第一節(jié)　藻毒素的類(lèi)型和特性

水華藍(lán)藻中的微囊藻屬、顫藻屬、魚(yú)腥藻屬、念珠藻屬等藻類(lèi)的代謝產(chǎn)物——藻毒素對(duì)人和動(dòng)物的飲用水安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。藍(lán)藻毒素主要是細(xì)胞內(nèi)毒素，當(dāng)藻細(xì)胞破裂或腐爛分解后，毒素會(huì)被釋放到水體中，人類(lèi)在皮膚接觸、飲用、食用水生動(dòng)物等過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致中毒。中毒癥狀一般表現(xiàn)為視力下降、呼吸急促、嘔吐、腹瀉甚至死亡。

一、藻毒素的類(lèi)型

藍(lán)藻毒素可分為3類(lèi)：環(huán)肽、生物堿和脂多糖內(nèi)毒素。根據(jù)致毒方式，可分為具有肝毒性的環(huán)肽毒素，微囊藻毒素和節(jié)球藻毒素，具有神經(jīng)毒性的生物堿毒素，類(lèi)毒素和石房蛤毒素，具有細(xì)胞毒性的生物堿毒素，擬柱胞藻毒素，具有皮炎毒性的生物堿毒素，海兔毒素和鞘絲藻毒素（見(jiàn)表4-1）。

表4-1 淡水藍(lán)藻毒素的類(lèi)型

二、微囊藻毒素的理化性質(zhì)

微囊藻毒素（Microcystin，簡(jiǎn)稱(chēng)MC）是一類(lèi)單環(huán)七肽（圖4-1），這類(lèi)毒素主要由微囊藻（Microcystins aeruginosa）產(chǎn)生，如綠色微囊藻（M. viridis）、惠氏微囊藻（M.wesenbergii），此外，魚(yú)腥藻（Anabaena）、念珠藻（Nostoc）、顫藻（Oscillatoria）的一些種或株系也能產(chǎn)生這類(lèi)毒素。目前所檢測(cè)到的微囊藻毒素異構(gòu)體已超過(guò)50多種。其中存在較普遍、含量較多、毒性較大的是MC-LR、MC-YR、MC-RR（L、R、Y分別代表亮氨酸、精氨酸、酪氨酸），由藻毒素引發(fā)的中毒事件大都與MC-LR有關(guān)，MC-LR的分子式為C₄₉H₇₄N₁₀O₁₂，分子量為995.2。

圖4-1 微囊藻毒素的結(jié)構(gòu)式

由于環(huán)狀結(jié)構(gòu)和間隔雙鍵的存在，MC在水中非常穩(wěn)定，不揮發(fā)，抗pH變化，在水中的溶解度達(dá)1000 mg/L以上。不易被吸附于顆粒懸浮物或沉積物中。MC在胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶中不水解，在去離子水中可在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)（27天）保持穩(wěn)定。MC具有良好的熱穩(wěn)定性，在120 ℃條件下滅菌30 min仍不分解，加熱到300 ℃仍不被破壞，干燥的MC在室溫下可完好保存數(shù)年。MC分子結(jié)構(gòu)中含有羥基、氨基和酰氨基，所以在不同pH條件下，MC有不同的離子化傾向。

藻類(lèi)產(chǎn)生MC的原因及其控制因素是目前的研究熱點(diǎn)之一。盡管目前還不能確定藍(lán)藻為什么會(huì)產(chǎn)生毒素，但藻毒素的生理作用是藻類(lèi)進(jìn)化和自我保護(hù)的需要已達(dá)成共識(shí)。關(guān)于MC的產(chǎn)生機(jī)理主要有以下兩種觀點(diǎn)：一種是環(huán)境因子影響或改變毒性；另一種是基因調(diào)控決定。

影響微囊藻毒素合成的環(huán)境因子較多，主要的有光照、溫度、pH和營(yíng)養(yǎng)元素等。Van der Westhuinzen等認(rèn)為溫度和光照對(duì)毒素均有影響，但溫度的作用更大。他們發(fā)現(xiàn)銅綠微囊藻Uv006株在不同溫度時(shí)毒性表現(xiàn)不同，溫度不改變毒素結(jié)構(gòu)，但改變毒素濃度。Utkllen發(fā)現(xiàn)溫度在高強(qiáng)光下對(duì)毒素的產(chǎn)生幾乎無(wú)影響，而在低光強(qiáng)下溫度才會(huì)影響毒素的產(chǎn)生。因此，他認(rèn)為光能是毒素產(chǎn)生的一個(gè)重要限制因子。在營(yíng)養(yǎng)鹽中，氮和碳的影響不明顯，磷的影響明顯。金屬元素中Cd、Cr、Cu、Mn等對(duì)毒素產(chǎn)生無(wú)影響，而Fe和Zn的影響極明顯。這些因子主要通過(guò)影響細(xì)胞分裂速度來(lái)控制毒素的產(chǎn)生，而不是直接作用于毒素產(chǎn)生的代謝途徑，并且細(xì)胞分裂速度和毒素產(chǎn)量之間存在一定的線性相關(guān)關(guān)系。持毒素基因決定論者認(rèn)為，微囊藻有毒株（Toxic strains）和無(wú)毒株（Nontoxic strains）具有不同的基因型，其毒性的遺傳差異在于是否存在一種或幾種編碼毒素合成酶的Mcy基因。微囊藻毒素的合成可能是受到基因直接調(diào)控的多肽合成酶影響而間接受到基因的調(diào)控。無(wú)論基因決定論還是環(huán)境決定論都不是孤立的，實(shí)際上是相互聯(lián)系相互作用的。雖然遺傳因素有重要的生理作用，但環(huán)境因子可以影響基因的表達(dá)從而間接控制產(chǎn)毒特性。無(wú)毒藻在一定環(huán)境條件下可以產(chǎn)生基因突變轉(zhuǎn)化為產(chǎn)毒株，產(chǎn)毒藻在一定環(huán)境條件下也可能不產(chǎn)生毒素。