发光细菌法快速检测农产品中主要污染物联合毒性技术研究

摘要

本论文利用发光细菌发光原理，发光细菌在接触农产品中致毒污染物后发光受抑制现象，以青海弧菌(Vibro qinghaiensls sp．nov)和明亮发光杆菌(photobacterium phosphoreum) T<,3>变种作为毒性测试物种，采用二次多因子回归通用旋转组合实验设计和统计学方法，运用SAS和MINITAB分析软件，研究重金属、农药和兽药等农产品污染物的单一毒性和联合毒性，揭示多种污染物共存时产生的总毒性效应、交互和主因子作用，为各混合物构建总生物毒性与其各污染物浓度的专用数学模型，以构建一套农产品主要污染物单一和联合毒性的发光细菌快速检测方法；并初步建立一套发光细菌法农产品食用安全性的快速评价体系。主要结论如下： 研究4种重金属、18种农药和6种兽药表明，不同单一污染物对发光细菌的急性毒性不同，同一单一污染物对不同发光细菌的急性毒性不同，在一定浓度范围内，污染物对发光细菌的毒性与其浓度呈正相关，相关系数大于0.9。 不同浓度的多元污染物混合物对发光细菌的联合毒性不同。根据试验结果，拟合出了28个相对发光强度与污染物浓度的回归模型，经检验显著(P<0.01)且拟合度好(R为0.928-0.996)。本实验条件下，多元污染物混合物的联合毒性效应，因它们浓度区间而异，总毒性效应也不同，主要结果如下： ①二元重金属混合物Hg<'2+>与Pb<'2+>中两因素之间的联合毒性效应以协同作用为主，Hg<'2+>+Cd<'2+>与Pb<'2+>+Cr<'6+>混合物主要为相加作用，而Hg<'2+>+Cr<'6+>、Pb<'2+>+Cd<'2+>和Pb<'2+>+Cr<'6+>混合物以拮抗作用为主。三元重金属混合物Hg<'2+>、Pb<'2+>和Cd<'2+>中三因素对发光细菌的相对发光强度变幅分别为69.57、51.57和11.75％，毒性Hg<'2+>>Pb<'2+>>Cd<'2+>：混合物中Hg<'2+>与Pb<'2+>、Hg<'2+>与Cd<'2+>和Pb<'2+>与Cd<'2+>之间都有交互作用，总体上都以拮抗作用为主。Hg<'2+>、Pb<'2+>和Cr<'2+>混合物中对相对发光强度的影响：Hg<'2+>>Cr<'6+>>Pb<'2+>；混合物中Hg<'2+>与Pb<'2+>、Cr<'2+>与Hg<'2+>和Pb<'2+>与Cr<'6+>之间交互作用不显著。Hg<'2+>、Cd<'2+>和Cr<'6+>混合物中Hg<'2+>埽口Cr<'6+>的变幅分别达90.57和69.90％，而Cd<'2+>不显著，混合物中Cd<'2+>与Hg<'2+>和Cd<'2+>与Cr<'6+>之间交互作用不显著，而Hg<'2+>与Cr<'6+>间具有拮抗作用。四元Hg<'2+>、Pb<'2+>、Cd<'2+>和Cr<'6+>混合物中Hg<'2+>和Cr<'6+>的相对发光强度变幅达72.30和44.88％，而Ph<'2+>与Cd<'2+>的不显著，混合物中Hg<'2+>与Pb<'2+>、Hg<'2+>与Cd<'2+>、Hg<'2+>与Cr<'6+>、Pb<'2+>与Cr<'6+>、Cd<'2+>和Cr<'6+>之间都有交互作用，总体上都以拮抗作用为主，以Hg<'2+>与Pb<'2+>、Hg<'2+>与Cd<'2+>、Hg<'2+>与Cr<'6+>间的拮抗作用较为明显，而Pb<'2+>与Cd<'2+>交互作用不显著。分析以上结果可知，随着混合物中重金属种类的增加，混合物中的重金属间交互作用变得更为复杂，这是由于不同浓度组合的联合毒性效应和主因子作用也会不同。②二元多菌灵与氟硅唑农药混合物中多菌灵和氟硅唑的相对发光强度变幅分别为44.76和28.37％，毒性多菌灵大于氟硅唑，两因子的联合作用以拮抗作用为主。甲氨基阿维菌素与阿维菌素混合物中二因子的相对发光强度变幅分别达39.26和46.61％，以相加作用为主。二氯喹啉酸与莎稗磷混合物中两因子的联合作用以协同作用为主。三元乐果、乙酰甲胺膦和敌敌畏混合物中三因子的相对发光强度变幅分别达54.40、16.67和48.55％。哒螨灵、阿维菌素和杀虫单混合物中三因子的相对发光强度变幅分别达54.24、14.50和56.15％，混合物中哒螨灵与杀虫单交互作用较强，拮抗作用为主，而哒螨灵与阿维菌素和杀虫单与阿维菌素交互作用不显著。乐果、高效氯氰菊酯和杀虫单混合物中高效氯氰菊酯和杀虫单的变幅分别为49.18和69.71％，而乐果的影响不显著，乐果与高效氯氰菊酯、乐果与杀虫单和高效氯氰菊酯与杀虫单间交互作用都不显著。 ③二元磺胺甲噁唑和磺胺喹噁啉兽药混合物中二因子间联合作用为协同，而三元土霉素、喹乙醇与磺胺喹恶啉混合物中喹乙醇和磺胺喹恶啉对相对发光强度起负效应，而土霉素不显著，土霉素与喹乙醇间为拮抗作用为主。 ④二元多菌灵与Hg<'2+>、敌敌畏与Cd<'2+>、二氯喹啉酸和Cr<'6+>、乐果与Pb<'2+>混合物中二因子间的联合作用都为拮抗作用。三元多菌灵、乐果与Cd<'2+>混合物中多菌灵、乐果和Cd<'2+>的相对发光强度变幅分别为23.51、8.28和37.93％，总体上多菌灵与Cd<'2+>交互作用较强，拮抗作用为主，而多菌灵与乐果和乐果与Cd<'2+>交互作用不显著。乙酰甲胺膦、二氯喹啉酸与Hg<'2+>混合物中．乙酰甲胺膦不显著，二氯喹啉酸和Hg<'2+>的相对发光强度变幅分别为21.70和64.92％，总体上乙酰甲胺膦与Hg<'2+>和二氯喹啉酸与Hg<'2+>交互作用较强，拮抗作用为主，而乙酰甲胺膦与二氯喹啉酸不显著。多菌灵、Hg<'2+>与Pb<'2+>混合物中多菌灵、Hg<'2+>和Pb<'2+>的相对发光强度变幅分别为4.78、36.43和16.70％，总体上Hg<'2+>与Pb<'2+>交互作用较强，拮抗作用为主，而多菌灵与Hg<'2+>和多菌灵与Pb<'2+>交互作用不显著。四元乙酰甲胺膦、二氯喹啉酸、Cd<'2+>和Cr<'6+>混合物中四因子的相对发光强度变幅分别达56.54、91.84、8.26和6.72％，二因子间总体上都以拮抗作用为主，以乙酰甲胺膦与二氯喹啉酸、乙酰甲胺膦与Cd<'2+>、乙酰甲胺膦与Cr<'6+>的拮抗作用较为明显。多菌灵、乙酰甲胺膦、Cr<'6+>与Pb<'2+>混合物中多菌灵和乙酰甲胺膦的相对发光强度变幅分别达95.38和48.28％，而Cr<'6+>和Pb<'2+>不显著，以多菌灵与乙酰甲胺膦的拮抗作用最为明显；而多菌灵与Pb<'2+>、Cr<'6+>与Pb<'2+>交互作用不显著。以发光细菌作为毒性测试物种，采用二次多因子回归通用旋转组合设计和统计学方法，运用SAS和MINITAB软件，构建了一套发光细菌法多污染混合物的联合毒性快速检测方法，此法可揭示多种农产品污染物共存时产生的联合毒性作用、综合生物毒性和主因子作用。 在前面工作的基础上，通过构建农产品安全性评价等级与30min相对发光强度的关系，初步建立了发光细菌法农产品食用安全性快速评价体系，包括发光细菌法牛奶、鲜猪肉和牛肉食用安全性快速评价方法。 发光细菌法是一种可以用来进行多元体系联合毒性研究的快速生物测试技术。它可快速评价农产品的综合生物毒性，对污染农产品的进行初筛，可对多种有毒有害物质共存时产生的综合生物毒性进行评价，可对农产品中潜在的危险因素进行生物毒性的分析，具有实时检测，前处理简单，成本低廉等优点，在定性、半定量的现场快速检测中逐渐显现出了其优势，它将是现代食品安全监测技术的一个新的发展领域。

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及学位论文授权使用声明

第一章引言

1.1我国农产品安全现状

1.1.1危及农产品安全的主要污染物

1.1.2农产品中化学污染现状

1.2现代农产品安全检测技术

1.2.1现代仪器农产品安全检测技术

1.2.2基于生物学原理的农产品安全检测技术

1.3污染物的生物毒性测定及其评价方法

1.3.1农产品污染物的生物毒性

1.3.2农产品污染物的联合毒性作用

1.3.3生物毒性的测定和评价方法

1.4发光细菌及其在环境和农产品污染检测中的应用

1.4.1发光细菌

1.4.2发光细菌法检测技术的应用现状

1.4.3结语

1.5本论文的目的与意义

第二章研究内容和方法

2.1研究内容

2.2本论文科学技术价值和特色

2.3试验材料、仪器和设备

2.4试验方法

2.4.1发光细菌培养与检测用菌液制备

2.4.2单一污染物对发光细菌Ec50的测定方法

2.4.3多种农产品污染混合物对发光细菌联合毒性研究的实验设计

2.4.4供试样品毒性的测定

2.4.5数据处理与分析方法

第三章重金属对发光细菌急性毒性研究

3.1单一重金属对发光细菌急性毒性研究

3.1.1试验材料与方法

3.1.2试验结果与讨论

3.1.3小结

3.2二元重金属对发光细菌的联合毒性研究

3.2.1试验材料与方法

3.2.2结果与讨论

3.2.3小结

3.3三元重金属对发光细菌的联合毒性研究

3.3.1试验材料与方法

3.3.2结果与讨论

3.3.3小结

3.4四元重金属对发光细菌的联合毒性研究

3.4.1试验材料与方法

3.4.2结果与讨论

3.4.3小结

3.5本章小结

第四章农药对发光细菌的急性毒性研究

4.1单一农药对发光细菌的急性毒性研究

4.1.1试验材料与方法

4.1.2试验结果与讨论

4.1.3小结

4.2二元农药混合物对发光细菌的联合毒性研究

4.2.1试验材料与方法

4.2.2结果与讨论

4.2.3小结

4.3三元农药混合物对发光细菌联合毒性研究

4.3.1试验材料与方法

4.3.2结果与讨论

4.3.3小结

4.4本章小结

第五章兽药对发光细菌的毒性研究

5.1单一抗生素对发光细菌的毒性研究

5.1.1试验材料与方法

5.1.2试验结果与讨论

5.1.3小结

5.2二元抗生素对发光细菌的联合毒性效应研究

5.2.1试验材料与方法

5.2.2结果与讨论

5.2.3小结

5.3三元抗生素混合物对青海弧菌的联合毒性研究

5.3.1试验材料与方法

5.3.2结果与讨论

5.3.3小结

5.4本章小结

第六章农药与重金属混合物对发光细菌的联合毒性研究

6.1单一农药与单一重金属混合物对发光细菌的联合毒性研究

6.1.1试验材料与方法

6.1.2结果与讨论

6.1.3小结

6.2农药与重金属三元混合物对发光细菌的联合毒性研究

6.2.1试验材料与方法

6.2.2结果与讨论

6.2.3小结

6.3农药与重金属四元混合物对发光细菌的联合毒性研究

6.3.1试验材料与方法

6.3.2结果与讨论

6.3.3小结

6.4本章小结

第七章兽药与重金属四元混合物对发光细菌的联合毒性研究

7.1试验材料与方法

7.2结果与讨论

7.3小结

第八章发光细菌法在牛奶食用安全性快速检测中的应用

8.1试验材料与方法

8.2结果与讨论

8.3小结

第九章发光细菌法在鲜肉食用安全性快速检测中的应用

9.1试验材料与方法

9.2结果与讨论

9.3小结

第十章研究结论与展望

参考文献

致谢

博士研究生学习期间论文发表