海湾扇贝软体组织中汞与硒的形态分析及硒对汞的拮抗作用研究

摘要

以我国近海大量养殖的海湾扇贝为研究对象,基于两个客观事实:一是它们生长在受人类活动影响极大的近海海域及其无选择性滤食的摄食方式,使之无法避免生存海区环境的影响,体内富集了大量的毒害物质;二是自进入养殖海域直至收获,绝大多数个体健康存活,说明其生命过程存在至为关键的对污染物的拮抗机制。在文献综合分析的基础上,选定有机汞为蓄积在其组织中危险污染物的代表,并选定硒化合物作为具有理想拮抗作用物质的代表,通过采集生长过程的样品进行汞、硒的形态分析,弄清汞、硒的组织分布及含量,揭示有机汞的累积规律和硒的拮抗作用。研究结果不仅可为监控和确保食品安全提供科学的依据,而且可以丰富金属组学和蛋白质组学的知识。
　　依照不同人群的取食习惯,将海湾扇贝的软体组织分割为三个部分:闭壳肌(简称贝柱)、贝边和内脏团(除去前两部分以外的剩余软体组织,包括消化腺和生殖腺等)作为具体的研究对象。研究过程中,每月定时采取代表性样品,开发方法并进行汞、硒的形态分析,在对两者的测定结果进行相关分析的基础上阐释硒对汞的拮抗作用。主要的创新性研究成果和发现如下:
　　海湾扇贝各组织中存在的有机汞(甲基汞、乙基汞和苯基汞)均可被铜盐、氯化钠和乙酸锌的混合物定量释放。乙酸锌的使用不仅可降低氯化钠的用量,最大限度地消除后续测定中氯化物对电子捕获检测器的干扰,而且解决了离心分离中残余蛋白沉淀不完全造成的有机汞吸附问题,从而保证了测定的准确性。
　　利用商品化性能稳定的巯基螯合树脂替代巯基棉富集有机汞,不仅彻底消除了巯基棉性能变异造成的误差,而且解决了巯基棉制作中残留巯基化合物对有机汞测定的严重干扰。吸附在螯合树脂上的有机汞可被盐酸和高氯酸定量洗脱并被甲苯定量提取。随后,气相色谱分离与微池电子捕获检测器联用可对上述完全解离、净化的有机汞进行定性、定量分析,从而获取海湾扇贝组织中汞的形态分析结果。
　　海湾扇贝各蛋白组织在碳酸氢钠溶液中经木瓜蛋白酶处理后,可被商品酶Flavourzyme?500 L与羧肽酶 Y和胰蛋白酶完全解离为自由的(游离的)硒形态(硒甲基硒半胱氨酸、硒胱氨酸、硒蛋氨酸、亚硒酸盐和硒酸盐),并被高效液相色谱(HPLC)-电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)有效分离和定量测定。硫代硫酸钠可确保酶解直至测定全程各形态硒的稳定性,即不发生形态的灭失或转化;其与氮气联用则是目前已知最好的硒形态保护手段。
　　在获取了海湾扇贝软体组织中甲基汞和各种形态硒含量的基础上,通过对结果的相关分析,发现两种元素形态之间存在密切的线性关联,这种关联应当是硒对汞的“拮抗”作用,对海湾扇贝的健康生长中具有重要意义。
　　在此基础上,可以得出下列结论:
　　1、自2012年6月底至11月底,采集于黄海、渤海的海湾扇贝三种组织中均仅检出了甲基汞,含量由低至高的组织依次为贝柱、贝边和内脏团,且呈现随生长时间延长含量不断升高的趋势。
　　2、同时生长于上述两海区的海湾扇贝各组织内均未检出硒酸盐,表明该种形态的硒完全被生物转化;其余形态的硒(硒甲基硒半胱氨酸、硒胱氨酸、硒蛋氨酸和亚硒酸盐)在内脏团中的含量高于其它组织,各组织中硒形态的含量亦全部呈现随生长时间延长含量上升的规律。
　　3、回归分析结果表明,海湾扇贝体内硒对汞存在显著的拮抗关系:甲基汞含量高的组织中,硒的含量也高;黄海海区的样品软体组织内甲基汞的含量高于渤海海区的样品,相应地,前者的蛋白组织内各形态硒的含量明显高于后者。两海区生长的海湾扇贝体内存在的各形态硒与甲基汞的摩尔比远大于1:1,说明硒不仅具有拮抗汞毒害的作用,而且还具有拮抗其它毒害元素及其化合物以及其体内蓄积的贝类毒素等危害的功用。同时,还满足维持其体内合成含硒蛋白及酶类活性的需求。

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0 前言

0.1 研究的目的与意义

0.2 海湾扇贝概述

1 文献综述

1.1 汞的形态分析发展概况

1.2 海湾扇贝软体组织中有机汞形态分析的科学基础与构思

1.3 硒及其形态分析进展

1.4 生物体内硒化合物对汞毒害的拮抗作用

2 海湾扇贝软体组织中汞的形态分析

2.1 研究内容

2.2 样品分析

2.3 结果与讨论

2.4 线性范围与最低检出限量

2.5 海湾扇贝实际样品的测定

2.6 本章小结

3 利用完全酶解方法分析海湾扇贝软体组织中硒的形态

3.1 研究内容与方法

3.2 仪器与试剂

3.3 HPLC分离与ICP-MS测定条件

3.4 样品采集与处理

3.5 预处理（预酶解）、酶解及后续处理

3.6 HPLC分离与ICP-MS测定

3.7 基体效应的确定与方法的重复性（再现性）

3.8 结果与讨论

3.9 分析方法的主要效能指标

3.10 本章小结

4 海湾扇贝体内硒对汞的拮抗机制探讨

4.1 研究内容与方法

4.2 海湾扇贝软体组织中硒汞关联的回归分析

4.3 本章小结

5 结论

参考文献

附 录 A

附 录 B

致谢

个人简历、博士在学期间发表的学术论文与研究成果