基于免疫胶体金标记技术的检测研究及其在堆肥中的应用展望

来源：岁月联盟 作者： 时间：2015-05-10

    水体环境质量对人类生活有直接影响，操作简便、检测快速、灵敏度高及选择性好的水质检测方法能极大提高检测效率。免疫胶体金标记技术便被逐渐应用在水质检测及有关污染物分析研究中。吲哚美辛是一种非甾体抗炎药，长期将未代谢完的非甾体抗炎药排入水体，将会对水生生物造成危害[34]。Li等[35]制备的快速免疫层析金标试纸条，在10 min内检测水样中吲哚美辛的检出限达0.1 ng/mL，且在室温下可存放8星期，适应于现场快速检测。小球隐孢子虫、贾第鞭毛虫会引起人类肠胃疾病，是水质检测的指标。Rule等[36]结合表面增强共振拉曼散射（SERRS）与免疫胶体金标记技术检测这两种病原体，证明了两种技术的结合进行高灵敏度、多种物质同时检测的可行性。短裸甲藻毒素是一种与赤潮有关的神经毒素。Zhou等[37]利用胶体金标记的单克隆短裸甲藻毒素抗体制备了快速免疫层析试纸条，在10 min的现场检测时间内检出限为20 μg/L。检测样中短裸甲藻毒素浓度在10～4000 μg/L的范围内，试纸条检测区的颜色强度与短裸甲藻毒素浓度呈正相关。微囊藻毒素是由蓝藻产生的一种七肽单环肝毒素，它通过食物链传递严重威胁人类健康。Young等[38]将选取的一株蓝藻用一系列梯度乙醇脱水处理后，用低温切片机切片进行金标记后，利用透射电镜检测微囊藻毒素在蓝藻细胞中的位点以获取微囊藻毒素如何产生、作用机理及衰亡等信息。结果显示微囊藻毒素分布在类囊体、细胞原生质、多磷体边缘及羧化体中，在细胞壁及多磷体内部分布较少。Gerbersdorf[39]利用纯化的高特异性微囊藻毒素抗体对微囊藻毒素进行免疫胶体金标记定位，检测在不同光强度、光密度、光谱范围下生长的蓝藻细胞中微囊藻毒素的密度，发现光合有效辐射对微囊藻毒素的生物合成影响很大。

    木质素是农作物秸杆及城市生活垃圾中一种常见的、难降解的物质，处理不当会造成极大的资源浪费和环境污染。因此，木质素的研究逐渐引起人们的关注[40]。He等[41]利用紫外光显微镜、透射电镜结合免疫胶体金标记，检测了杜仲次生木质部分化过程中木质素等组分在细胞壁分布的动态变化，结果显示随着细胞次生壁的形成与木质化，木质素的分布逐渐扩展，其沉积出现不均匀的块状或片状沉积模式。Joseleau等[42]生物合成纯化的紫丁香基脱氢多聚体以制备紫丁香基木质素多克隆抗体，并利用免疫胶体金标记技术对植物细胞中紫丁香基木质素进行定位检测，发现其在S1层中分布较少，而在次生细胞壁形成后期分布较多。该小组还分别标记木质素抗体和紫丁香基木质素抗体来检测应拉木中木质素含量和结构组成的关系，认为应拉木凝胶层中木质素含量较少，但紫丁香基木质素结构含量较高[43]。研究表明，白腐真菌是降解木质素一类芳香化合物能力最强的微生物[44]。白腐真菌通过自身分泌的酶液的共同作用可迅速、有效地降解木质素[45]。因此木质素降解酶成为研究热点，期望由此可了解微生物降解木质素的机制。Daniel等[46]将电镜技术与免疫胶体金标记技术相结合，检测白腐菌降解木质素过程中分泌的关键酶液的空间分布及木质素的形态变化情况，结果显示酶分布与细胞壁结构的形态改变有关，检测发现胞外粘液为酶液进入细胞壁降解区域起了重要作用。

　　4  展  望

    随着城市化进程的加快，有机固体废物数量急剧上升。堆肥化是符合可持续发展的有机固体废物处理方法，具有强大的生命力。免疫胶体金标记技术以其制备简单、适用范围广、安全等优势趋于商业化应用，在免疫学、医学、食品科学等领域有着普遍应用，但该技术应用于堆肥环境研究的报道较少，特别是应用于堆肥环境检测的研究。

    堆肥化是微生物降解有机固体废物的过程，加强堆肥过程中微生物对有机固体废物的酶解作用便成为堆肥快速腐熟的关键。而堆肥过程中微生物所产生的生物酶蛋白的研究还不完善，结合经济可行性考虑，免疫胶体金标记技术在堆肥检测中的应用可以从以下几个方面开展研究：（1）温度、pH值等环境因素会影响酶促反应的效果，利用免疫胶体金标记技术对不同环境因素下酶蛋白进行定位、定量检测确定酶蛋白在堆肥基质中的最佳作用条件；（2）微生物降解有机固体废物过程中分泌的酶液并不是单一的，采取双重或多重免疫胶体金标记检测不同酶蛋白在堆肥过程中作用的区别与联系，从而揭示其微观作用机理，确定协同作用效果最佳的酶液组合；（3）有机固体废物降解是由酶液及多种小分子物质共同协作完成。利用免疫胶体金标记技术在含有小分子物质类别及数量不等的基质环境下对酶蛋白进行检测，确定小分子物质与酶液在堆肥过程中的协同作用机理，有助于提高酶液降解有机固体废物的效率；（4）有机固体废物在降解过程中会发生物理形态等变化，实时检测不同基质条件变化下酶蛋白的作用位点及数量，对堆肥过程酶促降解作用的研究具有积极意义。随着技术的日趋成熟，进一步提高免疫胶体金标记技术的定位检测特异性及定量检测精确性，将使该技术在深入认识生物酶蛋白作用机制等堆肥检测任务中发挥重要作用。

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