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利用发光细菌检验水中有毒有害物质

摘要：水源污染引发了一系列的问题，首先是水质检验，特别是水中

有毒有害物质的检验问题，水中有毒有害物质可以通过各种水质分析

方法予以检出，然后对之进行对人体健康的综合评价，检测水中有毒

有害物，有时采用生物方法，如鱼毒理学生物检验，水蚤试验等；也

有采用近代遗传毒理学的方法，如 Ames 致突变试验[1]，姐妹染色体

交换试验等等，则可提供水质对人体健康影响的信息，本文则介绍利

用发光细菌检验水中有毒有害物质的基本原理， 检验方法和评价标准。

关键词：水质检验 发光细菌 有毒有害物质

一、发光细菌的存在，分离，纯化和培养[2]

广阔的海洋是发光细菌生活的大本营，从近海沿岸到南北极；从

海水表面到深达 1000 米的海底都可找到发光细菌， 有少数生活在淡 只

水湖泊河流中；有的寄生于各种海洋动物如海鱼的发光器官中；有的

独立生活在海水中，其数量依外界条件的变化而异，据测定夏秋季的

海水中每毫升多达几十到几百个，发光细菌属于肠道菌属，分为十个

种四个属，在我国海洋中也陆续分离到十个种的六种，其中包括我国

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特有的新种。

发光细菌可以直接从海水中和海鱼的体表和内脏中分离，所采用

的培养基为：胰蛋白胨 0.5%，酵母膏 0.5%，甘油 0.3%，KH2PO40.1%，

Na2HPO40.5%，NaCI3%，琼脂 2%，pH6.5。高压灭菌后制成平板，将海

鱼或无脊椎动物（如乌贼）切成 3～4cm 大小小块，或取其内脏放入灭

菌培养皿中 20℃培养 12－18 小时，在暗室中寻发光点，用接种环挑

取发光点，在营养平板上，线培养后形成单个发光菌，再挑取单菌落

反复划线分离几次，即可得到纯化的发光菌株，将纯化的菌株接种入

同样成分的斜面培养基上，经培养 12 小时后，在 4℃下保存，每月转

接一次，可长期保存活力，使用前接种到液体培养基中 20℃下振荡培

养 10－12 小时，用磷酸缓冲液稀释后备用。

国内外一般都用明亮发光杆菌(Photobacterium Phospholcum)作

有毒有害物的检验， 华东师范大学已将此菌种制成干燥粉剂-20℃ 上海

下可长期保存，使用极为方便。

二、发光菌的发光机理

微生物在氧化代谢或呼吸作用过程中得到能量，呼吸作用等于生

物的氧化作用，好气性细菌具有细胞色素氧化还原酶系统，由于好气

性细菌的细胞色素可以作为氢的最终受体而利用空气中的氧，底物的

氢传递到 NAD（烟酰胺腺嘌呤核苷酸）的脱氢酶的辅基上，结果形成

还原型的 AAD-H2，它可以将氢传递给黄素腺嘌呤二核苷酸 FAD，后者

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转化为 FAD- H2，就可以传递给细胞色素，能量以 ATP（三磷酸腺苷）

的形式释放。

发光细菌的发光过程是一种光呼吸过程，是上述电子传递链上的

一个侧支[2]，还原型的黄素单核苷酸，FMNH2 充当反应的底物，萤光

酶起催化作用，长链脂肪醛起作改变萤光酶构造的"修饰"作用。萤

光酶通过分子氧催化 FMNH2 和脂肪醛(RCHO)的氧化，这种氧化还原反

应结果便产生磷光(465～490nm 之间较多)。外界条件和培养基成分

pH，温度，氧浓度变化会影响细菌的发光，而有毒的化学物质，重金

属离子，抗生素，化学治疗剂，农药等同样会影响细菌发光，故采用

发光细菌作为敏感的指标物测定有毒有害物是可能的。

三、发光细菌检测有毒有害的方法[3]

1.仪器：SHG-1 型生物化学发光测量仪（上海市技术监督局实验

工厂产品）或 Microtox 2055 型毒物分析系统（美国 MICROBICS

CORPORATION 产品）

2.培养基

(1)液体培养基：酵母膏 5g，胰蛋白胨 5g，NaCI40g，Na2HPO45g，

KH2PO4lg，甘油 3g，蒸馏水 1000ml，pH6.5。

(2)固体培养基：上述液体培养基成份加 2%琼脂即可。

(3)稀释用磷酸缓冲液：Na2HPO45g，KH2PO4lg，NaCI30g，蒸馏水

100ml，pH6.5。

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