生物样品组织自由水氚测量制样方法研究

韩万春 朱月龙 蒋佳宁 高 阳 朱震宇

（中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐314300）

0 引言

环境中的氚容易通过呼吸道、皮肤接触、饮用水和食物链等途径进入人体，氚会发出β粒子，在细胞内产生电离，引起细胞DNA的单链断裂，进而导致基因突变[1]。生物样品氢的同位素分布在自由水和有机化合物中，分布在自由水中的氚称为组织自由水氚（TFWT），分布在有机化合物中的氚称为有机结合氚（OBT）[2]。目前自由水氚通用的制样方法主要有真空冷冻干燥法，高温蒸馏法，共沸蒸馏法[3]。这些方法都有各自的优缺点（表1）。制得的生物样品组织自由水氚样品采用低本底液体闪烁计数器测量氚活 度 浓 度[4，5]。

本文以旋转蒸发仪为基础，通过旋转蒸发法制备样品以测量生物样品中组织自由水氚，满足海洋环境、食品安全领域等监测实验室日益增加的组织自由水氚样品制备需求。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

萝卜、牛奶、羊肉、大米等环境生物样品，KMnO4（国药）、Bradford蛋白定性检测试剂盒（碧云天）、闪烁液（美国PerkinElmer OPTIPHASE“HISAFE”3）。

1.2 试验仪器

冷冻干燥仪（美国LABCONCO FREEZONE 2.5plus）、电炉、蛇形冷凝管、旋转蒸发仪、液闪谱仪（美国PerkinElmer Quantulus1220）、电导率仪（梅特勒）。

1.3 试验方法

样品前处理：萝卜、羊肉等体积大的生物样品需要切成小块。

样品制备：

（1）冷冻脱水干燥法：固体生物样品直接放在冷冻干燥仪上冷冻抽真空；液体生物样品放在冰箱里冷冻成冰后，再放在冷冻干燥仪上冷冻抽真空。待组织自由水氚样品被完全抽出后，样品解冻，在300 mL制备样品中加入1 g KMnO4，在蛇形冷凝管上共沸蒸馏，再用液体闪烁计数方法进行测定。

（2）旋转蒸发法：将生物样品直接放入加热瓶内，加热，旋转，抽真空，冷凝，定容，再在制得的组织自由水氚样品中加入1 g KMnO4进行旋转蒸发，再用液体闪烁计数方法进行测定。制样结束后，采用水洗气吹装置清洗冷凝管壁，防止对下次制样产生记忆效应（如图1所示）。

图1 旋转蒸发法示意图

2 结果与分析

2.1 实验室制备样品时间统计

冷冻脱水干燥法及旋转蒸发法制备生物样品的时间统计见表2。

表2 冷冻干燥法及旋转蒸发法制备样品时间统计

2.2 Bradford蛋白定性检测试剂盒检测

牛奶是液态生物样品，含有丰富的蛋白质。蛋白质为有机物，在液闪谱仪测定时会产生干扰。Bradford检测试剂盒测定蛋白表现出快速、稳定、高灵敏度的特性用，该方法可以判断制备的自由水氚样品是否载带蛋白质。

Bradford蛋白定性检测试剂遇到原牛奶会变成蓝色（如图2所示）。而Bradford蛋白定性检测试剂与冷冻干燥机及旋转蒸发仪制备的样品都不变色。实验证明这两种方法制得的样品都不会载带蛋白，不会对实验产生干扰。

图2 Bradford蛋白定性实验

2.3 液闪谱仪测定的样品结果

真空冷冻干燥法与旋转蒸发法制备样品测量结果见表3。

表3 液闪谱仪测定结果

本次实验采集的都是环境中的生物样品，发现生物样品之间有良好的平行性，各生物样品制得的组织自由水氚电导率都小于5μS/cm，可以满足液闪测量需要。萝卜、牛奶、羊肉、大米组织自由水氚测量结果的相对误差分别为20.3%、5.3%、27.1%、0.8%。

3 结论

真空冷冻干燥法与旋转蒸发法都能够制备生物样品组织自由水氚，旋转蒸发法的制样速率比真空冷冻干燥法快几十倍。旋转蒸发法还有提取土壤等样品中自由水氚的能力。目前，国内实验室基本采用真空冷冻干燥法作为生物样品组织自由水氚制样方法，旋转蒸发法可以作为真空冷冻干燥法的补充。

根据实验结果，旋转蒸发仪与冷冻干燥法都能满足生物样品中组织自由水氚的测量要求。但是冷冻干燥仪价格昂贵，一般用于生命科学研究领域，如制备肽类化合物样品等。旋转蒸发仪价格相对便宜，一般在化学提纯中使用较多，主要用于固液分离、液液分离。旋转蒸发仪在提取生物样品组织自由水氚时，表现出样品制备效率高、样品质量优、能耗小的特点，在生物样品组织自由水氚提取中有较好的经济性。

采用旋转蒸发法制备样品可以快速准确地测量生物样品中的组织自由水氚，该方法可以用于常规辐射环境监测、事故应急监测、食品分析及人体内氚含量测量，具有较广的应用范围。