境檢測中的應用表現在以下三方面：①PRC技術逐漸取代了傳統的分離培養檢測法，并能夠對外部環境的有害生物和致病細菌進行準確的檢測，提高了環境檢測的效率。②對水中的病原微生物進行檢測。由于PCR技術具有較高的靈敏性，所以即使在濃度很低的水中，微生物病原體也能被檢測到。③對水中嗜肺軍團桿菌的檢測。PCR技術要比傳統的檢測手段更加標準，檢測的靈敏度也更高。使用PCR技術檢測的結果可以為水質的評價提供可靠的依據。PCR 技術經過不斷的發展和完善，有可能以其獨特的優勢取代現有的水細菌學檢測方法成為一種常規檢測手段。

2 生物傳感器在環境檢測中的應用

隨著科技的發展，各學科之間的相互融合使得現代生物技術逐漸被應用于環境檢測領域，形成了生物檢測技術。生物傳感器是一種將生物反應轉化成電信號的機器，它以固定化酶技術和固定化細胞核技術為基礎，并設置相應的生物識別元件對生物反應的過程和規律進行識別，然后將其轉換成可以被人們正常識別的電信號。生物傳感器的工作原理就是使生物組分和待測的環境對象發生反應，并利用電子組分將反應的過程轉換為可以被測量的電子信號。

生物傳感器使用生物分子識別被測目標，然后通過信號系統將生物分子所發生的物理或化學變化轉化為相應的電信號，并將電信號輸出、放大，從而得到檢測結果。生物傳感器技術是建立在固定化細胞和固定化酶技術基礎之上的一項技術，它可以測定水環境中的BOD、酚、農藥殘留、NO3—，大氣環境中的SO2、NOX和其他環境檢測中的指標，例如土壤重金屬、內分泌干擾物、有機污染物的持久性和水體富營養化等。

3 生物芯片技術在環境檢測中的應用

生物芯片是一種微型的生物化學分析系統，利用微電子技術和微加工技術在固相介質（例如玻璃片、硅片、凝膠、塑料片、尼龍膜）表面固定生物探針分子，就構成了生物芯片。利用生物芯片可以快速、準確地檢測DNA、蛋白質、細胞等生物的組分。利用生物芯片還能夠快速地檢測出對環境造成污染的生物和有機化合物，這對保護環境具有重要的意義。環境檢測主要包括對水質、空氣質量、食品、藥物和添加劑等物質的檢測。利用生物芯片可以同時檢測出多種對環境造成影響的物質或檢測出對人體造成危害的致病細菌。

由于生物芯片技術具有微型化、自動化和智能化等特點，因此其被廣泛應用在環境檢測中。生物芯片上有大量的分子微陣列，能夠縮短對大量生物分析的時間。與傳統的檢測方式相比，生物芯片技術大大地提升了環境檢測的效率。生物芯片有很多種，可以對不同的環境進行檢測。

按照固定探針的不同，可以將生物芯片分為蛋白質芯片、基因芯片和組織芯片。按照工作原理的不同，可以將生物芯片分為生物傳感芯片、通道型微陣列芯片和元件型微陣列生物芯片。另外，如果芯片上的固定分子為DNA，可以將其稱為DNA芯片；如果固定分子是蛋白分子，可以將其稱為蛋白芯片。

4 生物酶技術在環境檢測中的應用

生物酶技術也在環境檢測和環境保護中得到了廣泛的應用。生物酶技術包括生物酶抑制技術和生物酶免疫測定技術，下面具體說明這兩種生物酶技術在環境檢測中的應用。

生物酶抑制技術是指由于環境污染物對特定的酶具有抑制作用，因此對其進行檢測時，可以加入酶催化后的顯色劑，通過顯色劑有無顯色和顯色的程度來判斷反應酶是否受到抑制或抑制的程度，這樣就能夠判斷被測環境中是否存在污染物以及存在的量。由于土壤酶的活性會受到重金屬的影響，因此可以利用土壤酶的各項指標對重金屬污染進行準確的判斷。隨著生物技術的發展，酶的開發、制備技術都已經相當成熟，成本也在逐漸地降低，這就給利用生物酶抑制技術進行環境檢測提供了良好的條件。另外，利用生物酶抑制技術能夠有效降低檢測的錯誤率，提升檢測的靈敏度。

生物酶免疫技術綜合了免疫技術和生物技術的特點，是一門新興的技術。該技術依據抗原和抗體之間的相互反應來實現對環境的檢測。在環境檢測過程中，將環境中的污染物作為抗原，并從動物身上提取特異性的抗體，保證抗體能在動物的體外與抗原發生反應，然后將特定的酶當作示蹤物，通過酶來反映抗原與抗體之間的反應情況。在生物酶免疫技術中，酶聯免疫吸附測定技術是應用最為廣泛的技術，利用這種測定技術配合先進的光學儀器進行測定，不僅能夠保證測定的準確性，還大大提高了測定的效率。目前，國內外已經開發出建立在顯色反應基礎上的酶片、 酶標簽等速測產品。其中，酶片具有便攜、 易操作的優點，且能夠快速地檢測出農作物上的一些農藥殘留。

5 結束語

隨著科技的發展，生物技術被逐漸應用到各個領域中。在環境檢測中，利用生物技術能夠準確地反映出環境污染的程度，對環境保護具有很重要的意義。各學科之間的相互融合使生物技術在環境檢測中的應用也逐漸向著多元化、智能化方向發展。由于我國環境檢測中的生物技術應用還處于起步階段，因此還需要廣大生物技術人才共同努力，為我國的環境檢測提供有力的技術支持。

參考文獻

[1]酈懷秀.現代生物技術在環境檢測中的應用[J].城市建設，2013（14）.

〔編輯：王霞〕endprint