現(xiàn)代有機分析及生物分析在醫(yī)藥學和食品分析中的應用*

張來新

（寶雞文理學院化學化工學院，陜西寶雞721013）

綜述

現(xiàn)代有機分析及生物分析在醫(yī)藥學和食品分析中的應用*

張來新

（寶雞文理學院化學化工學院，陜西寶雞721013）

簡要介紹了現(xiàn)代有機分析的發(fā)展及應用。重點介紹了：（1）現(xiàn)代有機分析在醫(yī)藥學檢測中的應用；（2）現(xiàn)代有機分析在食品分析中的應用，并對現(xiàn)代有機分析的發(fā)展進行了展望。

現(xiàn)代有機分析；醫(yī)藥學；食品；應用

有機化學和分析化學相互交融、相互滲透產(chǎn)生了一門新興熱門邊緣學科——現(xiàn)代有機分析。基于測量物質(zhì)的結(jié)構、性能、組成及理化性質(zhì)的大量分析儀器被發(fā)明，高靈敏度、高選擇性的測量方法不斷問世，使現(xiàn)代有機分析被建立以來得到了長足的發(fā)展。近年來，由于生命科學、環(huán)境科學、資源和能源科學、材料科學和醫(yī)藥學等學科應用的需要，一些用于復雜體系超痕量組分、特殊環(huán)境和特殊要求的測量方法將使現(xiàn)代有機分析與時俱進的蓬勃發(fā)展。不僅如此，現(xiàn)代有機分析已經(jīng)應用到分子生物學、天然有機化學、有機合成化學、無機化學、物理化學、醫(yī)藥學、石油化工、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防科學的各個領域，它已發(fā)展成為一門把化學、生物學、物理學、數(shù)學和計算機科學融為一體的一門具有廣闊發(fā)展空間的信息科學。毫無疑問現(xiàn)代有機分析已成為“為人類文明進步、生活、生存和可持續(xù)發(fā)展提供安全保障的未來的關鍵學科”。同時現(xiàn)代有機分析是各項現(xiàn)代化高新技術發(fā)展的推動力。

1 在醫(yī)藥學檢測中的應用

1.1 鉤藤堿的提取及含量測定方法比較

鉤藤堿是傳統(tǒng)中藥鉤藤屬植物有效成分的主要成分之一，對人體的血管系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及血液系統(tǒng)等具有明顯的生物活性作用，是治療高血壓方劑的常用藥源。具有清熱平肝、息氣定驚的功效。最新研究表明，鉤藤堿還具有抗血栓的形成和抗血小板凝聚作用。鉤藤主要分布在福建、江西、廣東、廣西、湖南等地，由于其在治療高血壓上顯著的藥用價值，從鉤藤中提取鉤藤堿已成為近年來科學研究的一個熱點。目前，從鉤藤中提取鉤藤堿的提取方法有很多種，如：水提取法、溶劑提取法、超臨界CO2萃取法、醇類提取法等；純化過程有重結(jié)晶法、離子交換樹脂柱法、柱層析法、高效液相色譜法及超高液相色譜法；而鉤藤堿含量測定主要用于鉤藤藥材的質(zhì)量控制。目前，利用現(xiàn)代有機分析的測定方法有高效液相色譜法(HPLC)、高效毛細管電泳法(HPEC)、薄層色譜掃描法(TLCS)、分光光度法和容量法等。面對眾多的提取分離方法，遵義師范學院的曾啟花等人從鉤藤堿的藥材來源、提取部位、前處理、提取試劑選擇、分離純化條件、分析測試等方面作了全面對比分析，就目前鉤藤堿提取、純化和測定中的一些難題進行了探討，并提出了工業(yè)化提取鉤藤堿的合理化建議[1]，為工業(yè)化生產(chǎn)提取奠定了堅實的基礎。

1.2 基于CCI實驗設計優(yōu)化液相色譜條件

裸蒴曼生草本，作為中藥材具有清熱利濕、消腫利尿、至帶消食、解毒排膿之作用。可用于肝虛久咳、勞傷咳嗽、小便淋痛、水腫、帶下病，是我國傳統(tǒng)中藥且為我國特有植物，外用于跌打損傷。何達海等人證實其主要成分為木脂素類化合物，但目前有效化合物尚未被證實。故對優(yōu)化其分析色譜條件對其活性成分的研究有指導性的現(xiàn)實意義。為此，中國科學院成都生物研究所的李敏等人以實驗設計的方法，優(yōu)化了裸蒴甲醇提取物的液相色譜條件。完成了該析因?qū)嶒炓约癈CI實驗設計，優(yōu)化了其最終色譜條件為5.0%～9.8%，5.8min。9.8%～99.6%，20min，柱溫為80℃，進樣為3μL。即在該條件下得到174色譜峰，即平均分離度為1.35[3]。該研究用于裸蒴和白苞裸蒴中有效活性成分分離檢測效果良好。

1.3 芒苞草化學成分的UPLC——MS分析

芒苞草是中國植物分類學家高寶莼研究員首次建立的第一個新科，是中國的特有科植物，國家首批重點保護的珍稀瀕危植物（II級），是一個十分古老而孤立的類群，具有重要的科學研究價值，是科學上的一個重大發(fā)現(xiàn)，該成果代表了植物學領域的國際領先水平。為此，中國科學院成都生物研究所的肖世基等人對芒苞草進行UPLC——MS分析，通過相應色譜峰的質(zhì)譜解析并參考文獻報道，從該植物全草的甲醇提取物中推測出5個化合物，其結(jié)構分別為：綠原酸、奎寧酸、異鼠李素-3-O-（3"-6"-二-O-E-P-香豆?；?β-D-吡喃葡萄糖苷、山奈酚-3-O-（3"-6"-二-O-E-P-香豆?；?β-D-吡喃葡萄糖苷和松柏苷。由UPLC的PDA色譜圖可知前4個化合物均為該植物的主要化學成分，它們具有一定的生物活性[4]。

1.4 硝苯地平在石墨烯修飾電極上的電化學行為及測定

硝苯地平（NIF）是第一代鈣拮抗劑，廣泛用于心絞痛、充血性心衰和高血壓等疾病的治療[7]。石墨烯（GR）是具有二維平面結(jié)構的新型納米材料，其具有良好的電催化和電子轉(zhuǎn)移性能，能夠極大降低被測物的過電勢。廣西民族大學的廖蘇琦等人研制了用Nafion與乙醇分散石墨烯的化學修飾電極以測定NIF在修飾電極上的電化學行為。實驗結(jié)果表明：在0.1mol·L-1的NH4Cl-NH3緩沖溶液中（pH值為9.0），硝苯地平在裸電極于-1.037V處有一個不明顯的還原峰，與NIF在修飾電極上于-0.937V處有一個明顯的還原峰，峰電位正移100mV，靈敏度增大約15倍。說明石墨烯修飾電極對硝苯地平有很好的催化和增敏作用。且NIF在電極上的電極過程是完全不可逆的。定量測定的線性范圍為4.0× 10-6～1.0×10-4mol·L-1，相關系數(shù)為0.991，檢測限為4.0×10-6mol·L-1，說明此修飾電極有良好的選擇性，且表現(xiàn)出優(yōu)良的重現(xiàn)性[8]。實驗證明，此修飾電極具有穩(wěn)定性好、催化活性高以及靈敏度高等優(yōu)點，可用于實際樣品測定。

1.5 鹽酸氯丙嗪在納米石墨烯修飾電極上的電化學行為及測定

鹽酸氯丙嗪（CPZ）是一種中樞多巴胺受體的阻斷劑，具有增強睡眠、麻醉、鎮(zhèn)靜等多種藥用功能。石墨烯（GR）是具有平面二維結(jié)構的新型納米材料，具有良好的電催化和電子轉(zhuǎn)移性能；能夠極大降低被測物的過電勢。為此，廣西民族大學的彭歡等人研究了鹽酸氯丙嗪（CPZ）在用Nafion分散石墨烯電極上的電化學行為及測定，實驗表明該電極反應為一具有吸附作用的不可逆過程。用該方法對片劑中CPZ含量測定，回收率在95%～110%之間，結(jié)果令人滿意[9]。實驗也證明，此修飾電極具有穩(wěn)定性好、催化活性高以及靈敏度高等優(yōu)點，可用于醫(yī)藥片劑的檢測及實際生產(chǎn)控制。

1.6 一個氨基劍麻多糖的分離純化及結(jié)構解析

多糖由于擁有抗腫瘤、抗病毒、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降糖降脂等眾多生物活性，因而吸引了眾多研究人員的關注。廣西大學的張雪紅等人以抽取纖維后的廢棄劍麻渣為原料，采用水提醇沉和脫蛋白法，得到劍麻粗多糖CSP（手性固定相）。粗多糖CSP經(jīng)DEAE-Celluose纖維素柱色譜脫色分離、Sephacry S-300HR凝膠柱多次催化純化后得到一個精制的劍麻多糖SP3，其純度為99.4%，平均分子量約為16700Da。由單糖組成分析可知，SP3由Rha、GalA、Gal、Mam、Glc和Xy1以1.7∶1.0∶1.1∶0.1∶0.2∶0.1的摩爾比組成。通過多糖部分水解、氧化、降解和甲基化對劍麻多糖SP3分析，還進行了結(jié)構鑒定[10]，其中發(fā)現(xiàn)部分半乳糖殘基的0-2位上的羥基被甲氨基取代，該研究期望能在生物學、醫(yī)藥學、生命科學、分析分離科學中得到應用。

2 在食品檢測中的應用

2.1 液液選擇分配萃取法從梔子中分離制備梔子苷

梔子別名黃梔子、山梔、白螗，是茜草科植物梔子果實。目前，梔子的果實是傳統(tǒng)中藥，屬衛(wèi)生部頒布的第一批藥食兩用資源，具有護肝、利膽、降壓、鎮(zhèn)靜、止血、消腫作用，在中醫(yī)臨床用于治療黃疸型肝炎、扭挫傷、高血壓、糖尿病等癥。梔子苷是臨床上用于治療各種疾病的有效成分，分子式為C17H24O10，為環(huán)烯醚萜類化合物，是梔子的干燥成熟果實。為提高梔子苷的食品保健作用和藥效，廣西大學的周敏等人通過選擇性分配萃取原則建立了一種簡便而有效提取制備梔子苷的新方法。即將梔子粗提物用聚合物包括羧甲基纖維素鈉（CMC）、聚乙二醇（PEG）和聚丙烯酰胺（PAM）水溶液和有機溶劑進行分配萃取分離富集梔子苷，并對梔子苷在兩相之間的分配行為進行了研究。結(jié)果表明，如果將梔子粗提取物分別溶在0.5%CMC水溶液、5.0%的PEG-6000水溶液和2.0%PAM水溶液中，用乙酸乙酯-正丁醇進行普通的正相萃取，有機相梔子苷含量為65.4%、59.8%和62.3%，而將梔子粗提物溶于正丁醇中，用上述聚合物水溶液反相萃取，有機相中梔子苷含量分別為85.0%、82.3%、87.1%。此結(jié)果表明聚合物對梔子苷的分配具有選擇性[2]。

2.2 苯酚-硫酸法測定低碳食療植物藤茶多糖含量研究

藤茶有作為保健食品和藥用的雙重功能，其味甘淡，性涼，且有清熱解毒，降暑生津，祛風濕，強筋骨，淡炎利尿，抗心律失常，抗心肌缺血，緩解酒精等功效。長期飲用對廯癩、黃疸型肝炎、感冒風熱、咽喉腫痛、急性結(jié)膜炎、癰癤、高血壓、高血脂、高血糖均有治療作用。不僅如此其還有護膚養(yǎng)顏作用。藤茶富含蛇葡萄素、二氫楊梅素、膳食纖維、多糖及鈣、鎂、鐵等微量元素。而有些多糖具有抗腫瘤、抗病毒、降血壓、降血糖、鎮(zhèn)痛、抗輻射作用。為此，遵義師范學院的張世仙等人采用苯酚-硫酸法[5]，建立了簡單可靠測定藤茶中多糖含量的有效方法，利用吸光光度法測定結(jié)果表明，溶液最大吸收波長為560nm、在10～40μg·mL-1范圍內(nèi)吸光度與被測物含量呈良好的線性關系。實驗測定結(jié)果表明葡萄糖汁、藤茶中多糖含量為5.6%。故采用苯酚-硫酸法測定藤茶中多糖含量簡便、快速、準確，為藤茶的大力開發(fā)和綜合應用提供了理論和實驗依據(jù)[6]。

綜上所述：由于各學科間的不斷滲透和科學技術日新月異的發(fā)展，使有機分析的定義已從“有什么”，“有多少”發(fā)展為現(xiàn)代有機分析是發(fā)展和應用各種方法、技術、儀器和策略，以獲得有關物質(zhì)在空間和時間方面組成和性質(zhì)的信息科學。正如1991年IUPAC國際分析科學會議主席E.NiKi教授所言：新世紀是光明還是黑暗，取決于人類在能源與資源科學、信息科學、生命科學、環(huán)境科學四大領域的進步，而取得這些領域進步的關鍵問題是依賴于現(xiàn)代有機分析化學。而當今有機分析化學正向著四大領域所需要的靈敏、準確、特新、微量化、自動化和在線的方向發(fā)展。

［1］曾啟華,黃竹發(fā),姚賽.鉤藤堿的提取及含量測定方法比較［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,185-188.

［2］周敏,唐新宗,韋萬興.液液選擇分配萃取法從梔子中分離制備梔子苷［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,267-268.

［3］李敏,劉潔,周燕.基于CCI實驗設計優(yōu)化液相色譜條件［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,261-262

［4］肖世基,高寶莼,丁立生,等.芒苞草成分的UPLC—MS分析［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,263-264.

［5］邸明磊,單曉菊,馬麗娜,等.苯酚-硫酸法測定苦豆子多糖含量［J］.現(xiàn)代中醫(yī)研究與實踐,2012,26（1）:59-61.

［6］張世仙,曾啟華,敖克厚,等.苯酚-硫酸法測定低碳食療植物藤茶多糖含量［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,191-193.

［7］YY.Shao,J.Wang,H.Wu,etal,Graphenebased electrochemicalsensorsand biosensors:a review［J］.Electroaral,2010,22:1027-1036.

［8］廖蘇琪,王方玲,韋艷芬,等.硝苯地平在石墨烯修飾電極上的電化學行為及測定研究［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,175-176.

［9］彭歡,梁雪梅,方曉雪,等.鹽酸氯丙嗪在納米石墨烯修飾電極上的電化學行為及測定研究［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,177-178.

［10］張雪紅,林翠梧.一個氨基劍麻多糖的分離純化及結(jié)構解析［C］.全國第十七屆有機分析及生物分析學術討論會論文集,南寧廣西大學,2013年10月,155-156.

Applications ofmodern organic analysis and bioanalysis tomedicine and food ananysis*

Z HANG Lai-xin
（Chemistry&Chemical Engineering Department,BaojiUniversity of Arts and Sciences,Baoji721013，China）

s：This paper briefly introduced the development and applications of modern organic analysis.Emphases are put on two parts：（1）applications ofmodern organic analysis to medical detection;（2）applications of modern organic analysis to food analysis.Future development ofmodern organic analysis is prospected in the end.

modern organic analysis;medicine;food;application

O656

A

1002-1124（2014）07-0038-03

2014-05-12

陜西省植物化學重點實驗室基金資助項目（09JS066）；陜西省教育廳自然科學基金資助課題（04JK147）；寶雞文理學院自然科學基金資助課題（zk12014）

張來新（1955-），男，漢族，陜西周至人，寶雞文理學院化學化工學院教授，碩士生導師，主要從事大環(huán)化學研究及天然產(chǎn)物分離提取。