[发明专利]一种测定污水厂二级出水中低浓度蛋白质的方法

说明书

技术领域

本发明属于城市生活污水处理领域，具体地说，涉及一种测定污水厂二级出水中低浓度蛋白质的方法。

背景技术

溶解性有机氮(DON)普遍存在于生化处理二级出水中，是溶解性有机物的一部分。DON是出水总氮中的一个重要组成部分，若不加以控制会加剧河流富营养化。DON亦可导致膜污染，在氯化过程中将产生强致癌性的亚硝胺化合物等，对水质安全构成重大威胁。污水处理厂是DON降解、排放的重要场所，因此，对二级出水DON的监测、控制已成为污水再生利用和饮用水领域关注的问题之一。研究表明，出水蛋白质是出水DON的主要组成部分(占60％以上)(Westgate,P.J.,Park,C.,Evaluation of proteins and organic nitrogen in wastewater treatment effluents,Environ.Sci.Technol.,2010,44:5352-5357.)。了解二级出水蛋白质的含量，不仅可提供出水DON的组成信息，亦可反映污水厂的处理效果。

测定蛋白质的方法主要有凯氏定氮法、双缩脲法、紫外吸收法、BCA法、Lowry法和考马斯亮蓝G-250法。凯氏定氮法的原理：在催化剂作用下，将蛋白质氮及其他有机氮转化为氨态氮，通过总氮与非蛋白氮的差值计算出蛋白质量，该方法灵敏度低，误差大，耗时长；双缩脲法的原理：双缩脲在碱性溶液中与Cu²⁺产生紫红色络合物，颜色深浅与蛋白质浓度成正比，该法可快速测定蛋白质含量，但灵敏度低，适用于精度要求不高的蛋白质含量测定；紫外吸收法的原理：蛋白质分子中的酪氨酸、色氨酸等残基的苯环含有共轭双键，使蛋白质具有吸收紫外光的能力，该法简便、快速，缺点是测定与标准蛋白质中酪氨酸和色氨酸含量差异较大的蛋白质时存在误差；BCA法原理：在碱性溶液中，蛋白质将Cu²⁺还原成Cu⁺，与BCA作用形成紫红色复合物，在一定条件下，此复合物在562nm处的光吸收强度与蛋白质浓度成正比，因此根据吸光值可以推算出蛋白浓度，该法操作简单，但易受样品中碳水化合物的干扰；Lowry法原理：在碱性条件下蛋白质中的肽键与铜试剂生成蛋白质-铜络合物，该络合物上的酪氨酸和色氨酸等芳香族氨基酸残基将磷钼酸-磷钨酸试剂还原，生成深蓝色的化合物，其颜色深浅与蛋白质含量呈正相关，由于腐殖酸的存在，该法蛋白质测量值高于实际值，为了降低腐殖酸的影响，改良Lowry法被运用于污泥蛋白质的分析(Frolund B,Griebe T,Nielsen P.H.,Enzymatic activity in the activated-sludge floc matrix,Appl.Microbiol.Biotechnol.,1995,43(4):755-61)；考马斯亮蓝G-250法原理：考马斯亮兰G-250染料在酸性溶液中与蛋白质结合，使染料的最大吸收峰位置由465nm变为595nm，溶液的颜色变为蓝色，结合物在595nm波长下的吸光度与蛋白质含量成正比，故可用于蛋白质的定量测定，该法灵敏度比Lowry法高，缺点是由于各种蛋白质中的精氨酸和芳香族氨基酸的含量不同，因此用于不同蛋白质测定时有较大的误差。

由于污水厂二级出水蛋白质组成复杂、种类繁多且存在较多碳水化合物，因此紫外吸收法、考马斯亮蓝G-250法和BCA法不适合二级出水蛋白质含量的测定。污水厂二级出水蛋白质的含量往往很低(≤12mg/L)，改良Lowry法用于测定出水蛋白质时误差较大，Westgate等人发现用改良Lowry法测定二级出水中蛋白质含量时甚至会出现负值的情况(Westgate,P.J.,Park,C.,2010.Evaluation of proteins and organic nitrogen in wastewater treatment effluents.Environ.Sci.Technol.44,5352-5357)。凯氏定氮法、双缩脲法和Lowry法由于其误差较大，对于低浓度蛋白质的测定也存在局限性。中国专利申请号201310598562.6公开了一种利用考马斯亮蓝法测定污泥中蛋白质的方法，考马斯亮蓝G-250与蛋白质结合后变为青色，蛋白质-色素结合物在595nm波长下有最大光吸收，其光吸收值与蛋白质含量成正比，因此可用于蛋白质的定量测定，该方法灵敏度比Lowry法高，但是缺点是由于各种蛋白质中的精氨酸和芳香族氨基酸的含量不同，用于不同蛋白质测定时有较大的误差，适用范围受到限制。因此急需要开发一种操作简便、灵敏度高、适用范围广的测定二级出水中低浓度蛋白质含量的方法。

发明内容