脫氫酶活性檢測方法在環境監測中的應用分析

孔偉威 孟曉琦 劉青川

摘要：本文主要介紹這一種流行的檢測方法即脫氫酶活性檢測，并舉例說明其在活性污泥檢測以及水質檢測、土壤的活性檢測和水質細菌感染情況檢測的應用并進行相關分析。

關鍵詞：脫氫；氧化還原反應；環境監測

環境監測的方法一直不斷在發展，隨著科技進步發展以及工具的改革創新，其檢測手段越來越多樣化，分析監測結果也更加準確、可靠越來越有著重要的作用與影響力。在全國提倡環保的大環境下，環境監測的重要性越來越受到人們的關注。脫氫酶活性監測在這樣的需求下將發揮自身優勢，在各個方面發揮作用。

一、脫氫酶緒論

脫氫酶與我們所熟知的其他酶意義，都是蛋白質的一種，每一種酶都有著獨特的作用，而脫氫酶的作用就是激活所對應的氫原子，從而被靶向受氫體轉移從而導致整個物質被氧化。這類酶在生命體中十分的重要，在人體代謝、能量轉移、物質交換中都有著不可磨滅的作用。脫氫酶作為生命體氧化過程中的第一類酶，氨基酸的合成降解，光合作用、HMP、脂肪氧化與合成等都離不開脫氫酶參與到生物過程中來。在微生物體內，其有作為微生物可以講解相關有機污染物的關鍵酶。DHA（脫酶活性）與生物體的活性狀態息息相關，這也作為反映微生物對基質降解能力的直接當量。

在污水的化學處理、檢驗細菌多少、水質健康與否的檢查中，脫氫酶活性檢測都有著廣泛應用。

二、脫氫酶活性檢測原理及方法

2.1檢測基本原理概括

脫氫酶，是由活生物體產生的一種氧化還原酶。如式：AH+B→A+BH， 式中AH為基質，脫氫酶能夠是的氫原子H從氧化的AH轉移至B，B為受氫體，a這一過程即為酶促有機物脫氫。利用這一原理，加入人工受氫體即可檢測其在脫氫酶的活性。

通常來講，研究人員選用的人工受氫體包括2 ， 3 ， 5-氯化三苯基四氮唑（TTC）、碘硝基四唑紫（INT）刃天青以及亞甲基藍等， 而脫氫反應強度是以人工受氫體作為指示劑并通過判斷其變色速度來反應的。其中2，3，5-氯化三苯基四氮唑也就是TTC是其在研究最廣也是應用最多的。TTC（2 ， 3 ， 5-氯化三苯基四氮唑）是人們最早開始發現并使用的，在60年前就有學者用到了這一分析技術。目前常用的TTC脫酶活性檢測主要以Klapwijk改進的方法為準。具體而言就是將TTC 作為檢測的指示劑，使其在活性微生物細胞內作為檢測B也就是受氫體，當發生脫氫反應時，無色的TTC轉變為紅色（由于發生還原反應TF（TriphenylFormazone））。之后再使用80 %丙酮水溶液、甲苯、氯仿等有機溶劑便可將還原產物提取出來， 并在一定波長下測吸光度， 從而檢測TTC反應速率來反映出脫氫酶的活性。

2.2 檢測方法及發展

目前對于TTC脫氫反應的改進如前文所述，主要是利用高溫，多為90℃，在此溫度下對樣品顯色液萃取后進行比色分析，但這種改進方法也有較多弊端，如采用的有機溶劑萃取劑沸點比較低，在加熱至90℃時，就會導致液體揮發出影響檢測結果，實際應用中就有諸多限制。而針對這一問題的解決，有學者提出了全新的方法，具體為：①蒸餾水洗滌污泥樣品；②該樣品在一定條件下（37℃，7.5-8.5pH）培養本個小時；③選擇樣品反應液體積的12%的CH2O溶液，此為酶反應終止劑；④再選擇80%的Acetone水溶液萃取10min。這種方法進行測試的結果標準偏差小而且精確度較高。

除此之外，學者還研究了不同有機溶劑作為萃取劑下，TTC脫氫酶活性的檢測結果進行比較研究。另外，學者還通過改變實驗中的其他變量比如還原劑的選擇來改進測試，這一方法（NaS作為標定還原劑）使得檢測結果的穩定性顯著提高。除此之外，對于INT脫氫酶活性的研究也一直在進行，這其中以國外的專家學者為主，國內在這一領域研究比較少。

三、脫氫酶活性檢測之應用

3.1社會污水的后處理

污水，包括工業廢水、生活廢水等，其后續處理一直以來都是一個重要的課題，我們所說的處理簡單來講就是通過酶催化其中的生物發生氧化還原反應，從而達到處理效果。而本文所述的脫氫酶能夠在生物體內催化一系列氧化還原反應，正好可以應用于這一領域。廢水處理中，有幾個參數比較瘦關注：首先我們關心的是處理過程中的氧化速率，這一用OUR來表示，也就是氧攝取速率，攝取速率的大小決定氧化的快慢；另外，還關注水質中或細菌數目，用MPN表示，這一參數便于我們監測處理過程中的處理進程；除此之外，混合液中懸浮固體、揮發性固體等都是重要參數。該方法用于處理污水，主要的有點就是可監測性，人們可以隨時掌握水質中微生物主要是細菌的活性數目，同時還可以及時準確的反應處理過程中各種因素如水質的酸堿性等對水質的影響，在管理現代工業廢水是很不錯的手段，可以有效改善環境，增強環境保護。

3.2 河流、湖泊等水質良性檢測

國家的生活用水，必須保證水質來源的安全，這是對人民的負責，也是群眾生活所必需的，所以，必須能夠檢測水質良好與否，是否有一定的毒性，這一方面，該方法就能夠發揮作用。眾所周知，微生物在檢測水質毒性中有著其獨特高效的作用，因為微生物本身能夠與毒物發生較為快速的反應，其次這一方法應用范圍廣，只要保證取樣的精確，就可以在實驗室完成檢測，而且，大多數毒物都能夠與微生物反應從而使得該方法可以檢測的范圍大大拓寬。在檢測毒性時，脫氫酶活性可以用來評價其中生物活性的一個指標，歸因于其在生命體中的敏感性，可以跟諸多毒物作用。而針對這一應用，也有不少研究，比如陳課題組就研究了利用刃天青活性檢測來確定水質中包括汞、鉛等在內的八種毒性指標，得出了毒物濃度有脫氫酶活性之間的曲線關系。這一方法對于水質管理者以及野外工作者十分有效，畢竟安全是首要的，野外生存時一定要保證所飲用的水源的安全，這其中的重要性不言而喻。

3.3土壤污染情況的檢測

隨著工業發展，土壤也不可避免的受到了工業廢水、化工垃圾、農藥殘留的影響，受到了一定的污染。而脫氫酶活性測試可以用來檢測土壤中諸多污染物的數量以及對土質的影響。例如Oneil就研究了選取的土壤所含的鋅、銅、鎳等重金屬的含量并對土質進行了評估，表明脫氫酶在研究土壤的重金屬污染這一塊的重要作用。除此之外，包括樹木毒性測試、對城市垃圾進行毒性測試評估以分類、土質的改善方面，這一方法都有諸多作用，是檢測的重要標志。

四、 結語

在生物體內，脫氫酶是十分重要的參數，其活性更能夠反應生物體內各項微生物的活性，而利用這一特點，其利用領域十分廣闊，不僅是土壤、水質，更多擴展到更多領域，對于它的研究將能夠顯著提高環境保護中監測的效率。

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作者簡介：孔偉威，出生年月：1980.10，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：山東濟寧市，當前職務：副科，當前職稱：中級，學歷：本科，研究方向：環境監測