發光細菌及其在環境、食品和飼料檢測中的應用

于娜

遼寧通正檢測有限公司 遼寧沈陽 110026

發光細菌檢測方法是一種快速、簡便、靈敏的新方法。同時，發光細菌是自然界中一種神奇的生物，由于它的發光特性，所以是一種天然標記物。發光細菌檢測法是一種簡便、快速的生物毒性檢測方法，它不僅能測定理化法測定的單因子指標，而且能快速、準確地測定環境綜合毒性指數，它具有理化法無法比擬的特點。

1 發光細菌介紹

（1）發光細菌的概念。在正常生理代謝條件下發光細菌可發射可見光。它和普通的細菌一樣微小，單個細菌發出的光肉眼根本看不見，在450-490 nm間熒光波長上可見[1]。目前已命名的發光細菌有18種，占絕大多數的是海洋發光細菌，海洋發光細菌大多依附于海洋動物生活。淡水發光細菌有霍亂弧菌和我國學者在青海湖裸鯉體內發現的青?；【?，Photorhabdus為陸地發光細菌[2]。

（2）發光細菌發光機理。發光機理的研究表明，不同種類的發光細菌的發光機理是相同的，是由特異性的熒光酶（LE）、還原性的黃素（FMNH2）、八碳以上長鏈脂肪醛（RCHO）、氧分子（02）所參與的復雜反應，大致歷程如下：

FMNH2+LE→ FMNH2·LE+O2→ LE·FM NH2·O2+RCH O→LE·FMNH2·O2·RCH0→LE+FM N+H2O+RCOOH+光

熒光素酶是生物體內催化熒光素或脂肪醛氧化發光的一類酶的總稱，細菌熒光素酶是含α、β兩個多肽亞基的單加氧酶，只有兩個亞基共存時才有活性。從不同海洋細菌中提取到的細菌熒光素酶其分子量差別較小。

2 發光細菌在環境、食品和飼料檢測中的應用

（1）環境檢測。利用發光細菌的發光強度作為指標來監測環境中的有毒物質越來越受到重視，發光細菌法已廣泛用于環境中的重金屬、抗生素、農藥等檢測，可分析空氣、土壤和水等樣品。以明亮發光桿菌T3變種作為測試菌，發現單一重金屬Hg2+、Cd2+與Cr6+對明亮發光桿菌的毒性有顯著的正效應，毒性從大至小依次為Hg2+、Cd2+和Cr6+，對明亮發光桿菌的EC50分別為0．044mg/L、6．05mg/L 和 30．65mg/L， 總 體 上，Hg2+、Cd2+與 Cd2+、Cr6+之間為加和作用，而Hg2+、Cr6+之間以拮抗作用為主。研究發現，明亮發光桿菌T3的相對發光率與硝酸鹽、氟化物和敵百蟲的濃度呈負相關。抗生素和農藥廣泛用于農業生產中，污染問題引起廣泛的關注。以毒物對青?；【鶴67發光抑制為毒性指標，測定吡蟲啉（IMI）、抗蚜威（PIR）、啶蟲脒（ACE）及敵百蟲（DIP）四種殺蟲劑，氯霉素（CHL）、鹽酸四環素（TET）、硫酸鏈霉素（STR）及硫酸巴龍霉素（PAR）四種抗生素的短期（15min）毒性和長期（12h）毒性。采用短期毒性與長期毒性EC50之比為指標，表征同一物質的毒性差異。結果表明：三種殺蟲劑（IMI、ACE和PIR）的短期毒性與長期毒性差異不大；殺蟲劑DIP和抗生素CHL及TET的短期毒性與長期毒性差異明顯；抗生素STR和PAR只有較強的長期毒性[3]。

（2）食品檢測。食品安全已成為社會普遍關注的問題。食品中過量食品添加劑會危害人體健康，發光菌法已用于檢測食品添加劑。利用發光費氏弧菌評價常用色素毒性，發現色素溶液質量濃度與發光抑制率呈正相關，果汁中色素質量濃度與發光抑制率呈正相關。

食品中抗生素、獸藥和農藥殘留是食品安全關注的重點問題。發光菌法測定食品中抗生素、獸藥和農藥殘留具有快速、簡單和價廉等特點。利用明亮發光桿菌建立發光細菌檢測四環素族抗生素體系，結果表明，當金霉素、土霉素和四環素濃度在0．00625-1μg/mL范圍內，發光菌發光強度的抑制與這些抗生素的濃度均呈良好的線性關系；該體系對四環素族抗生素的檢測靈敏度可達0．00625μg/mL，比傳統的杯碟法高5倍，具有快速、簡便的特點。發光菌法能快速檢測飲用水綜合毒性，采用以弧菌Q67為檢測試劑的水質毒性檢測系統，對某災區居民飲用水源進行急性毒性的測定，同時與當地檢測部門的理化檢測指標進行對比，其結果表明，現場急性綜合毒性快速檢測在這次突發事件中起到了樣品的毒性快速初篩作用，在很大程度上及時保證了當地居民的飲水安全，并極大地減輕了當地疾控人員的工作負擔[4-5]。

（3）飼料檢測。發光菌法不但可用于食品檢測，而且可用于飼料檢測。發光菌對苯酚、滅害靈和Pb2+、Zn2+、Cr+金屬離子敏感，在所測定的范圍內，其發光強度隨有毒物質濃度增加而減弱；以Hg2+為毒性對照物，對10種飼料原料和3種人用食品進行測定，其中脫水蔬菜相對抑光率最大，提示該樣品可能受到農藥和化肥等較嚴重的污染。研究結果表明，鹽酸金霉素、吉他霉素、鹽霉素、黃霉素對明亮發光桿菌的急性毒性EC50分別為9．21mg/L、146．13mg/L、4．24mg/L 和 134．68mg/L；發光細菌的相對發光強度隨著這些抗生素濃度的增加而降低，并分別在2-16mg/L、25-200mg/L、1-8mg/L和25-200mg/L范圍內呈良好線性關系。