曾 昆,周 軍,邵 杰,張 禎*
(1.江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013;2.江蘇大學(xué)環(huán)境生態(tài)研究所,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)
應(yīng)用酶聯(lián)免疫分析方法檢測鎮(zhèn)江市內(nèi)水域水樣和底泥中的鄰苯二甲酸二乙酯
曾 昆1,2,周 軍1,邵 杰1,張 禎1*
(1.江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013;2.江蘇大學(xué)環(huán)境生態(tài)研究所,江蘇 鎮(zhèn)江 212013)
應(yīng)用鄰苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate,DEP)抗體,建立了間接競爭性ELISA方法,并對反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)而測定了鎮(zhèn)江市內(nèi)水域中DEP含量。結(jié)果顯示優(yōu)化后的ELISA方法檢測范圍為20~320 ng·mL-1,最低檢測限為8.2 ng·mL-1。方法特異性高,與其他鄰苯二甲酸酯類似物幾乎無交叉反應(yīng)。ELISA方法批內(nèi)差在3.38%~9.09%,批間差在3.76%~12.78%。檢測方法檢測水樣和底泥樣本中DEP含量,添加回收率在90.46%~122.75%。鎮(zhèn)江市內(nèi)古運(yùn)河和運(yùn)糧河水樣和底泥樣本中DEP的檢出率分別為62.5%和87.5%,其中水樣中DEP含量最高可為6.61 ng·mL-1,底泥樣本中DEP含量最高為86.9 ng·g-1。
塑化劑;DEP;抗體
目前DEP的檢測方法主要有氣相色譜法、高效液相色譜法以及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等[15-18],這些儀器方法對環(huán)境樣本的前處理方法要求嚴(yán)苛,操作流程繁瑣,并不適用于大量環(huán)境樣本的篩查。以抗原-抗體特異性結(jié)合為基礎(chǔ)的免疫分析方法,因其靈敏度高、特異性強(qiáng)、操作簡便等優(yōu)勢,近年來在環(huán)境分析領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。因此,本研究利用自主制備的DEP抗體,建立了靈敏、快速的ELISA方法,優(yōu)化了反應(yīng)條件,并以此對鎮(zhèn)江地區(qū)部分市內(nèi)河流中DEP的污染狀況進(jìn)行調(diào)查。
1.1 材料和試劑
抗DEP多克隆抗體和包被抗原OVA-DEP為本實(shí)驗(yàn)室自制,明膠、Tween-20、四甲基聯(lián)苯胺(Tetramethylbenzidine,TMB)購自Sigma-Aldrich公司,辣根過氧化酶標(biāo)記羊抗兔(IgG-HRP)購自北京博奧森生物技術(shù)有限公司,DEP、鄰苯二甲酸二丁酯(Dibutyl phthalate,DBP)、鄰苯二甲酸丁酯本甲酯(Butyl benzyl phthalate,BBP)、鄰苯二甲酸二正辛酯(n-Dioctyl ph thalate,DnOP)、鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(Dimethoxyethyl phthalate,MEP)、鄰苯二甲酸單-2-乙基己酯(Monoethylhexyl phthalate,MEHP)、鄰苯二甲酸二異辛酯(Diisooctyl(o-)phthalate,DiOP)、鄰苯二甲酸單丁酯(Monobutyl phthalate,MBP)標(biāo)準(zhǔn)品購自北京北納創(chuàng)聯(lián)研究院,正己烷及其余常規(guī)試劑均來自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司(分析純)。96孔酶標(biāo)板購自上海生工生物工程技術(shù)有限公司。所用酶標(biāo)儀為Multiskan MK3型酶標(biāo)儀;氮吹儀為MD200-2型,購自上海睿玥實(shí)驗(yàn)器材有限公司。
1.2 競爭性ELISA方法檢測流程
96 孔板中加入一定濃度的OVA-DEP,每孔100 μL,4℃過夜。倒掉孔內(nèi)液體,用洗滌液(含0.05% Tween-20的0.01 mol·L-1PBS,pH 7.4)洗滌1次,拍干。每孔加封閉液(含1%明膠的0.01 mol·L-1PBS,pH 7.4)200 μL,37℃孵育2 h,倒掉孔內(nèi)液體,拍干。用抗體稀釋液(含0.1%明膠的0.01 mol·L-1PBS,pH 7.4)將DEP標(biāo)準(zhǔn)品配成系列濃度(1、10、20、40、80、 160、320 ng·mL-1),每孔加入50 μL標(biāo)準(zhǔn)品,再加入50 μL適量濃度的DEP抗體,37℃孵育后洗滌液洗滌3次,拍干。每孔加入適量濃度的IgG-HRP 100 μL,37℃孵育1 h后洗滌液洗滌3次,拍干。每孔加新鮮配制的TMB底物溶液(0.1 mg·mL-1)100 μL,顯色10 min。每孔加終止液(2 mol·L-1H2SO4)50 μL,檢測吸光度OD450nm~OD630nm。
1.3 條件優(yōu)化
1.3.1 包被抗原及一抗最佳反應(yīng)濃度
采用棋盤法摸索抗原抗體最佳反應(yīng)濃度。96孔酶標(biāo)板每行包被不同濃度的OVA-DEP(濃度分別1∶1000、1∶2000、1∶4000、1∶8000、1∶16 000),每孔100 μL,4℃過夜。洗滌及封閉同1.2節(jié)。將DEP抗體用抗體稀釋液從1∶2500開始倍比稀釋到1∶40 000,并依次加入不同濃度包被的孔板中,每孔100 μL,37℃孵育1 h后洗滌液洗滌3次,拍干。加入酶標(biāo)記物、顯色、讀值,流程同前。以陽性對照/陰性對照(Positive/ Negative,P/N)≥2.1、吸光度在1.0左右時(shí)的抗原及一抗?jié)舛葹樽罴逊磻?yīng)濃度[P/N=(OD標(biāo)本-OD空白對照)/(OD陰性對照-OD空白對照)]。
1.3.2 最佳競爭反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)化
在DEP抗體與DEP標(biāo)準(zhǔn)品反應(yīng)時(shí),采用不同的反應(yīng)時(shí)間(5、15、30、45、60 min),按1.2節(jié)方法進(jìn)行檢測,每組3個(gè)平行,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算半數(shù)抑制率(50%Inhibitory Concentration,IC50)。選擇最大吸光度(B0值)較高且IC50值較小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間為最佳競爭反應(yīng)時(shí)間。
1.3.3 最佳酶標(biāo)二抗?jié)舛鹊膬?yōu)化
采用不同濃度(1∶250、1∶500、1∶1000、1∶2000)的酶標(biāo)二抗,按1.2節(jié)方法進(jìn)行檢測,每組3個(gè)平行,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算IC50。選擇B0值較高且IC50值較小時(shí)的酶標(biāo)二抗?jié)舛葹樽罴咽褂脻舛取?/p>
1.3.4 最佳反應(yīng)pH值的優(yōu)化
分別配制pH值為6.0、6.5、7.0、7.4、8.0的PBS緩沖液,用該緩沖液將DEP標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋為一系列濃度的DEP標(biāo)準(zhǔn)溶液,按1.2節(jié)方法進(jìn)行檢測,每組3個(gè)平行,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算IC50。選擇B0值較高且IC50值較小時(shí)的pH值為最佳反應(yīng)pH值。
1.3.5 最佳離子強(qiáng)度的優(yōu)化
分別配制離子強(qiáng)度為0.01、0.05、0.1、0.15、0.2 mol·L-1的PBS緩沖液,用該緩沖液將DEP標(biāo)準(zhǔn)儲備液稀釋為一系列濃度的DEP標(biāo)準(zhǔn)溶液,按1.2節(jié)方法進(jìn)行檢測,每組3個(gè)平行,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算IC50。選擇B0值較高且IC50值較小時(shí)的離子強(qiáng)度值為最佳離子強(qiáng)度。
1.4 環(huán)境水樣中DEP測定
采集鎮(zhèn)江市內(nèi)水體(古運(yùn)河和運(yùn)糧河)中的水樣和底泥樣本。水樣采集于水面以下0.5 m處,放入棕色玻璃瓶4℃保存,一周內(nèi)檢測。在各個(gè)水樣采集點(diǎn)周圍布設(shè)3個(gè)底泥采樣點(diǎn),利用抓斗式采樣器采集表層底泥,然后混合均勻組成一個(gè)底泥樣本,放入棕色玻璃瓶4℃保存,一周內(nèi)檢測。
1.4.1 ELISA方法檢測DEP
取5 mL水樣,加入5 mL正己烷,上下顛倒振蕩30 min,6000 r·min-1離心10 min,取2.5 mL上清,用氮吹儀吹干。最終樣品用0.5 mL PBS復(fù)溶,用于DEP含量測定。底泥樣本在50℃下徹底干燥。取5 g底泥樣本,加入5 mL正己烷,上下顛倒振蕩30 min,6000 r·min-1離心10 min,取1 mL上清,用氮吹儀吹干。最終樣品用0.5 mL PBS復(fù)溶,用于DEP含量測定。
1.4.2 GC-MS方法檢測DEP
1.5 競爭性ELISA方法的性能評估
1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線和分析方法的靈敏度
基于1.3節(jié)中優(yōu)化后的條件,按照1.2節(jié)中的操作流程,DEP標(biāo)準(zhǔn)品濃度為10、20、40、80、160、320 ng·mL-1,建立標(biāo)準(zhǔn)曲線,每組實(shí)驗(yàn)設(shè)3組平行。以DEP標(biāo)準(zhǔn)品濃度的對數(shù)為橫坐標(biāo),B/B0為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,其中B為不同濃度標(biāo)準(zhǔn)品對應(yīng)的OD值,B0為標(biāo)準(zhǔn)品濃度為0時(shí)對應(yīng)的OD值,即最大OD值。B/B0值與標(biāo)準(zhǔn)品的對數(shù)呈線性回歸關(guān)系,可以得出回歸曲線的方程,從而計(jì)算IC50和最低檢測限,其中最低檢測限為抑制率在90%時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)品濃度,檢測范圍為抑制率在20%~80%的標(biāo)準(zhǔn)品濃度區(qū)間[20]。
1.5.2 交叉反應(yīng)
選取DEP結(jié)構(gòu)類似物(DBP、MEP、BBP、MEHP、DiOP、MBP、DnOP)進(jìn)行交叉反應(yīng)測定,評價(jià)本實(shí)驗(yàn)方法的特異性。
交叉反應(yīng)的計(jì)算公式為:交叉反應(yīng)(CR%)=IC50(DEP)/IC50(類似物)×100%
1.5.3 精密度
DEP標(biāo)準(zhǔn)曲線重復(fù)測定10次,隔日再次檢測,計(jì)算批內(nèi)和批間變異系數(shù)(Coefficient of Variation,CV)。CV=SD/mean×100%,其中SD為標(biāo)準(zhǔn)差(Standard Deviation)。
式中:j為第i項(xiàng)制約因素的第j項(xiàng)制約子因素,j=0,1,2,…n,; k1為第i層制約因素包含的制約子因素個(gè)數(shù),k1=1,2, …,n;
1.5.4 添加回收實(shí)驗(yàn)
陰性水樣選擇全玻璃雙蒸水并儲存在玻璃瓶中,陰性底泥樣本則是在遠(yuǎn)離居民區(qū)的河流區(qū)域采集,并且經(jīng)GC-MS方法檢測,未檢測到DEP。
取1 mL水樣或1 g底泥樣本,添加DEP標(biāo)準(zhǔn)品,使其終濃度為20、50、100 ng·mL-1或ng·g-1,充分混合均勻,4℃放置12 h。按照1.4.1節(jié)方法處理樣本后用于ELISA檢測。
2.1 ELISA反應(yīng)條件的優(yōu)化
基于抗原抗體特異性反應(yīng)的ELISA方法受到多種因素的影響,包括使用的抗原抗體的濃度、競爭性反應(yīng)的時(shí)間、競爭結(jié)合時(shí)的pH以及離子強(qiáng)度等。
采用棋盤法篩選包被抗原OVA-DEP與特異性抗DEP抗體反應(yīng)的最佳使用濃度,結(jié)果見表1。吸光度在1.0左右的值有3組,分別為抗原1∶1000/抗體1∶20 000、抗原1∶2000/抗體1∶10 000、抗原1∶4000/抗體1∶2500,其中第一組和第三組的空白值較高(>0.1),故采用抗原1∶2000/抗體1∶10 000作為最佳使用濃度。
酶標(biāo)二抗的使用濃度直接影響ELISA的讀值的高低,也會影響方法的靈敏度。使用的酶標(biāo)二抗?jié)舛冗^高不僅浪費(fèi)試劑,而且過高的OD值會掩蓋掉競爭性反應(yīng)的趨勢,降低方法的靈敏度。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看(圖1a),隨著酶標(biāo)物稀釋度的增加,B0值逐漸減?。辉诿笜?biāo)物濃度較高(1∶250)時(shí),IC50值較高(209 ng· mL-1),隨著稀釋度的增加,IC50值在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。其中當(dāng)酶標(biāo)物濃度為1∶500時(shí),B0值較高而IC50值最低,因此我們認(rèn)為該條件為最佳酶標(biāo)二抗?jié)舛取?/p>
表1 棋盤法篩選最佳包被抗原及一抗反應(yīng)濃度Table 1 Optimal concentration of coating antigen and antibody by checkerboard method
抗原抗體的結(jié)合是非共價(jià)鍵的作用,因此抗原抗體復(fù)合物始終處在結(jié)合-解離-結(jié)合的動(dòng)態(tài)平衡過程中。選擇合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn),使得特異性抗體更多的與游離DEP而非板上固化的OVA-DEP結(jié)合,對于所建立的方法的靈敏度有顯著影響。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看(圖1b),在一定的孵育時(shí)間(5~45 min)內(nèi),隨著時(shí)間延長,B0不斷增加,IC50也呈下降的趨勢,但是當(dāng)孵育時(shí)間達(dá)到60 min時(shí),IC50卻呈現(xiàn)出升高的趨勢。當(dāng)競爭反應(yīng)時(shí)間為45 min時(shí),B0值較高而IC50值最低,因此我們認(rèn)為該條件為最佳反應(yīng)時(shí)間。
從圖1c可以看出,pH對B0值的影響并不大,IC50值出現(xiàn)了先降低后又升高的態(tài)勢,當(dāng)pH為7.4時(shí),IC50值最低。溶液的離子強(qiáng)度對B0值影響較大(圖1d),離子強(qiáng)度越高,B0值越小,而IC50值整體呈上升的趨勢。當(dāng)離子強(qiáng)度為0.01 mol·L-1時(shí),B0值最高而IC50值最低。
2.2 DEP標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立
基于以上優(yōu)化后的反應(yīng)條件,建立了DEP檢測的標(biāo)準(zhǔn)曲線,見圖2。該方法的線性范圍為20~320 ng·mL-1,IC50為72 ng·mL-1,檢測限為8.2 ng·mL-1。
圖1 不同反應(yīng)條件的優(yōu)化Figure 1 Influence of parameters on ELISA
圖2 ELISA方法檢測DEP的標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 2 Calibration curve for detection of DEP by ELISA
2.3 ELISA方法的特異性
抗體制備過程中,將抗原特有的抗原決定簇暴露于機(jī)體的免疫系統(tǒng)而獲得相應(yīng)的抗體。如果目標(biāo)化合物與其類似物具有相同的分子結(jié)構(gòu)或者官能團(tuán),則所得的抗體就會同時(shí)識別目標(biāo)物及其類似物,那么所建立的分析方法測得的物質(zhì)濃度為具有類似官能團(tuán)的化合物的總濃度,不能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物質(zhì)的特異性檢測。本研究旨在建立特異性的DEP檢測方法,因此所用抗體與DEP類似物的結(jié)合能力越低,則該方法的特異性就越強(qiáng)。從交叉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表2)可以看出,DEP抗體僅與DBP、MEP、BBP有較弱的交叉反應(yīng),分別為4.29%、2.03%、0.035%,與MEHP、DiOP、MBP、DnOP沒有明顯的交叉反應(yīng)(CR<0.1%),顯示了本方法具有較好的特異性。
2.4 ELISA方法的精密度
以同一塊板上的孔間平均變異系數(shù)來表示批內(nèi)差異,以不同時(shí)間檢測的孔間平均變異系數(shù)來表示批間差異,結(jié)果見表3。本方法的批內(nèi)差在3.38%~9.09%,平均值為7.15%;批間差在3.76%~12.78%,平均值為8.14%。批內(nèi)差小于10%,批間差小于20%,該方法具有較高的精密度。
2.5 ELISA檢測DEP方法的準(zhǔn)確性
為評估所建立的ELISA方法的準(zhǔn)確性,我們進(jìn)行了添加回收實(shí)驗(yàn)。由于DEP污染的廣泛性,難以獲得有效的空白樣本,因此添加回收實(shí)驗(yàn)是采用由GCMS方法驗(yàn)證的陰性樣本進(jìn)行的,其中水樣來自古運(yùn)河嚴(yán)家橋采樣點(diǎn),底泥樣本來自玉帶河。進(jìn)行添加回收實(shí)驗(yàn)的同時(shí)測定未添加時(shí)的本底濃度,如有本底濃度測出,則在計(jì)算回收率時(shí)扣除本底再行計(jì)算。結(jié)果顯示(表4),所采用的水樣和泥樣中并沒有DEP檢出,檢測的回收率在90.46%~122.75%,平均回收率110.88%,說明該方法的準(zhǔn)確性較高。
2.6 環(huán)境樣本中DEP的測定
表2 ELISA方法與DEP類似物的交叉反應(yīng)Table 2 Cross-reactivity of DEP structural compounds
表3 ELISA方法的批內(nèi)和批間差異Table 3 Intra-assay and inter-assay variance of ELISA
表4 添加回收實(shí)驗(yàn)Table 4 Recovery of DEP from spiking waters and sediments samples
由于塑化劑廣泛存在于塑料制品中,為避免采樣工具對樣本的污染,造成檢測結(jié)果不準(zhǔn)確,采用棕色玻璃瓶作為采樣和儲存工具。并且玻璃瓶在使用前,先用丙酮浸潤1 h,后用正己烷洗滌3次,最大限度地避免了來自采樣工具的污染。由于水樣中DEP含量相對較低,我們對水樣進(jìn)行了濃縮前處理。采用正己烷提取的前處理方法,應(yīng)用ELISA方法檢測水樣的檢測限為1.19 ng·mL-1,底泥樣本的檢測限為5.95 ng·g-1。
應(yīng)用建立的ELISA方法以及GC-MS方法對鎮(zhèn)江市內(nèi)古運(yùn)河以及運(yùn)糧河水樣及底泥樣本中的DEP進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示(表5),在18個(gè)樣本中,15個(gè)樣本的ELISA和GC-MS檢測結(jié)果一致,具有較好的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)室的自來水樣中并未檢測到DEP,但是采集的其他8個(gè)樣本中,5個(gè)水樣和7個(gè)底泥樣本中有DEP檢出,檢出率分別為62.5%和87.5%。水樣中DEP含量在ND~6.51ng·mL-1,底泥樣本中DEP含量在ND~86.92ng·g-1。同時(shí)對ELISA結(jié)果和GC-MS結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)兩者具有較好的一致性(圖3)。
隨著塑料制品的生產(chǎn)、使用和廢棄,PAEs越來越多地滲透到環(huán)境中。由于PAEs是親脂性化合物,正辛醇-水分配系數(shù)(Kow)值較高,因而在水中的揮發(fā)損失小,進(jìn)入水環(huán)境的PAEs很難向大氣環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化,易于從水中吸附到沉積物以及土壤等有機(jī)物中。表6匯總了DEP在水樣和底泥樣本中的分布情況,可以看出DEP分布廣泛,在水樣中的含量可達(dá)數(shù)十ng·mL-1水平,而底泥樣本中DEP含量顯著高于水樣,最高達(dá)上千ng·g-1水平。
表5 鎮(zhèn)江市內(nèi)水樣和底泥樣本中的DEP含量Table 5 Analysis DEP in real waters and sediments samples
圖3 ELISA結(jié)果和GC-MS結(jié)果相關(guān)性分析Figure 3 Correlation analysis of the results of ELISA and GC-MS
建立快速、靈敏的分析方法監(jiān)測環(huán)境樣本中DEP的分布狀況,是評價(jià)DEP生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的重要手段。常規(guī)儀器分析方法因設(shè)備昂貴、需要專業(yè)人員等缺陷,不適用于大量環(huán)境樣本的快速篩選與分析。ELISA方法以抗原-抗體特異性結(jié)合為基礎(chǔ),通過酶促反應(yīng)放大信號,從而實(shí)現(xiàn)痕量物質(zhì)的快速檢測。其中特異性抗體是ELISA方法建立的關(guān)鍵因素,其靈敏度、特異性等直接影響方法的檢測性能。DEP分子量較小,不能誘導(dǎo)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng),因此需將其與大分子載體蛋白(如牛血清白蛋白、卵清白蛋白等)偶聯(lián),免疫動(dòng)物才能獲得相應(yīng)的抗體。因此,DEP抗體的獲得較為困難,目前基于DEP抗體的免疫分析方法報(bào)道較少。Zhang等[29]建立了直接競爭ELISA方法,檢測范圍在0.1~3500 ng·mL-1,并用于環(huán)境水樣的檢測;隨后,Zhang等[30]又建立了間接競爭ELISA方法,檢測范圍縮小到0.005~18.6 ng·mL-1。相對于文獻(xiàn)報(bào)道,本研究所建立的方法靈敏度有一定的差距,主要原因可能與所使用的抗體靈敏度不高有關(guān)。由于環(huán)境樣本,尤其是水樣中污染物濃度偏低,許多分析方法(包括LC-MS/MS等儀器分析方法)的固有靈敏度并不足以分析環(huán)境樣本中的痕量污染物。因此,樣品前處理時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的富集,富集倍數(shù)因其前處理方法差異而不同,通??蛇_(dá)數(shù)十乃至數(shù)百倍。在本研究中,ELISA方法固有靈敏度為8.2 ng·mL-1,但經(jīng)過前處理的10倍富集后檢測限可達(dá)到1.19 ng·mL-1,完全可以滿足水樣中痕量DEP的分析要求。
表6 DEP在水樣和底泥樣本中的分布情況Table 6 Occurrence of DEP in waters and sediments samples
對鎮(zhèn)江市內(nèi)古運(yùn)河以及運(yùn)糧河水樣及底泥樣本的檢測結(jié)果可以看出,DEP污染較為嚴(yán)重,檢出率分別為62.5%(水樣)和87.5%(底泥),原因可能是由于河流周邊人口密集,加劇了污染的發(fā)生。與其他各地水體中的DEP濃度相比,鎮(zhèn)江水體中的DEP濃度與中國松花江、法國索姆河以及西班牙Llobregat河等接近。雖然我國目前未出臺針對地表水中DEP的限量標(biāo)準(zhǔn),但水體中DEP的嚴(yán)重污染也應(yīng)引起我們的足夠重視。底泥中的DEP的檢出率高于水體,并且其含量也高于同一采樣點(diǎn)水體中DEP的濃度,這一結(jié)果可能是由于DEP易于從水中吸附到沉積物中。底泥沉積于河底,隨著時(shí)間延長,DEP等污染物不斷積累、吸附,容易造成新的生態(tài)環(huán)境隱患。
采用DEP多克隆抗體建立的間接競爭ELISA法,優(yōu)化反應(yīng)條件后,方法的檢測范圍為20~320 ng· mL-1,IC50為72 ng·mL-1,最低檢測限為8.2 ng·mL-1。該方法具有較高的特異性,與其他鄰苯二甲酸酯類似物幾乎無交叉反應(yīng)。ELISA方法準(zhǔn)確性高,與儀器方法比對具有較好的一致性。以建立的方法檢測了鎮(zhèn)江市內(nèi)水體中水樣和底泥樣本中DEP,發(fā)現(xiàn)環(huán)境樣本中DEP有較高的檢出率。酶聯(lián)免疫分析方法的建立可為環(huán)境中塑化劑分布研究,進(jìn)而評估其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供有效的技術(shù)手段。
[1]張軍偉.食品中塑化劑分析方法研究綜述[J].中國科技信息,2014(8):77-78.
ZHANG Jun-wei.Review of analysis methods for plasticizer in food analysis[J].China Science and Technology Information,2014(8):77-78.
[2]雷艷虹.常見塑化劑簡介[J].化學(xué)教學(xué),2013(4):71-73.
LEI Yan-hong.Brief introduction for plasticizers[J].Education in Chemistry,2013(4):71-73.
[3]陳海婷,魏丹毅,郭智勇.鄰苯二甲酸酯類增塑劑的分析方法研究進(jìn)展[J].塑料助劑,2008,67(1):17-21.
CHEN Hai-ting,WEI Dan-yi,GUO Zhi-yong.Progress in the analysis of phthalic acid esters[J].Plastics Additives,2008,67(1):17-21.
[4]Jobling S,Reynolds T,White R,et al.A variety of environmentally persistent chemicals,including some phthalate plasticizers,are weakly estrogenic[J].Environmental Health Perspectives,1995,103(6):582-587.
[5]Net S,Dumoulin D,El-Osmani R,et al.Case study of PAHs,Me-PAHs, PCBs,phthalates and pesticides contamination in the Somme River water,France[J].International Journal of Environmental Research,2014,8(4):1159-1170.
[6]Selvaraj K K,Sundaramoorthy G,Ravichandran P K,et al.Phthalate esters in water and sediments of the Kaveri River,India:Environmental levels and ecotoxicological evaluations[J].Environmental Geochemistry and Health,2015,37(1):83-96.
[7]Céspedes R,Lacorte S,Raldúa D,et al.Distribution of endocrine disruptors in the Llobregat River basin(Catalonia,NE Spain)[J].Chemosphere,2005,61(11):1710-1719.
[8]Zeng F,Cui K,Xie Z,et al.Occurrence of phthalate esters in water and sediment of urban lakes in a subtropical city,Ghangzhou,South China [J].Environment International,2008,34(3):372-380.
[9]Yuan S Y,Liu C,Liao C S,et al.Occurrence and microbial degradation of phthalate esters in Taiwan river sediments[J].Chemosphere,2002,49(10):1295-1299.
[10]周開勝,呂超田,楊剛,等.水體中酞酸酯類環(huán)境激素污染及生物降解研究進(jìn)展[J].環(huán)境科技,2009,22(4):56-59.
ZHOU Kai-sheng,Lü Chao-tian,YANG Gang,et al.Research progress on pollution and biodegradation of environmental hormone-phthalate esters in water[J].Environmental Science and Technology,2009,22(4):56-59.
[11]Call D J,Markee T P,Geiger D L,et al.An assessment of the toxicity ofphthalate esters to freshwater benthos.1.Aqueous exposures[J].Environmental Toxicology and Chemistry,2001,20(8):1798-1804.
[12]Yang J,Hauser R,Goldman R H.Taiwan food scandal:The illegal use of phthalates as a clouding agent and their contribution to maternal exposure[J].Food and Chemical Toxicology,2013,58:362-368.
[13]Crinnion W J.Toxic effects of the easily avoidable phthalates and parabens[J].Alternative Medicine Review,2010,15(3):190-197.
[14]Ventrice P,Ventrice D,Russo E,et al.Phthalates:European regulation,chemistry,pharmacokinetic and related toxicity[J].Environmental Toxicology and Pharmacology,2013,36(1):88-96.
[15]Schecter A,Lorber M,Guo Y,et al.Phthalate concentrations and dietary exposure from food purchased in New York State[J].Environmental Health Perspectives(Online),2013,121(4):473.
[16]Batlle R,Nerín C.Application of single-drop microextraction to the determination of dialkyl phthalate esters in food simulants[J].Journal of Chromatography A,2004,1045(1):29-35.
[17]Fierens T,Servaes K,Van Holderbeke M,et al.Analysis of phthalates in food products and packaging materials sold on the Belgian market[J]. Food and Chemical Toxicology,2012,50(7):2575-2583.
[18]Holadová K,Proku°pková G,Haj?lová J,et al.Headspace solid-phase microextraction of phthalic acid esters from vegetable oil employing solvent based matrix modification[J].Analytica Chimica Acta,2007, 582(1):24-33.
[19]Khosravi K,Price G W.Determination of phthalates in soils and biosolids using accelerated solvent extraction coupled with SPE cleanup and GC-MS quantification[J].Microchemical Journal,2015, 121:205-212.
[20]劉艷梅,鐘輝,黃建芳,等.直接競爭ELISA檢測大米樣品中的重金屬鎘[J].免疫學(xué)雜志,2015,31(6):528-532.
LIU Yan-mei,ZHONG Hui,HUANG Jian-fang,et al.Amplification of direct competition ELISA in cadmium ions detection of rice samples[J]. Immunological Journal,2015,31(6):528-532.
[21]Gao D,Li Z,Wen Z,et al.Occurrence and fate of phthalate esters in full-scale domestic wastewater treatment plants and their impact on receiving waters along the Songhua River in China[J].Chemosphere, 2014,95:24-32.
[22]Liu Y,Chen Z,Shen J.Occurrence and removal characteristics of phthalate esters from typical water sources in Northeast China[J].Journal of analytical methods in chemistry,2013,2013(2):606-612.
[23]Fatoki O S,Noma A.Solid phase extraction method for selective determination of phthalate esters in the aquatic environment[J].Water,Air, and Soil Pollution,2002,140(1/2/3/4):85-98.
[24]Huang P C,Tien C J,Sun Y M,et al.Occurrence of phthalates in sediment and biota:Relationship to aquatic factors and the biota-sediment accumulation factor[J].Chemosphere,2008,73(4):539-544.
[25]Wang X T,Ma L L,Sun Y Z,et al.Phthalate esters in sediments from guanting reservoir and the Yongding River,Beijing,People′s Republic of China[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2006,76(5):799-806.
[26]Wang F,Xia X,Sha Y.Distribution of phthalic acid esters in Wuhan section of the Yangtze River,China[J].Journal of Hazardous Materials,2008,154(1):317-324.
[27]Srivastava A,Sharma V P,Tripathi R,et al.Occurrence of phthalic acid esters in Gomti River Sediment,India[J].Environmental Monitoring and Assessment,2010,169(1-4):397-406.
[28]Adeniyi A A,Okedeyi O O,Yusuf K A.Flame ionization gas chromatographic determination of phthalate esters in water,surface sediments and fish species in the Ogun river catchments,Ketu,Lagos,Nigeria[J]. Environmental Monitoring and Assessment,2011,172(1/2/3/4):561-569.
[29]Zhang M,Cong Y,Sheng Y,et al.A direct competitive enzyme-linked immunosorbent assay by antibody coated for diethyl phthalate analysis [J].Analytical Biochemistry,2010,406(1):24-28.
[30]Zhang M,Yu X,Wang Y,et al.A highly sensitive indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay(ic-ELISA)by antigen coating for diethyl phthalate analysis in foods[J].Food Analytical Methods, 2013,6(4):1223-1228.
Development of a enzyme-linked immunosorbent assay for diethyl phthalate analysis in water and sediment samples from rivers in Zhenjiang City
ZENG Kun1,2,ZHOU Jun1,SHAO Jie1,ZHANG Zhen1*
(1.College of Environmental and Safety Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China;2.Institute of Environment and Ecology, Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)
Based on a polyclonal antibody targeting diethyl phthalate(DEP),a sensitive indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)was proposed and several parameters were investigated.Under the optimized conditions,the developed method showed high sensitivity to DEP(the limit of detection,8.2 ng·mL-1)and high selectivity with cross-reactivities less than 4.29%to seven structurally related phthalate esters.The linear range was from 20 ng·mL-1to 320 ng·mL-1.The recoveries(90.46%~122.75%)and reproducibility(CV of intra-assay,3.38%~9.09%;CV of inter-assay,3.76%~12.78%)were satisfactory.Our proposed ELISA indicated that it had good agreement with those given by GC-MS,which was applied to detect DEP in waters and sediments from ancient canal and Yunliang River.And DEP was found in most of target areas(the detection rate,62.5%in waters and 87.5%in sediments),the concentration was up to 6.61 ng·mL-1and 86.9 ng·g-1in water and sediments,respectively.
plasticizer;DEP;antibody
X78
A
1672-2043(2016)11-2237-08
10.11654/jaes.2016-0303
2016-03-10
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31502118,21577051);江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20130507);中國博士后基金項(xiàng)目(2013M541606)
曾昆(1980—),女,湖北襄陽人,博士,講師,從事污染物快速分析研究。E-mail:kjj80116@163.com
*通信作者:張禎E-mail:zhzhenok@163.com
曾昆,周軍,邵杰,等.應(yīng)用酶聯(lián)免疫分析方法檢測鎮(zhèn)江市內(nèi)水域水樣和底泥中的鄰苯二甲酸二乙酯[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2016,35(11):2237-2244.
ZENG Kun,ZHOU Jun,SHAO Jie,et al.Development of a enzyme-linked immunosorbent assay for diethyl phthalate analysis in water and sediment samples from rivers in Zhenjiang City[J].Journal of Agro-Environment Science,2016,35(11):2237-2244.
鄰苯二甲酸酯(Phthalate esters,PAEs)類塑化劑廣泛應(yīng)用于塑料及一次性塑料消費(fèi)品,還可以作為原料用于香味劑、化妝品和冷凝劑[1-3]。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展及塑料制品的大量使用,PAEs已經(jīng)成為全球性最普遍的一類污染物[4]。其中鄰苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate,DEP)是PAEs中的重要成員,近年來被越來越多地用作增塑劑和食品添加劑[11],在法國[5]、印度[6]、西班牙[7]以及我國廣州[8]、臺灣[9]等地區(qū)的水體和底泥中均有檢出。研究表明DEP是一類影響嚴(yán)重的環(huán)境激素,易造成生物體內(nèi)分泌失調(diào),引起生殖功能障礙,甚至還會誘發(fā)惡性腫瘤[10-14]。我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749—2006)中規(guī)定DEP的限值為0.003 mg·L-1。因此,建立簡單、快速、高通量的分析方法,對環(huán)境水體和底泥中此類污染物進(jìn)行分析尤為必要。