殼聚糖緩解毒性的實驗探究范文
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羅非魚原產(chǎn)于非洲，屬熱帶和亞熱帶暖水性魚類，具有生長快、病害少、肉質好和產(chǎn)量高等優(yōu)點。隨著工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)污水對漁業(yè)水環(huán)境的污染日益嚴重。鋅是一種中毒金屬，有其兩面性。當鋅適量時，能完善飼料成分，提高動物免疫力，促進魚類生長；當魚體鋅含量不足時，可自動從水環(huán)境中攝取，作為一部分酶的組成部分或激活劑；而當鋅過量時會造成動物呆滯、行動遲緩、食欲降低和腹瀉等癥狀，并且會在動物體內(nèi)蓄積，影響動物的正常生長、免疫系統(tǒng)、抗氧化能力及酶的合成。殼聚糖是廣泛存在于甲殼動物外殼中的甲殼素經(jīng)過脫乙酰基后的產(chǎn)物，它作為一種天然的陽離子吸附劑，可與重金屬離子形成穩(wěn)定的五環(huán)螯合物。殼聚糖本身無毒，經(jīng)它處理后的水不會造成二次污染，普遍認為其在重金屬吸附方面應用前景廣闊。目前，殼聚糖吸附水環(huán)境中鋅的報道較多，而處于吸附態(tài)的鋅致水生生物的毒性如何還鮮見報道。以羅非魚為試驗動物，研究殼聚糖對水體中鋅致羅非魚急性毒性的變化，為殼聚糖在魚類養(yǎng)殖中的進一步應用提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗材料與設計
試驗用魚為全雄吉富羅非魚，購于廈門市杏林誠毅水產(chǎn)公司，殼聚糖購自山東奧康生物科技有限公司，食品級，脫乙酰度≥85%，相對分子質量約為30萬。挑選540尾平均體質量為（3.1±0.08）g和平均體長為（4.6±0.14）cm的健康無病的試驗魚，隨機分為2個處理組，即對照組和試驗組。每處理組分3個重復，每重復90尾魚。對照組按照周永欣等的方法，進行鋅致羅非魚的急性毒性試驗；試驗組水體中加入殼聚糖，與對照組相同的方法進行鋅致羅非魚的急性毒性試驗。
1.2試驗步驟
試驗魚在水族箱中進行暫養(yǎng)，24h充氧。試驗期間水溫15~18℃，pH6.4~7，溶解氧5~6mg/L；每日早上08：30、中午12：30和下午17：00投喂，日投餌量為魚體質量的5%，馴化飼養(yǎng)7d。每日清除水箱內(nèi)糞便和污物，定期換水。暫養(yǎng)期間的羅非魚健康無病。
試驗開始后試驗魚飼養(yǎng)于120cm×50cm×60cm的水族箱內(nèi)。按照靜水法生物測試，試驗期間不更換試驗液。為防止飼料的影響，試驗前24h停止投喂，試驗期間不投喂。試驗用水為充分曝氣2d的自來水，水質指標同暫養(yǎng)期間。在26cm×26cm×30cm的水箱中進行急性毒性試驗。每一水箱加入4L試驗液，并隨機放入受試羅非魚15尾。
1.2.1預試驗
按照周永欣等的方法設置5個Zn2+質量濃度，每質量濃度5尾試驗魚。經(jīng)多次試驗，初步確定鋅致羅非魚的96h內(nèi)最高無死亡質量濃度和最低絕對致死質量濃度。
1.2.2正式試驗
根據(jù)預試驗結果，按照等對數(shù)間距法設置對照組Zn2+質量濃度，質量濃度分別為0、5、8.89、15.81、28.12和50mg/L。試驗組Zn2+質量濃度梯度與對照組相同，殼聚糖的添加質量濃度為0.1g/L。試驗開始后，定時觀察試驗魚的中毒癥狀和死亡情況，并及時清除死亡動物。記錄48和96h各組死亡情況。
1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
所有數(shù)據(jù)采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS17.0軟件的Probit模塊計算48和96h半致死質量濃度（LC50），One-WayANOVA模塊進行方差分析，P＜0.05表示均數(shù)間差異顯著。
2結果與討論
2.1試驗魚中毒癥狀及病死率
羅非魚最初接觸毒液時，游動無明顯變化。隨接觸毒液時間的加長，首先在高質量濃度組出現(xiàn)異常，中毒魚起初呼吸明顯加快，煩躁不安，瘋狂游動。隨著毒性的增加，體色逐漸變黑，鰓及體表出現(xiàn)黏液，失去平衡，游動緩慢，反應遲鈍，逐漸喪失運動能力，最后死亡。低質量濃度組的中毒癥狀和高質量濃度組相同，出現(xiàn)中毒癥狀的時間較晚。魚類在其他重金屬中毒時的癥狀與研究觀察到的情況接近，說明魚類不同重金屬中毒表現(xiàn)的癥狀可能相似。鋅致不同處理組羅非魚的病死率情況見表1。
中毒開始一段時間后，相同Zn2+質量濃度的對照組和試驗組相比，添加殼聚糖的試驗組病死率總是低于對照組，直至最后2組病死率均達到100%。
2.2殼聚糖對鋅致羅非魚LC50的影響
添加殼聚糖對鋅致羅非魚LC50的影響情況見圖1。對照組48和96h的LC50分別為（18.39±1.68）和（9.34±0.94）mg/L，試驗組48和96h的LC50分別為（26.65±2.84）和（13.53±0.81）mg/L。48和96h試驗組鋅致羅非魚急性毒性的LC50均顯著高于對照組。
研究中，試驗組的養(yǎng)殖水體中添加了殼聚糖，相比對照組病死率有所降低，48和96h的LC50顯著升高，表明添加殼聚糖在一定程度上緩解了鋅對羅非魚的毒性作用。說明養(yǎng)殖水體中的鋅離子被殼聚糖吸附，游離的Zn2+一部分變?yōu)槲綉B(tài)，吸附態(tài)Zn2+的毒性較游離態(tài)的小。關于鋅致不同水產(chǎn)動物毒性的研究表明：鋅對鯽魚急性毒性的48和96hLC50分別為30.6和27.6mg/L；鋅對日本對蝦仔蝦急性毒性的48和96hLC50分別為1.695和0.449mg/L，鋅對唐魚急性毒性的48和96hLC50分別為7.36和5.73mg/L，鋅對梭子蟹急性毒性的48hLC50為0.56mg/L。該研究結果與上述報道數(shù)值上有一定差異，可能是試驗動物、試驗水體的溫度、pH和金屬離子質量濃度等方面的不同導致的。
殼聚糖可通過配位鍵與重金屬離子結合，形成穩(wěn)定的螯合物，可能是-NH2和-OH共同參與了殼聚糖對鋅離子的吸附作用，使鋅離子從離子態(tài)變?yōu)槎拘暂^小的吸附態(tài)，進而緩解毒性。
3小結
養(yǎng)殖水體中加入殼聚糖顯著影響鋅致羅非魚的急性毒性作用，試驗組48和96hLC50均顯著高于對照組，說明處于殼聚糖吸附態(tài)的鋅對魚體毒性顯著降低，殼聚糖有緩解水環(huán)境中鋅致羅非魚毒性的作用。