現(xiàn)代有機分析化學(xué)在食品分析及醫(yī)藥學(xué)分析中的應(yīng)用*

張來新

（寶雞文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，陜西寶雞721013）

現(xiàn)代有機分析化學(xué)是現(xiàn)代分析化學(xué)的重要組成部分，是人類利用科學(xué)實驗來認識物質(zhì)世界的手段之一，是有機化學(xué)和分析化學(xué)交叉的一門新興熱門邊緣學(xué)科。隨著各種新的分析技術(shù)、分析儀器和分析方法不斷涌現(xiàn)，使得現(xiàn)代有機分析在科學(xué)領(lǐng)域的地位迅猛提高。它是一門把計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)有機組合起來的一門具有非常大的發(fā)展空間的學(xué)科。由于現(xiàn)代有機分析化學(xué)的建立，促進了生命科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)、醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展。今天，在分子生物學(xué)、天然有機化學(xué)、有機合成化學(xué)以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防科學(xué)、石油化工各領(lǐng)域中，無論從基礎(chǔ)研究方面或是從生產(chǎn)控制方面，現(xiàn)代有機分析所起的作用是毋庸贅言的。目前，現(xiàn)代有機分析化學(xué)發(fā)展的方向是：（1）向在微環(huán)境發(fā)展；（2）在多維空間發(fā)展；（3）向提高靈敏度方面發(fā)展；（4）向解決復(fù)雜體系的分離問題方向發(fā)展。

1 新型納米材料在現(xiàn)代有機分析中的應(yīng)用

1.1 納米鉑存在下多潘立酮與牛血清蛋白相互作用的熒光研究

納米材料既可用于靈敏快速的生物檢測[1]，又可用作藥物載體[2]。納米材料的生物安全問題，包括對生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的影響，正逐漸成為科學(xué)家和人類廣泛關(guān)注的焦點。由于鉑納米粒子具有獨特的理化性質(zhì)，故在眾多領(lǐng)域里有著潛在的理論和應(yīng)用價值。為此延安大學(xué)的馬紅燕等人應(yīng)用熒光光譜法研究了生理條件下有無鉑納米粒子（PtNPs）共存對多潘立酮與牛血清蛋白（BSA）的相互作用，評估了共存PtNPs對多潘立酮和BSA的熒光猝滅效應(yīng)及對多潘立酮-BSA作用的影響。實驗表明，在pH值為7.40的三羥甲基胺基甲烷-鹽酸（Tris-HCl）緩沖溶液中，隨著多潘立酮濃度的增加，BSA的熒光強度逐漸減弱。由于PtNPs的存在，使多潘立酮-BSA相互作用的結(jié)合常數(shù)降低一個數(shù)量級，結(jié)合位點數(shù)也有所降低，說明PtNPs對多潘立酮與BSA結(jié)合存在競爭作用[3]。而三者結(jié)合作用的研究，為探討納米鉑和多潘立酮在生物體內(nèi)與蛋白質(zhì)相互作用的機理提供了理論依據(jù)和實踐基礎(chǔ)，為藥物開發(fā)、臨床用藥提供了重要數(shù)據(jù)。

1.2 ZnO納米陣列的制備及其酒敏性能研究

ZnO半導(dǎo)體氣敏材料因其良好的氣敏性能受到廣泛關(guān)注。一維納米ZnO具有高的比表面積、特殊接觸氣體的晶面和較好的電子傳輸性能，在實現(xiàn)高靈敏度、快速氣體擴散和響應(yīng)等方面具有明顯的優(yōu)勢。有序氧化鋅納米陣列具有較高的比表面積及較快的電子傳輸能力，是理想的氣敏材料。然而，納米陣列的制備依舊是一個極具挑戰(zhàn)性的課題，很多方法都需要在真空、表面活性劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向條件下實現(xiàn)。為此北京化工大學(xué)的顧福愽等人采用化學(xué)溶液法，實現(xiàn)了氧化鋅納米棒和納米管陣列在陶瓷管基底上的可控制備法，制備了氧化鋅納米棒及納米管陣列，并基于ZnO納米陣列構(gòu)建氣敏元件，考察了ZnO納米陣列對乙醇的氣敏性能及提出氣敏響應(yīng)，研究結(jié)果表明：ZnO納米棒陣列的靈敏度高于ZnO納米管陣列，這是由于ZnO納米棒陣列中含有較多的供體以及活性氧組分[4]。該方法具有成本低、工藝簡單、耗能少以及產(chǎn)率高等特點。該研究期望能在分析分離科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)的研究和發(fā)展中得到應(yīng)用。

1.3 納米銀催化放大效應(yīng)分子印跡傳感器研究

植物生長調(diào)節(jié)素吲哚乙酸（IAA），在植物體內(nèi)含量甚微，卻對植物生長發(fā)育有重要影響，直接參與植物的向性、頂端優(yōu)勢、須根分裂等生命活動。吲哚乙酸在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用與日增多，因此，掌握其在植物體內(nèi)的變化規(guī)律，對研究植物生理過程、植物擇優(yōu)培育及國計民生至關(guān)重要。傳統(tǒng)的液相色譜法、離子色譜熒光等方法測定吲哚乙酸，耗時長、易造成樣品失真、易引起較大誤差。分子印跡電化學(xué)傳感器彌補了傳統(tǒng)方法存在的不足，且在檢測上相對快速、靈敏、準確。納米材料結(jié)構(gòu)單元微小，具有一般分子和塊狀物質(zhì)所不具備的特殊性質(zhì)，納米溶膠作為納米材料的一種，具有較高的穩(wěn)定性和催化性能，在電化學(xué)傳感器中應(yīng)用前景廣闊。為此，桂林理工大學(xué)的尹偉玲等人以吡咯為功能單體，采用電聚合方法在玻碳電極表面制備了吲哚乙酸分子印跡聚合物膜，利用吲哚乙酸納米銀粒子標記物的競爭反應(yīng)和納米銀催化銅沉積實現(xiàn)了對吲哚乙酸的檢測[5]。該研究將在生命科學(xué)、材料科學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)業(yè)、電化學(xué)等學(xué)科中得到應(yīng)用。

2 現(xiàn)代有機分析在醫(yī)藥學(xué)研究中的應(yīng)用

2.1 適體修飾納米金共振瑞利散射光譜法檢測痕量妥布霉素

妥布霉素（TOB）是一種重要的氨基糖苷類抗生素，通過與細菌核糖體不可逆結(jié)合，抑制細菌蛋白質(zhì)的合成。主要用于預(yù)防與治療人類和動物類的疾病。但濫用TOB會產(chǎn)生嚴重的耳毒性和腎毒性等副作用。食物中超標的TOB也會危害人體健康。因此尋求迅速準確檢測食物藥品中的TOB含量對人體健康具有重要意義。為此，廣西師范大學(xué)的馬璐等人用硼氫化鈉還原氯金酸制備了金納米粒子（GN），用適當配體（APt）修飾GN可獲得較穩(wěn)定的Apt-GN探針。在pH值為6.8PBS緩沖溶液中及NaCl存在下，Apt-GN探針穩(wěn)定而不聚集。當有氨基糖苷類抗生素-妥布霉素存在時，妥布霉素與Apt-GN探針中的Apt特異性結(jié)合并釋放出納米金。納米金在NaCl作用下聚集，導(dǎo)致體系在368nm處的共振瑞利散射光強度增強，與妥布霉素濃度在6.7~66.7ng· mL-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系[6]。該法用于分析測定妥布霉素滴眼液及其它藥品食品中的妥布霉素，結(jié)果令人滿意。

2.2 用GC-MS分析香樟樹枝石油醚萃取物

香樟是樟科樟屬植物，為亞熱帶常綠闊葉喬木，屬藥用植物。香樟的樹干、樹兜、樹根及枝葉都含有樟油和樟腦，它們是重要的香料、農(nóng)藥、礦業(yè)、國防、化工等原料。目前對香樟的化學(xué)成分分析主要集中在揮發(fā)油的研究上。而對香樟提取物中的化學(xué)成分進行系統(tǒng)分析研究少見。為此中國石油大學(xué)的徐晶等人對香樟樹枝部分用甲醇滲漉提取后再用石油醚萃取，采用GC-MC法分析和鑒定其化學(xué)成分，并用峰面積歸一化法計算各成分相對百分含量。分析實驗表明香樟樹枝中共分離鑒定出10種成分：主要為植物醇（49.34%）、α-松油醇（7.86%）橙花叔醇（7.5%）、石竹烯氧化物（4.7%）。植醇是合成維生素K1和維生素E的中間體，可作為佐劑添加到疫苗中，能有效喚起相應(yīng)的抗體反應(yīng)。石竹烯氧化物可治療皮膚霉菌病，尤其有短期治療甲霉菌病的新的抗真菌劑的作用，同時還具有至傷痛、消炎抗炎作用[7]。該研究為合理利用植物資源和新藥物的開發(fā)利用提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

2.3 液質(zhì)聯(lián)用法測定飼料中10種抗菌藥物研究

大環(huán)內(nèi)酯和林可胺類抗生素廣泛應(yīng)用于治療畜禽的呼吸道疾病和腸道細菌感染，也用于飼料添加劑，促進畜禽生長，提高飼料轉(zhuǎn)化率。國內(nèi)外已報道的大環(huán)內(nèi)脂和林可胺類藥物的檢測方法有HPLC和LC-MS/MS等。鄭州大學(xué)的胡興娟等人又建立了飼料中大環(huán)內(nèi)脂和林可胺類10種藥物液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）檢測的新方法。即讓樣品通過甲醇-0.2mol·L-1Na2HPO4（8∶2,V/V）溶液提取，HLB固相萃取柱凈化后測定，同時準確給出飼料中10種藥物泰妙菌素、紅霉素、克拉霉素、阿奇霉素、吉他霉素、羅紅霉素、替米考星、泰樂菌素、林可霉素、克林霉素的成分及含量[8]。用本方法分析快速、準確、靈敏度高、簡單易行。故可用于飼料中上述10種藥物的同時測定。從而為畜禽的安全健康生長提供良好的條件。

3 現(xiàn)代有機分析在食品分析與食品化學(xué)中的應(yīng)用

3.1 新型功能化杯芳烴材料用于檢測食品中的丙烯酰胺

在日常生活中，一些烘、焙、烤、炸的高碳水化合物食品，由于經(jīng)高溫加工，會以副產(chǎn)物形式產(chǎn)生一種高水溶性小分子有機物丙烯酰胺（AA）。而丙烯酰胺已被證實了與很多癌癥有關(guān)。故食品中丙烯酰胺的殘留量也一直是食品安全所關(guān)注的重要問題。食品中AA的檢測方法已有很多，有的需要發(fā)生衍生化反應(yīng)，操作復(fù)雜、重現(xiàn)性差；還有液相串聯(lián)質(zhì)譜檢測，其對儀器要求高；前處理方面，很多選擇C18材料作為固相萃取凈化介質(zhì)，但凈化效果一般等[9]。為此，鄭州大學(xué)的鄧志芬等人應(yīng)用新型功能化的杯芳烴材料-四氮雜杯[2]芳烴[2]三嗪鍵合硅膠作固定相（NCS），純化樣品，并分離檢測兩類不同基質(zhì)的丙烯酰胺，建立了一套新的檢測方法。即取1g樣品，正己烷除脂，NCS固定萃取柱凈化后，使用NCS色譜柱上機分離、檢測效果良好。該方法純化效果好，可降低對分離柱的污染，且有快速、準確、簡單易行等優(yōu)點。該方法已用于餅干及咖啡類食品中丙烯酰胺含量的測定[10]，亦可以用于其它食品中丙烯酰胺含量的測定。

3.2 雜環(huán)胺類化合物質(zhì)譜裂解規(guī)律研究

雜環(huán)胺類是由蛋白質(zhì)、氨基酸熱解產(chǎn)生的一類化合物，多種煎炸食品、咖啡飲料、卷煙煙氣、江河水以及尿樣中都可以檢測到這類化合物的存在。雜環(huán)胺具有強烈的致癌作用和致突變性，可引起哺乳動物的基因突變，染色體畸變及姐妹染色體變換等。目前，對這類化合物的結(jié)構(gòu)和裂解規(guī)律的研究非常有限。為此鄭州大學(xué)的張文芬等人通過電噴霧離子阱質(zhì)譜對化合物2-氨基-3-甲基咪唑[4,5-t]喹啉（IQx）、2-氨基-3-甲基咪唑[4,5-t]喹惡（IBx）、2-氨基-3,4-二甲基咪唑[4,5-t]喹啉（MeIQ）以及2-氨基-3,8-二甲基咪唑[4,5-t]喹惡啉（MeIQx）四種雜環(huán)胺類化合物的質(zhì)譜裂解方式及規(guī)律進行了實驗研究。結(jié)果顯示，4種結(jié)構(gòu)相似的化合物主要丟失的基團相似，均是脫-CH3、-CN、-HCN而發(fā)生裂解，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定而不易發(fā)生裂解[11]。該研究期望能在食品科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、分析分離科學(xué)及醫(yī)藥學(xué)等研究方面得到應(yīng)用。

4 結(jié)語

總而言之，由于人類對科學(xué)技術(shù)研究的不斷深入，使得現(xiàn)代有機分析化學(xué)和有機化學(xué)迅猛發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代有機分析新理論、新方法、新技術(shù)、新儀器的不斷涌現(xiàn)，必然彰顯出其為人類的生產(chǎn)、生活、健康和生存等方面提供強有力的保障。而且，隨著世界科學(xué)家對現(xiàn)代有機分析化學(xué)研究的不斷深入，現(xiàn)代有機分析化學(xué)也正向著準確、靈敏、特新、微量和快速的方向發(fā)展。

［1］Reynolds R A,Mirkin C A,Letsinger R L,J.Am.Multiple thiol-anchor capped DNA-gold nanoparticle conjugates［J］.Chem.Soc,2002, 122:3795-3799.

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［3］ 馬紅燕,高春燕,高翔宇,等.納米鉑存在下多潘立酮與牛血清蛋白相互作用的熒光光譜研究［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月, P33-34.

［4］ 顧福愽,孔令青,韓冬梅,等.氧化鋅納米陣列的制備及其酒敏性能研究［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月,P47-49.

［5］ 尹偉玲,李建平.基于納米銀催化放大效應(yīng)分子印跡傳感器研究［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月,P79-80.

［6］ 馬璐,李杏輝,尹文清,等.適體修飾納米金共振瑞利散射光譜法檢測痕量妥布霉素［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月,P123-124.

［7］徐晶,張在龍,郭躍偉,等.香樟樹枝石油醚萃取物的GC-MS分析［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月,P111-112.

［8］ 胡興娟,孟蕾,吳寧鵬,等.液質(zhì)聯(lián)用法測定飼料中10種抗菌藥物研究［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月,P105-106.

［9］BORTOLOMIEAZZIR,MUNARIM,ANESE M,et al.Rapid mixed mode solid phase extraction method for the determination of acrylamide in roasted coffeeby HPLC-MS/MS［J］.food Chemistry,2012, 135（4）：2687-2693.

［10］ 鄧志芬,王菲,蔣瓊,等.基于新型功能化杯芳烴材料檢測食品中的丙烯酰胺［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月,P107-108.

［11］ 張文芬,謝曾煒,孫素顏,等.雜環(huán)胺類化合物質(zhì)譜裂解規(guī)律研究［C］.全國第十七屆有機分析與生物分析學(xué)術(shù)討論會論文集,南寧廣西大學(xué),2013年10月,P101-102.