发光细菌及其在环境、食品和饲料检测中的应用

于娜

辽宁通正检测有限公司 辽宁沈阳 110026

发光细菌检测方法是一种快速、简便、灵敏的新方法。同时，发光细菌是自然界中一种神奇的生物，由于它的发光特性，所以是一种天然标记物。发光细菌检测法是一种简便、快速的生物毒性检测方法，它不仅能测定理化法测定的单因子指标，而且能快速、准确地测定环境综合毒性指数，它具有理化法无法比拟的特点。

1 发光细菌介绍

（1）发光细菌的概念。在正常生理代谢条件下发光细菌可发射可见光。它和普通的细菌一样微小，单个细菌发出的光肉眼根本看不见，在450-490 nm间荧光波长上可见[1]。目前已命名的发光细菌有18种，占绝大多数的是海洋发光细菌，海洋发光细菌大多依附于海洋动物生活。淡水发光细菌有霍乱弧菌和我国学者在青海湖裸鲤体内发现的青海弧菌，Photorhabdus为陆地发光细菌[2]。

（2）发光细菌发光机理。发光机理的研究表明，不同种类的发光细菌的发光机理是相同的，是由特异性的荧光酶（LE）、还原性的黄素（FMNH2）、八碳以上长链脂肪醛（RCHO）、氧分子（02）所参与的复杂反应，大致历程如下：

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

荧光素酶是生物体内催化荧光素或脂肪醛氧化发光的一类酶的总称，细菌荧光素酶是含α、β两个多肽亚基的单加氧酶，只有两个亚基共存时才有活性。从不同海洋细菌中提取到的细菌荧光素酶其分子量差别较小。

2 发光细菌在环境、食品和饲料检测中的应用

（1）环境检测。利用发光细菌的发光强度作为指标来监测环境中的有毒物质越来越受到重视，发光细菌法已广泛用于环境中的重金属、抗生素、农药等检测，可分析空气、土壤和水等样品。以明亮发光杆菌T3变种作为测试菌，发现单一重金属Hg2+、Cd2+与Cr6+对明亮发光杆菌的毒性有显著的正效应，毒性从大至小依次为Hg2+、Cd2+和Cr6+，对明亮发光杆菌的EC50分别为0．044mg/L、6．05mg/L 和 30．65mg/L， 总 体 上，Hg2+、Cd2+与 Cd2+、Cr6+之间为加和作用，而Hg2+、Cr6+之间以拮抗作用为主。研究发现，明亮发光杆菌T3的相对发光率与硝酸盐、氟化物和敌百虫的浓度呈负相关。抗生素和农药广泛用于农业生产中，污染问题引起广泛的关注。以毒物对青海弧菌Q67发光抑制为毒性指标，测定吡虫啉（IMI）、抗蚜威（PIR）、啶虫脒（ACE）及敌百虫（DIP）四种杀虫剂，氯霉素（CHL）、盐酸四环素（TET）、硫酸链霉素（STR）及硫酸巴龙霉素（PAR）四种抗生素的短期（15min）毒性和长期（12h）毒性。采用短期毒性与长期毒性EC50之比为指标，表征同一物质的毒性差异。结果表明：三种杀虫剂（IMI、ACE和PIR）的短期毒性与长期毒性差异不大；杀虫剂DIP和抗生素CHL及TET的短期毒性与长期毒性差异明显；抗生素STR和PAR只有较强的长期毒性[3]。

（2）食品检测。食品安全已成为社会普遍关注的问题。食品中过量食品添加剂会危害人体健康，发光菌法已用于检测食品添加剂。利用发光费氏弧菌评价常用色素毒性，发现色素溶液质量浓度与发光抑制率呈正相关，果汁中色素质量浓度与发光抑制率呈正相关。

食品中抗生素、兽药和农药残留是食品安全关注的重点问题。发光菌法测定食品中抗生素、兽药和农药残留具有快速、简单和价廉等特点。利用明亮发光杆菌建立发光细菌检测四环素族抗生素体系，结果表明，当金霉素、土霉素和四环素浓度在0．00625-1μg/mL范围内，发光菌发光强度的抑制与这些抗生素的浓度均呈良好的线性关系；该体系对四环素族抗生素的检测灵敏度可达0．00625μg/mL，比传统的杯碟法高5倍，具有快速、简便的特点。发光菌法能快速检测饮用水综合毒性，采用以弧菌Q67为检测试剂的水质毒性检测系统，对某灾区居民饮用水源进行急性毒性的测定，同时与当地检测部门的理化检测指标进行对比，其结果表明，现场急性综合毒性快速检测在这次突发事件中起到了样品的毒性快速初筛作用，在很大程度上及时保证了当地居民的饮水安全，并极大地减轻了当地疾控人员的工作负担[4-5]。

（3）饲料检测。发光菌法不但可用于食品检测，而且可用于饲料检测。发光菌对苯酚、灭害灵和Pb2+、Zn2+、Cr+金属离子敏感，在所测定的范围内，其发光强度随有毒物质浓度增加而减弱；以Hg2+为毒性对照物，对10种饲料原料和3种人用食品进行测定，其中脱水蔬菜相对抑光率最大，提示该样品可能受到农药和化肥等较严重的污染。研究结果表明，盐酸金霉素、吉他霉素、盐霉素、黄霉素对明亮发光杆菌的急性毒性EC50分别为9．21mg/L、146．13mg/L、4．24mg/L 和 134．68mg/L；发光细菌的相对发光强度随着这些抗生素浓度的增加而降低，并分别在2-16mg/L、25-200mg/L、1-8mg/L和25-200mg/L范围内呈良好线性关系。