[发明专利]检测水质毒性的套管式发光细菌光纤探头及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测水质毒性的套管式发光细菌光纤探头及其制备方法，属于环境监测技术领域。

背景技术

生物毒性检测是利用活的生物体来检测环境中的有毒化学污染情况，该方法比一般的化学、物理检测更能得到一个直接的检测结果。经过几十年不断的完善，生物毒性试验方法是目前可普遍接受的经典的毒性检测方法。其中，发光细菌测试法具有生长迅速、周期短、费用低等特点，能在短时间内得到可靠的毒性资料而被用作毒性检测的指示生物。发光细菌生物传感器是根据这一原理建立的分析器件。

为了能够针对野外现场随机分布采样点实现即时检测，研究者们开发了一些微型化集成检测系统，使得传感器结构更加紧凑和小巧。如1998年美国的橡树林国家实验室和田纳西大学联合研制了一种生物发光集成电路，将整个仪器缩小到了电路板上。韩国的研究机构2002年研制了一种微腔式发光细菌传感器，该传感器采用冻干法把发光细菌储存于微腔中，检测时需要复苏冻干的细胞。2006年开发了一种带有微型流动池的发光细菌芯片，利用PVA-SbQ凝胶通过长波紫外线照射法将发光细菌固定于微通道上。法国南特大学开发的卡片式发光细菌传感器，将发光细菌利用琼脂固定于一个可拆卸的卡片中。使用时将卡片安装于流动注射系统和微弱光检测仪上。研究者将不同类型的发光细菌通过冻干法固定于96孔微量滴定板上，检测时将微孔板置于水中反应30分钟，检测各个孔的发光强度来反映毒性。

上述结构的发光细菌探头在使用中存在成本高或者需要复杂配套仪器等问题。为了能够实现野外使用的便携式发光细菌传感器，必须满足以下几个要求：1、细菌必须在储存和运输到现场的过程中不丧失活性；2、该探头检测必须具有较短的检测时间；3、在检测结构中对毒性响应产生的生物发光与环境中的光之间的互相影响必须最小化；4、对于缺少预处理的真实样品检测，便携式传感器的操作必须简单。

发明内容

本发明的目的是提出一种检测水质毒性的套管式发光细菌光纤探头及其制备方法，将发光细菌的活化与毒性响应过程结合在一起，在毒性测试中可以直接把探头放入待测水样，使毒性测试操作简单、方便。

本发明提出的检测水质毒性的套管式发光细菌光纤探头，包括套管、发光细菌凝胶和光纤，所述的发光细菌凝胶置于套管内的端部，所述的光纤插入发光细菌凝胶中，光纤的光纤芯端部与发光细菌凝胶端部之间的距离L＝C×D/T，其中D为水在发光细菌凝胶中的扩散系数，T为发光细菌凝胶的透光率，C为修正系数，其取值范围为：0.8～1.2。

上述光纤探头中的套管，可以采用避光耐腐蚀材料。

本发明提出的检测水质毒性的套管式发光细菌光纤探头的制备方法，包括以下步骤：

(1)将发光细菌接种于细菌培养基中，生长10～12小时，生长温度为20～25℃；

(2)取上述经培养的菌液，在20～25℃下加入已经溶解的凝胶溶液中，加入比例为：菌液∶凝胶溶液＝1∶5～10，混合均匀；

(3)将上述含有菌业的凝胶溶液填充入套管，将套管浸入固化液中，在20～25℃下保持15～20分钟，将套管中的圆柱型发光细菌凝胶取出，清洗后置于室温下待用；

(4)在光纤的顶端剥离保护层，沿套管中心插入光纤，并固定光纤根部；

(5)将上述待用的圆柱型发光细菌凝胶推入套管中，直到顶部与套管端面平行。

本发明方法中，发光细菌为费氏弧菌或明亮发光杆菌中的任何一种。所用的凝胶溶液为海藻酸钠。所用的固化液为氯化钙溶液。

本发明提出的检测水质毒性的套管式发光细菌光纤探头及其制备方法，其优点是可以对不同离子强度的水样进行检测，并不需要常规方法中预先调节待测水样离子强度的操作步骤。本发明的光纤探头采用价格低廉的塑料光纤作为传光元件，采用套管式结构，套管内灌注发光细菌凝胶。采用该探头可以构建发光细菌光纤传感器，用于湖泊、水库、河流、污水处理厂等的有毒化学污染的快速监测，也可以用于土壤、食品中有毒化学污染物农药残留的快速检测。本发明的光纤探头结构简单，操作方便，成本低，可快速进行野外分析。

附图说明

图1是本发明提出的发光细菌光纤探头的结构示意图。

图2是利用本发明的探头进行水质毒性测试的一个实施例的结构示意图。

图3是利用本发明的费氏弧菌探头进行水质毒性测试的实时响应曲线。

图4是利用本发明的费氏弧菌探头进行水质毒性测试的剂量-效应曲线。

图5是利用本发明的明杆发光杆菌探头进行水质毒性测试的剂量-效应曲线。