随着地表水体的富营养化和气候变化,蓝藻水华在淡水水体中越来越频繁的爆发。蓝藻水华暴发时,大量藻类在覆盖在水体表面,造成溶解氧含量降低,水体的透光性变差,水生生物无法正常进行光合作用而大量死亡。而蓝藻水华消解时,微生物会大量繁殖消耗溶解氧,同时蓝藻细胞破裂会释放出多种藻毒素,并通过食物链威胁人体健康。微囊藻毒素是蓝藻毒素中毒性较强、产量最大的一种,是藻毒素相关研究的代表性指标。近年来,因摄取微囊藻毒素而导致的人类中毒事件越来越常见,中毒临床反应包括肝肾功能衰竭、皮肤和眼睛等部位过敏等。微囊藻毒素引起的饮用水安全和食品安全问题,也引起公众的高度重视。现有测定藻毒素的方法分两类:生物化学方法和仪器分析方法。生物化学检测方法(例如酶联免疫吸附法)虽然能在几小时内测定藻毒素的总量,但不能识别藻毒素的种类,且易出现假阳性现象;仪器分析方法(例如高效液相色谱法)大多需要进行复杂的预处理,消耗大量有毒有机试剂,目标物分离时间较长,这致使样品的成本较高,对环境及实验操作者的身体健康造成严重威胁,不利于大量样品的快速检测,更无法做到实时的检测要求。因此,急需探索快速的微囊藻毒素分析检测技术与方法。近年来,质谱技术得到了快速的发展,应用到微囊藻毒素的快速检测研究工作还处于探索阶段。本工作建立了两种能同时、快速测定水体或藻细胞中微囊藻毒素(MC-LR和MC-RR)的分析技术;通过典型蓝藻水华污染水体的实际样品,探索了微囊藻毒素在复杂基质中的直接检测方法;通过20多株藻种的验证,建立藻种指纹蛋白图谱的质谱检测方法,为传统的形态学藻种分类方法提供佐证。主要研究内容与结论如下:(1)将自制的纸基电喷雾电离源与本课题组自主研发的大气压敞开式飞行时间质谱仪相结合,建立了快速、直接测定水体中典型微囊藻毒素(MC-LR,MC-RR)的纸喷雾电离-飞行时间质谱分析方法。该方法的检测限和定量限分别为1μg/L和3μg/L,回收率为77-103.6%,能够满足蓝藻水华爆发时水体中微囊藻毒素的分析需要,同时操作简单,样品无需前处理,于原位、快速检测方面有较好的应用前景。在实验室中模拟微囊藻毒素在环境水体中的稀释过程,并利用纸基电喷雾-飞行时间质谱法对这个过程中的微囊藻毒素的浓度进行了检测,实验中个完整的检测周期仅为1min。在蓝藻水华污染水体中不同程度检测出微囊藻毒素。微囊藻毒素检出率和含量分别为:和龙水库,40%,0-8.1μg/L(MC-RR),0-5.8μg/L(MC-LR);天鹿湖,30%,0-9.1μg/L (MC-RR),未检出MC-LR。结果表明,纸基电喷雾方法减少了样品预处理的步骤,缩短了检测时间,从而实现了对复杂基质环境水样的快速、直接检测。(2)建立了蓝藻细胞内微囊藻毒素的基质辅助激光解吸电离_飞行时间质谱仪分析方法,经过简单的预处理和点靶后,可以实现微囊藻毒素MC-LR和MC-RR的快速定性检测和藻种的辨别。实验得到了 23株蓝藻的蛋白指纹图谱,各个藻株均有其独特的质谱特征峰,同一藻株的特征峰稳定、可再现;国内产自不同水域同类藻株的图谱有较高的相似性;国外和国内的同类藻株在谱图上有较大区别。