CN102914507B - 一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法 - Google Patents

一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法 Download PDF

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一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，它涉及一种检测水体中氟含量的方法，本发明是为解决现有的检测水体中氟含量的方法存在的对仪器分析条件要求高、操作复杂、成本昂贵的技术问题，检测方法如下：一、配置LB液体培养基；二、培养野生型大肠杆菌菌株菌液至平台期；三、在含菌液的新鲜LB液体培养基中加入不同含量的氟；四、用紫外分光光度计测量菌液生长OD值；五、建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线和回归方程。六、在含菌液的新鲜LB液体培养基中加入已知氟含量的待测水样，通过回归方程计算出待测水样中的氟含量，本发明成本低、步骤少、实验操作方便、精确度高，可应用于环境水质监测领域。

Description

一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法
技术领域
本发明涉及一种检测水体中氟含量的方法。
背景技术
氟是人体必需的微量元素之一，氟化物是以氟离子的形式存在，过量摄入氟则会危害健康，导致氟中毒，表现为以侵犯牙齿和骨骼为主的全身性慢性损害。氟污染（fluoridepollution）是指氟及其化合物引起的环境污染。氟是积累性毒物，人摄入过量氟会干扰酶的活性，破坏钙、磷的代谢平衡，出现牙齿生斑、关节变形等症状的氟骨病。氟也是一种原生质毒物，易透过各种组织的细胞壁与原生质结合，具有破坏原生质的作用。地方性氟骨病是由于天然水氟污染引起的地方性氟中毒和氟骨病的主要原因，在自然状态下，土壤、海水、地面水、地下水都含氟。地下水含氟量一般为1.0～3.0mg/L，高氟区可达10～20mg/L。中国《工业企业设计卫生标准》规定居住区大气氟一次最高容许浓度为0.02mg/m，日平均最高容许浓度为0.007mg/m。地面水氟最高容许浓度为1.0mg/L。生活饮用水中氟化物最高容许浓度为1.0mg/L，适宜浓度为0.5～1.0mg/L。地表水环境质量标准基本项目标准限值规定Ⅴ类氟化物（以F-计）≤1.5mg/L。饮水型氟中毒是病区分布最广泛、患病人数最多的一种类型，主要分布于淮河、秦岭、昆仑山以北的广大地区。
我国国标规定的氟含量环境监测方法主要为类氟试剂比色法、茜素磺酸锆目视比色法和离子选择性电极法以及离子色谱法。这些化学分析和仪器检测一般都需要量药品或者昂贵设备，前处理步骤繁琐，操作复杂，工作量大，而且误差也较大。利用指示菌检测、评价水质毒性特异性好，准确度高，具有快捷、灵敏、简便和经济的特点，其中大肠杆菌（Escherichia coli）作为水质卫生学指标，在环境水质监测中起着非常重要的指示作用，其实验方法规范，生长培养操作简易。大肠杆菌是公认的污染物敏感指示生物，在对数生长期（稳定期前），测量菌液光密度（OD）值与活菌数呈现线性关系，可通过菌液OD值，评价其生存条件的优劣，指示菌液中污染的性质并可量化特征，因此广泛应用于环境水质监测领域。
发明内容
本发明是为解决现有的检测水体中氟含量的方法存在的对仪器分析条件要求高、操作复杂、成本昂贵的技术问题，而提供一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法。
本发明的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：
一、配置LB液体培养基；
二、将菌液浓度为106~109cuf/mL的野生型大肠杆菌菌株菌液与步骤一的LB液体培养基按体积比为（1~2）：1000混合，在温度为34~40℃的条件下，培养9~11h，至平台期，得到平台期菌液；
三、将步骤二得到的平台期菌液与步骤一的LB液体培养基按体积比为1：（90~110）混合，得到检测水体中氟含量的培养菌液；
四、将不同氟含量的水样与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液按体积比为（1~2）：1000分别混合，在温度为34~40℃的条件下，震荡培养4~6h，得到不同浓度的含氟菌液，然后利用紫外分光光度计测量步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液，其菌液生长OD值，建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线和回归方程y=-0.0085x+0.7469；其中x为含氟水样的氟浓度，y为含氟菌液的菌液生长OD值；不同氟含量的水样中氟浓度分别为0.01mg/L、0.05mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L和50mg／L；
五、取待测水样，加入到步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液中，在温度为34~40℃的条件下，震荡培养4~6h，测量其菌液生长OD值，利用步骤四得到的回归方程计算待测水样中的氟含量；其中待测水样的体积与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液按体积比为（1~2）：1000。
本发明有益效果
本发明的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法的优点在于，通过细菌生长检测含氟水体的浓度并评价其毒性，与化学检测方法和仪器分析等传统技术相比成本低、步骤少、操作简单。本发明的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法中，利用紫外分光光度计测量培养菌液其菌液生长OD值，然后建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线和回归方程，利用回归方程可直观快捷计算出待测水样中氟的含量，实验操作方便，精确度高，不需要特殊的高精分析仪器和检测设备，易于培训和熟稔，可应用于环境水质监测领域。
附图说明
图1是实施例1菌液生长OD值与氟含量的关系曲线图。
具体实施方式
本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：
一、配置LB液体培养基；
二、将菌液浓度为106~109cuf/mL的野生型大肠杆菌菌株菌液与步骤一的LB液体培养基按体积比为（1~2）：1000混合，在温度为34~40℃的条件下，培养9~11h，至平台期，得到平台期菌液；
三、将步骤二得到的平台期菌液与步骤一的LB液体培养基按体积比为1：（90~110）混合，得到检测水体中氟含量的培养菌液；
四、将不同氟含量的水样与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液按体积比为（1~2）：1000分别混合，在温度为34~40℃的条件下，震荡培养4~6h，得到不同浓度的含氟菌液，然后利用紫外分光光度计测量步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液，其菌液生长OD值，建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线和回归方程y=-0.0085x+0.7469；其中x为含氟水样的氟浓度，y为含氟菌液的菌液生长OD值；不同氟含量的水样中氟浓度分别为0.01mg/L、0.05mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L和50mg/L；
五、取待测水样，加入到步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液中，在温度为34~40℃的条件下，震荡培养4~6h，测量其菌液生长OD值，利用步骤四得到的回归方程计算待测水样中的氟含量；其中待测水样的体积与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液按体积比为（1~2）：1000。
本实施方式的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法的优点在于，通过细菌生长检测含氟水体的浓度并评价其毒性，与化学检测方法和仪器分析等传统技术相比成本低、步骤少、操作简单。本实施方式的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法中，利用紫外分光光度计测量培养菌液其菌液生长OD值，然后建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线和回归方程，利用回归方程可直观快捷计算出待测水样中氟的含量，实验操作方便，精确度高，不需要特殊的高精分析仪器和检测设备，易于培训和熟稔，可应用于环境水质监测领域。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中野生型大肠杆菌菌株菌液与步骤一的LB液体培养基的体积比为1.5：1000，其它步骤与参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中培养温度为37℃，培养时间为10h，其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的是：步骤三中步骤二得到的平台期菌液与LB液体培养基的体积比为1：100，其它步骤与参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的是：步骤四中不同氟含量的水样中的水为蒸馏水，其它步骤与参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中不同氟含量的水样与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液的体积比为1.5：1000，其它步骤与参数与具体实施方式一或五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一的是：步骤四和步骤五中振荡培养的温度条件均为37℃，时间为5h，其它步骤与参数与具体实施方式一至六之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果
实施例1、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：一、配置LB液体培养基：称取1g酵母膏，2g蛋白胨和2gNaCl，加入到1000mL蒸馏水中，在温度为120℃条件下，加热20min，进行灭菌，得到LB液体培养基；
二、取2mL菌液浓度为109cuf/mL的野生型大肠杆菌菌株菌液，加入到步骤一的LB液体培养基中，在温度为37℃的条件下，培养10h，至平台期，得到平台期菌液；其中野生型大肠杆菌菌株购买自美国NIH资助的国际线虫种质中心（CGC），编号为OP50；
三、将步骤二得到的平台期菌液与步骤一的LB液体培养基按体积比为1：100混合，得到检测水体中氟含量的培养菌液；
四、将不同氟含量的水样与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液按体积比为1.5：1000分别混合，在温度为37℃的条件下，震荡培养5h，得到不同浓度的含氟菌液；然后利用Amersham公司的型号为Biosciences ULTROSPEC 4300的紫外分光光度计在波长为600nm处测量步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液，其菌液生长OD值，建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线如图1所示，回归方程：y=-0.0085x+0.7469（x为含氟水样的氟浓度，y为含氟菌液的菌液生长OD值）；其中不同氟含量的水样中水为蒸馏水，水样中氟浓度分别为0.01mg/L、0.05mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L、5mg/L,、10mg/L、20mg/L和50mg/L，设置标准参考生活饮用水水质标准和污水排放浓度；
五、取已知氟浓度为0.05mg/L的待测水样，加入到步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液中，在温度为37℃的条件下，震荡培养5h，测量其菌液生长OD值，利用步骤四获得的回归方程计算待测水样中的氟含量；其中待测水样与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液按体积比为1.5：1000。
利用本实施例的菌液生长OD值与氟含量的回归方程，计算出待测水样的氟含量为0.051mg/L，与实际值相差无几，准确度高。
本实施例的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法的优点在于，通过细菌生长检测含氟水体的浓度并评价其毒性，与化学检测方法和仪器分析等传统技术相比成本低、步骤少、操作简单。本实施例的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法中，利用紫外分光光度计测量培养菌液其菌液生长OD值，然后建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线和回归方程，利用回归方程可直观快捷计算出水样中氟的含量，实验操作方便，精确度高，不需要特殊的高精分析仪器和检测设备，易于培训和熟稔，可应用于环境水质监测领域。
实施例2、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：本实施例与实施例1不同的是：步骤七中所加入的待测水样浓度为0.1mg/L，其他过程及参数与实施例1相同。
利用实施例1的回归方程，计算出待测水样的氟含量为0.108mg/L，与实际值相差无几，准确度高。
实施例3、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：本实施例与实施例1不同的是：步骤七中所加入的待测水样浓度为1mg/L，其他过程及参数与实施例1相同。
利用实施例1的回归方程，计算出待测水样的氟含量为1.112mg/L，与实际值相差无几，准确度高。
实施例4、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：本实施例与实施例1不同的是：步骤七中所加入的待测水样浓度为2mg/L，其他过程及参数与实施例1相同。
利用实施例1的回归方程，计算出待测水样的氟含量为2.168mg/L，与实际值相差无几，准确度高。
实施例5、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：本实施例与实施例1不同的是：步骤七中所加入的待测水样浓度为5mg/L，其他过程及参数与实施例1相同。
利用实施例1的回归方程，计算出待测水样的氟含量为5.219mg/L，与实际值相差无几，准确度高。
实施例6、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：本实施例与实施例1不同的是：步骤七中所加入的待测水样浓度为10mg/L，其他过程及参数与实施例1相同。
利用实施例1的回归方程，计算出待测水样的氟含量为10.665mg/L，与实际值相差无几，准确度高。
实施例7、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：本实施例与实施例1不同的是：步骤七中所加入的待测水样浓度为20mg/L，其他过程及参数与实施例1相同。
利用实施例1的回归方程，计算出待测水样的氟含量为20.898mg/L，与实际值相差无几，准确度高。
实施例8、一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法按以下步骤进行：本实施例与实施例1不同的是：步骤七中所加入的待测水样浓度为50mg/L，其他过程及参数与实施例1相同。
利用实施例1的回归方程，计算出待测水样的氟含量为50.911mg/L，与实际值相差无几，准确度高。

Claims (7)

1.一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、配置LB液体培养基；
二、将菌液浓度为106～109cuf/mL的野生型大肠杆菌菌株菌液与步骤一的LB液体培养基按体积比为(1～2)：1000混合，在温度为34～40℃的条件下，培养9～11h，至平台期，得到平台期菌液；
三、将步骤二得到的平台期菌液与步骤一的LB液体培养基按体积比为1：(90～110)混合，得到检测水体中氟含量的培养菌液；
四、将不同氟含量的水样与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液按体积比为(1～2)：1000分别混合，在温度为34～40℃的条件下，振荡培养4～6h，得到不同浓度的含氟菌液，然后利用紫外分光光度计测量上述不同浓度的含氟菌液，得到其菌液生长OD值，建立菌液生长OD值与氟含量的关系曲线和回归方程y＝-0.0085x+0.7469；其中x为含氟水样的氟浓度，y为含氟菌液的菌液生长OD值；不同氟含量的水样中氟浓度分别为0.01mg/L、0.05mg/L、0.1mg/L、0.5mg/L、1mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L和50mg/L；
五、取待测水样，加入到步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液中，在温度为34～40℃的条件下，振荡培养4～6h，测量其菌液生长OD值，利用步骤四得到的回归方程计算待测水样中的氟含量；其中待测水样的体积与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液的体积比为(1～2)：1000。
2.权利要求1所述的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，其特征在于步骤二中野生型大肠杆菌菌株菌液与步骤一的LB液体培养基的体积比为1.5：1000。
3.权利要求1或2所述的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，其特征在于步骤二中培养温度为37℃，培养时间为10h。
4.权利要求3所述的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，其特征在于步骤三中步骤二得到的平台期菌液与LB液体培养基的体积比为1：100。
5.权利要求3所述的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，其特征在于步骤四中不同氟含量的水样中的水为蒸馏水。
6.权利要求3所述的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，其特征在于步骤四中不同氟含量的水样与步骤三得到的检测水体中氟含量的培养菌液的体积比为1.5：1000。
7.权利要求3所述的一种利用大肠杆菌检测水体中氟含量的方法，其特征在于步骤四和步骤五中振荡培养的温度条件均为37℃，时间为5h。
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