基于抑制葡萄糖氧化酶活性快速检测重金属离子的研究

孙璐+迟德富

摘要酶抑制比色法是近年来迅速发展起来的食品中重金属残留检测的方法之一.与传统的方法相比，酶抑制法具有快速、简便、对所分析的样品需要量少等优点.本文研究了重金属Pb2+、Cu2+、Ag+对葡萄糖氧化酶的抑制，采用酶抑制比色法实现了对Pb2+、Cu2+、Ag+金属离子的检测.在优化的条件下，Pb2+、Cu2+、Ag+分别在10～100 μmol/L、4～80 μmol/L、10～100 μmol/L范围内其浓度与响应信号呈良好的线性关系（相关系数均在0.99以上）.Pb2+、Cu2+、Ag+的检出限分别为0.53、0.21和0.18 μmol/L.

关键词酶抑制法；分光光度法；重金属；葡萄糖氧化酶；靛蓝胭脂红

中图分类号X830文献标识码A文章编号10002537（2014）04004605

近年来重金属中毒的事件频繁发生，重金属离子检测显得越来越重要.检测重金属离子的方法主要有原子吸收光谱法[1]、原子荧光光谱法[2]、阳极溶出伏安法[3]等，但传统的重金属检测方法存在着待检测样品前处理复杂、仪器费用高等缺陷，在实际应用中不能广泛普及.因此，寻求一种操作简单、灵敏度高的重金属离子快速检测技术具有重大的意义[4].基于酶抑制作用并利用分光光度法检测食品及环境中重金属残留已逐渐兴起，此方法简单方便、快速灵敏，并且检测样品及使用药品的用量少，对各种重金属元素的检测具有相对较好的普遍性.

葡萄糖氧化酶（glucose oxidase， GOD）具有较好的催化特性，已经在许多领域广泛应用，如食品、医药、化学等[5].重金属离子作用于葡萄糖氧化酶的活性中心，对其活性中心具有极强的亲和力，较多含量的重金属离子会使葡萄糖氧化酶迅速失去活性，导致酶活力下降.同时，重金属对酶具有抑制效应，当重金属在生物体内沉积后，对生物体具有毒性，利用酶抑制法还能对受污染环境中的重金属离子的生物毒性进行风险评估[6].相关文献中提到在反应底物中添加指示剂如2，4二氯苯酚[7]、靛蓝胭脂红等，当底物与重金属发生反应时，会使底物中指示剂的颜色、吸光度等发生变化，通过检测其被转换的信号或用肉眼即可区分酶活性的变化.本研究基于重金属离子对酶的抑制作用，在其他研究的基础上，考察葡萄糖氧化酶对重金属Pb2+、Cu2+、Ag+离子的检测性能，优化反应体系，尝试拟合出一种快速检测这3种重金属离子的数学检测模型[8].为今后的实际应用提供理论依据.1材料与方法

1.1主要仪器与试剂

1.2实验方法

2结果与讨论

2.1实验原理

2.2最适反应温度的选择

2.3最适反应pH的选择〖KH-1〗

2.4最适反应时间的选择

将重金属离子溶液和葡萄糖氧化酶混合液在最适反应温度条件下放置不同反应时间t，调节为最适pH，考察反应时间对重金属离子抑制葡萄糖氧化酶的影响.由不同反应时间对酶抑制程度的影响（图3）可知，在一定范围内，不同重金属离子对酶的抑制程度都会随反应时间的增加而增加，增大到一定程度后又会受到抑制，所以，经过实验，选择Pb2+、Cu2+、Ag+对葡萄糖氧化酶抑制反应的最适反应时间分别为15、25、20 min，此时，每种重金属离子对葡萄糖氧化酶的抑制作用最大.

2.5标准曲线的绘制

2.6分析与讨论

3结论

利用靛蓝胭脂红褪色的原理并结合分光光度法对重金属离子抑制葡萄糖氧化酶活性的检测方法能够获得的线性范围更宽，具有显著的差异[2122].通过标准曲线建立数学模型确定的抑制方程置信度均在99%以上，说明该方法具有充分的理论依据及可行性.

本研究中只进行了单一重金属离子的检测，在实际应用中，需要检测的未知液大多为重金属的混合液，若存在离子之间的相互干扰问题，只需加入合适的掩蔽剂就可以排除各种干扰，因而该研究为环境中多元素的同时分析提供了参考.另外，此方法还可以设计成相关的试剂盒，用于重金属离子更为快速、便捷的检测.

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