食品安全與藥物代謝分析研究評述

孫漢文

(河北大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071002)

現(xiàn)代分析化學(xué)基于創(chuàng)造和應(yīng)用新概念、新原理和儀器的策略來研究化學(xué)量測與表征，提供一種有關(guān)客觀物質(zhì)世界較深層(分子水平)的信息，已由單純的提供數(shù)據(jù)，上升到從分析數(shù)據(jù)中獲取有用的信息和知識，成為生產(chǎn)和科研中實際問題的解決者.分析化學(xué)實際上已發(fā)展為分析科學(xué).分析科學(xué)工作者必須回答當(dāng)代科學(xué)技術(shù)、社會需求和人類健康對現(xiàn)存分析方法和技術(shù)的挑戰(zhàn).河北大學(xué)分析化學(xué)專業(yè)主動面對環(huán)境科學(xué)、食品科學(xué)和生命科學(xué)的挑戰(zhàn)，學(xué)科建設(shè)取得了又好又快的發(fā)展，于1985年成為河北省首批13個重點學(xué)科之一,1986年取得碩士學(xué)位授予權(quán),1998年取得了全國地方院校第一個分析化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位授予權(quán)，填補(bǔ)了河北大學(xué)理科沒有博士點的空白.2002年獲批河北省分析科學(xué)與技術(shù)重點實驗室.近20年來，申世剛等21名博士生先后加盟孫漢文課題組，屆時與在讀碩士生一起完成了多項國家和河北省科研課題.本課題組已成為一支富有創(chuàng)新精神、充滿活力和團(tuán)結(jié)奮進(jìn)的科研團(tuán)隊，圍繞光譜化學(xué)與痕量分析、分離科學(xué)與食品安全分析、分子發(fā)光與藥物代謝組學(xué)分析等3個重要研究方向，持續(xù)開展系統(tǒng)而深入的研究，取得了豐碩的成果.

1 豐富光譜化學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新痕量分析方法

在光譜化學(xué)與痕量分析研究方向，曾創(chuàng)新提出導(dǎo)數(shù)原子光譜與痕量分析技術(shù)，為金屬組學(xué)分析提供了高靈敏的技術(shù)方法.曾獲河北省自然科學(xué)二等獎1項、科技進(jìn)步二等獎3項、三等獎1項.出版《原子吸收光譜分析技術(shù)》(中國科技出版社)、國家九五重點教材《原子光譜分析》(高等教育出版社)、《原子光譜學(xué)與痕量分析》和《分析化學(xué)新進(jìn)展》(河北大學(xué)出版社).申世剛、梁淑軒、康維鈞、龐秀言、鎖然、馬登軍等多名博士生在光譜化學(xué)與痕量分析領(lǐng)域取得了豐碩的研究成果.其中，哈婧在光譜化學(xué)與痕量分析領(lǐng)域的學(xué)位論文獲河北省首屆優(yōu)秀博士學(xué)位論文.光譜化學(xué)與痕量分析研究，促進(jìn)了化學(xué)學(xué)科發(fā)展和河北省重點實驗室建設(shè)，為拓展和深化分離科學(xué)與食品安全分析奠定了基礎(chǔ).

2 拓展分離科學(xué)研究與創(chuàng)新食品安全分析方法

民以食為天，食以安為先.食品安全直接關(guān)系到每個人的身體健康和生命安全，已成為人們廣泛關(guān)注的熱點.自1998年以來，本課題組針對食品中農(nóng)獸藥殘留分析面臨的挑戰(zhàn)，緊貼當(dāng)前國內(nèi)外食品安全的熱點、難點、痛點問題，在分離科學(xué)與食品中農(nóng)獸藥殘留等有害物質(zhì)分析領(lǐng)域開展了方法學(xué)研究.食品安全分析面臨待測物質(zhì)濃度低、樣品基質(zhì)復(fù)雜、干擾物質(zhì)多、代謝產(chǎn)物多樣或不明、藥物代謝因動植物種類而存在差異，因此，需要研發(fā)高效的分離富集技術(shù)，建立具有先進(jìn)性、確證性和法定性的分析方法.

分離科學(xué)是研究分離、富集和純化物質(zhì)的一門學(xué)科.在分離分析技術(shù)發(fā)展的過程中，相對于現(xiàn)代分析技術(shù)的快速發(fā)展，樣本前處理技術(shù)的滯后制約了分析化學(xué)的發(fā)展.因此，近些年來樣本前處理的技術(shù)方法研究引起了分析化學(xué)家的關(guān)注.分析儀器靈敏度的提高及分析對象基質(zhì)的復(fù)雜化，對樣品的前處理提出了更高的要求.本課題組對分子烙印-固相萃取、分子烙印-基質(zhì)分散萃取、分子烙印整體色譜柱分離、微波輔助萃取、加速溶劑萃取等樣本前處理技術(shù)原理和方法進(jìn)行了持續(xù)而深入研究，已成功用于食品分析.此外，基于遺傳算法的曲線擬合方法用于定量解析重疊的熒光光譜圖，這種以“數(shù)學(xué)分離”代替“化學(xué)分離”即可實現(xiàn)對熒光光譜的互相干擾的多組分同時、準(zhǔn)確的定量檢測，適用于環(huán)境監(jiān)測、毒理分析以及食品檢驗等.針對分子印跡-固相萃取技術(shù)在極性環(huán)境下受阻的困境，博士生喬鳳霞和葛旭升合成了多種水兼容性分子印跡聚合物用于固相萃取和色譜整體柱分離，利用化學(xué)軟件結(jié)合現(xiàn)代化分析手段探究分子識別機(jī)理，揭示了氫鍵形成和斷裂的基本規(guī)律，實現(xiàn)和拓展了在水環(huán)境條件下分子印跡-固相萃取技術(shù)的應(yīng)用.

農(nóng)藥或獸藥殘留檢測方法可分為單殘留檢測法、選擇性多殘留檢測法和多類多殘留檢測法.如何更有效地使用和發(fā)展這些新的分析手段和工具，怎樣有效地從這些新的化學(xué)量測工具和手段中獲取化學(xué)家們所需的有關(guān)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)信息以及其他各種有用的化學(xué)信息，如何進(jìn)一步提高靈敏度、選擇性以及分析速度，這是新技術(shù)對分析化學(xué)提出的新目標(biāo)與高要求.本課題組圍繞食品安全問題比較系統(tǒng)而深入地開展了農(nóng)獸藥和違禁添加化學(xué)物質(zhì)的多殘留分析研究，總體設(shè)計與研究思路：研發(fā)高效分離技術(shù)方法→深化與拓展農(nóng)獸藥與違禁物質(zhì)多殘留檢測→提出先進(jìn)的新方法和建立標(biāo)準(zhǔn)方法→將食品殘留檢測延伸至人體內(nèi)藥物殘留分析→將人體內(nèi)藥物殘留分析深化到藥物與蛋白結(jié)合的特征研究，為風(fēng)險評價奠定方法學(xué)基礎(chǔ).通過河北省分析科學(xué)技術(shù)重點實驗室建設(shè)，分離分析儀器平臺在不斷充實和優(yōu)化，實現(xiàn)了選擇性多殘留檢測，多類多殘留及其代謝物檢測，取得了具有較高學(xué)術(shù)意義和重要實用價值的科研成果.在一年一度的學(xué)校國家級獎學(xué)金的發(fā)放中，本課題組研究生幾乎屆屆榜上有名.博士生李揮在讀期間完成的食品鏈中激素與抗生素類藥物殘留檢測技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化研究,獲河北省優(yōu)秀博士學(xué)位論文；博士生孟哲和李麗欣利用超高效液相色譜-四極桿飛行時間質(zhì)譜的優(yōu)勢，建立了磺胺類藥物、氟喹諾酮類、青霉素藥物及其代謝物的二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，為多殘留篩查確證和食品風(fēng)險評價提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和借鑒；在曹彥忠和張進(jìn)杰研究員的大力支持幫助和指導(dǎo)下，碩士生于靈風(fēng)采用同位素稀釋-氣相色譜-三重四極桿聯(lián)用質(zhì)譜技術(shù)，考察了植物源中藥中16種持久性污染物多環(huán)芳烴；碩士生張亞欠和博士生董新鳳分別為蜂王漿和牛奶中90種獸藥殘留和糧食及血液中51種除草劑殘留的高通量分析，提出了一系列液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)新方法.論文分別發(fā)表在中國科學(xué)院JCR一區(qū)和二區(qū)FoodChemistry、JournalofChromatographyAFoodControl、JournalofDairyScience和FoodAdditivesandContaminants等權(quán)威學(xué)術(shù)刊物上.另外，本課題組還注重緊貼食品安全事件實際開展方法學(xué)研究，為“蘇丹紅”、“三鹿奶粉”，“塑化劑”等違禁物質(zhì)的檢測建立了一系列先進(jìn)方法和標(biāo)準(zhǔn)方法，應(yīng)用于食品安全檢測和監(jiān)控.博士生王鳳池針對“蘇丹紅”事件首次建立了食品中10種偶氮染料先進(jìn)的分析方法；碩士生王立新應(yīng)急建立的靈敏的固相萃取-反相高效液相色譜法，用于某品牌液體奶中三聚氰胺的確證檢測，取得了良好的社會效益，發(fā)表在美國FoodControl雜志上的論文被評為2010年度中國百篇最具影響的國際學(xué)術(shù)論文,其學(xué)位論文被評為河北省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文.針對“塑化劑”事件，碩士生楊艷蕾首次為食用植物油中20種鄰苯二甲酸酯的普查而建立了微波提取-凝膠色譜-固相萃取-氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定方法，該論文成果發(fā)表在JCR一區(qū)美國的JournalofAgriculturalandFoodChemistry上.

檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)化，意味著檢測技術(shù)的成熟、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)過同行驗證和取得法定地位.隨著經(jīng)濟(jì)日益全球化和國際食品貿(mào)易的日益擴(kuò)大，檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為制造和破解技術(shù)壁壘的主要手段.同時，要解決國內(nèi)的食品安全問題，食品檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也日益成為必不可少的關(guān)鍵工具.因此，本課題組除了研究先進(jìn)的分析技術(shù)外，在分析技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化方面也取得了一系列具有重要實用價值的成果.碩士生王鳳池和艾連峰創(chuàng)新建立了高效液相色譜離子阱質(zhì)譜法并應(yīng)用于定量定性分析食品中蘇丹1、2、3、4號，SPE-HPLC-MS/MS法快速測定牛組織及奶中的痕量氯氰碘柳胺殘留量，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法檢測動物源食品中地克珠利和妥曲珠利及其代謝物的殘留，這些方法均升級為中華人民共和國檢驗檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).李揮和艾連峰在讀研期間建立了液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法檢測飼料中4種β-內(nèi)酰胺類抗生素，食品用包裝材料及塑料制品中6種鄰苯二甲酸酯特定遷移量以及23種初級芳香胺特定遷移量的測定等具有先進(jìn)性和實用價值的一系列新方法，之后均被列為河北省地方標(biāo)準(zhǔn).食品包裝材料中環(huán)境激素類污染物分析技術(shù)及42項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究于2011年獲河北省科技進(jìn)步三等獎；乳及乳制品中β-內(nèi)酰胺酶標(biāo)準(zhǔn)化檢測技術(shù)研究于2012年獲河北省科技進(jìn)步二等獎；關(guān)于食品接觸材料中特定遷移化學(xué)物質(zhì)關(guān)鍵檢測技術(shù)研究及標(biāo)準(zhǔn)化，飼料中禁限用物質(zhì)關(guān)鍵檢測技術(shù)研究及標(biāo)準(zhǔn)化2項研究，于2014年分獲國家質(zhì)量檢驗檢疫總局科技興檢二等獎和三等獎.

活性成分分析和標(biāo)志產(chǎn)品識別研究對于茶葉及其相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量控制和食品安全評估具有重要的實用價值.本課題組選擇了黑苦蕎和決明子及相關(guān)茶飲中的蒽醌類物質(zhì)，建立了非水毛細(xì)管電泳法、區(qū)帶毛細(xì)管電泳法、超高效液相色譜法和液質(zhì)聯(lián)用法，可以應(yīng)用于茶的質(zhì)量控制.為整頓市場秩序，迫切需要發(fā)展地理標(biāo)志產(chǎn)品的識別方法和產(chǎn)地溯源技術(shù)，以鑒別地理標(biāo)志的品牌產(chǎn)品和假冒偽劣產(chǎn)品，保護(hù)正規(guī)企業(yè)的合法權(quán)益，增強(qiáng)相關(guān)法規(guī)條例的可執(zhí)行性.國內(nèi)外各專家學(xué)者不斷借鑒相關(guān)學(xué)科方面的知識，積極探索用于產(chǎn)地溯源的有效技術(shù)方法.產(chǎn)地溯源的有效方法是選擇能夠表征地域信息的特征因子，并通過化學(xué)計量學(xué)方法分析其“指紋”特征，從而識別食品的原產(chǎn)地.本課題組基于近紅外光譜-模式識別技術(shù)建立了一種快速準(zhǔn)確的大米產(chǎn)地溯源方法.研究分析了大米與產(chǎn)地土壤中元素分布的相關(guān)性，篩選出可用于大米產(chǎn)地溯源的有效元素組；研究分析土壤和大米無機(jī)陰離子指紋，提出以陰離子含量作為大米產(chǎn)地溯源依據(jù)的可行性，為大米地理標(biāo)志產(chǎn)品的保護(hù)提供了有力的技術(shù)支撐.

為了總結(jié)、深化和拓展有關(guān)分離科學(xué)與食品安全研究，對近20年來10名博士和17名碩士公開發(fā)表的論文成果加以篩選、統(tǒng)籌和組編，撰寫了《食品安全分析方法學(xué)研究》.本書著重介紹了本課題組關(guān)于水兼容性分子印跡聚合物的合成與分子識別機(jī)理、分子印跡-固相萃取/基質(zhì)固相分散萃取、基于化學(xué)計量學(xué)的“數(shù)學(xué)分離”等方面的研究成果；講述了關(guān)于環(huán)丙氨嗪與三聚氰胺及類似物、磺胺和喹諾酮類藥物及其代謝物、內(nèi)源性激素和環(huán)境激素、50種除草劑、90種農(nóng)獸藥的多殘留分析以及茶葉活性成分與中草藥中持久性污染物分析的研究成果；重點介紹了食用合成色素和違禁染料監(jiān)測與方法標(biāo)準(zhǔn)化、農(nóng)獸藥及其代謝物多殘留分析與方法標(biāo)準(zhǔn)化、β-內(nèi)酰胺酶及其抗生素檢測與方法標(biāo)準(zhǔn)化、塑化劑和芳香胺殘留與遷移量檢測方法標(biāo)準(zhǔn)化、大米產(chǎn)地特征因子及溯源方法等領(lǐng)域的研究成果.

分離科學(xué)與食品安全分析研究，促進(jìn)了學(xué)科和實驗室建設(shè)與發(fā)展，為藥物分析及其代謝分析研究的深化奠定了某些技術(shù)方法基礎(chǔ).

3 深化分子發(fā)光研究與創(chuàng)新藥物代謝分析方法

20世紀(jì)90年代繼基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后，新近發(fā)展起來的代謝組學(xué)是對某一生物或細(xì)胞在一特定生理時期內(nèi)所有低分子量代謝產(chǎn)物同時進(jìn)行定性和定量分析的一門新學(xué)科.藥物代謝組學(xué)是以代謝組學(xué)為平臺，依托現(xiàn)代分析技術(shù)、化學(xué)計量學(xué)和生物信息學(xué)技術(shù)，通過分析比較給藥前后生物體液中小分子代謝物輪廓的改變來進(jìn)行藥物療效和毒性的評價、預(yù)測對個人進(jìn)行藥物或外來物干預(yù)的結(jié)果.近年來，藥物代謝組學(xué)分析研究已涉及疾病診斷、醫(yī)藥研制開發(fā)、營養(yǎng)食品科學(xué)、毒理學(xué)、環(huán)境學(xué)、植物學(xué)等與人類健康密切相關(guān)的領(lǐng)域，取得了突破性進(jìn)展.河北省分析科學(xué)技術(shù)重點實驗室建設(shè)為本課題組開展藥物代謝組學(xué)分析提供了現(xiàn)代儀器分析平臺.分子發(fā)光類儀器、電分析化學(xué)儀器、高效毛細(xì)管電泳儀.高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜，氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜、高效液相色譜-飛行時間-質(zhì)譜，在藥物代謝組學(xué)分析研究中發(fā)揮了重要作用，主要涉及小分子藥物及配伍藥物分析、藥物間的相互作用，小分子藥物與大分子蛋白的作用、生物大分子多糖與生物細(xì)胞的作用特征等研究內(nèi)容.

分子發(fā)光與藥物分析是2004年增設(shè)的研究方向，也是對藥物代謝組分析研究的初始鋪墊.分子發(fā)光可分為光致發(fā)光、場致發(fā)光、熱致發(fā)光、生物發(fā)光、化學(xué)發(fā)光和電致化學(xué)發(fā)光等，這種分子發(fā)光在現(xiàn)代分析化學(xué)中占有重要的地位.化學(xué)發(fā)光分析法是利用化學(xué)發(fā)光測定化學(xué)發(fā)光反應(yīng)物、催化劑、增敏劑、抑制劑，耦合反應(yīng)中的反應(yīng)物、催化劑、增敏劑的方法.電致化學(xué)發(fā)光是化學(xué)發(fā)光與電化學(xué)技術(shù)相互滲透的產(chǎn)物，電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器生物分子識別的方法具有高的檢測靈敏度和選擇性.化學(xué)發(fā)光和電致化學(xué)發(fā)光是本課題組的主要研究內(nèi)容.博士生李麗清拓展和深化了化學(xué)發(fā)光體系的發(fā)光機(jī)理和應(yīng)用研究；博士生陳培云等系統(tǒng)研究超常氧化態(tài)配合物-魯米諾體系化學(xué)發(fā)光機(jī)理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)無任何發(fā)光試劑存在時超常氧化態(tài)配合物-分析物在酸性介質(zhì)中的化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象，揭示了化學(xué)發(fā)光機(jī)理，提出化學(xué)發(fā)光新方法，綜合評述了超常氧化態(tài)配合物系統(tǒng)的分析特性與應(yīng)用進(jìn)展.量子點作為近年來新興的化學(xué)發(fā)光體，由于光學(xué)特性、導(dǎo)電性、生物相容性良好等優(yōu)點使其越來越多的應(yīng)用于化學(xué)發(fā)光體系中.本課題組探討了碳量子點、碳與石墨烯復(fù)合量子點和氮摻雜碳量子點的發(fā)光機(jī)理與分析應(yīng)用.化學(xué)發(fā)光檢測與毛細(xì)管電泳分離相結(jié)合綜合了靈敏度高和選擇性好的優(yōu)勢，為氨基酸及配伍藥物分析建立了一系列分離效率好、檢測靈敏度高、費用低廉、簡便快速、頗具發(fā)展?jié)摿Φ姆蛛x分析方法.

分子熒光法是分子發(fā)光光譜分析的重要手段，主要用來研究生物大分子與小分子、離子相互作用特性.蛋白質(zhì)中存在的3種芳香族氨基酸均能夠發(fā)出熒光.熒光光譜法能夠提供激發(fā)光譜、發(fā)射光譜以及熒光強(qiáng)度、量子產(chǎn)率、熒光壽命、熒光偏振等熒光參數(shù)，這些參數(shù)從各個角度反映了分子的成鍵和結(jié)構(gòu)情況以及發(fā)光特性.通過對這些參數(shù)的測定，可得到許多關(guān)于蛋白質(zhì)與藥物作用的信息，從而闡明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系.同步熒光能夠提供生色團(tuán)周圍微環(huán)境的極性變化的信息.三維熒光光譜是近年來新發(fā)展起來的分子熒光分析技術(shù).它具有高選擇性，能夠直觀地反映色氨酸殘基在蛋白質(zhì)分子中的細(xì)微變化，是研究溶液蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的重要手段.本課題組利用分子熒光法研究抗生素和激素等10種藥物與牛血清白蛋白的作用特性，如激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、熒光強(qiáng)度、猝滅常數(shù)、結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點數(shù)、作用力、結(jié)合位置以及藥物對血清白蛋白的構(gòu)象影響.另外，近年來隨著配位化學(xué)與生命科學(xué)的不斷交叉融合，配位化合物的研究再次引起廣泛的關(guān)注.我們選擇Ag(Ⅲ)配合物作為氧化劑，用紫外-可見分光光度法進(jìn)行光譜及動力學(xué)測量，研究其與生物分子氨基酸和小分子藥物反應(yīng)的氧化動力學(xué)和機(jī)理.Ag(Ⅲ)配離子可用做蛋白質(zhì)及多肽的修飾性試劑或肽鍵的特異性斷裂試劑.拓寬和深化研究過渡金屬配合物與生物分子的相互作用，有著非常重要的意義.

高效毛細(xì)管電泳技術(shù)的發(fā)展，為生命科學(xué)、醫(yī)藥領(lǐng)域提供了一種嶄新的高效分離分析技術(shù)，在藥物代謝組分析中正在發(fā)揮積極的作用.目前，相關(guān)研究主要集中在對毛細(xì)管電泳技術(shù)及其理論的深化研究和應(yīng)用范圍的拓展研究，尤其是在體內(nèi)藥物分析、單細(xì)孢和單分子檢測、藥物與蛋白的相互作用等方面展現(xiàn)了廣闊的研究和應(yīng)用前景.人血清/血漿白蛋白( HSA)在臨床藥物研究中一直作為模型蛋白，也是研究高分子蛋白物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能、臨床應(yīng)用以及變異方面的理想蛋白，在藥理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)等方面有重要的應(yīng)用價值.本課題組為體液中的頭孢類抗生素及其配伍藥物多組分同時定量分析建立了系列新方法.以毛細(xì)管電泳法研究生理條件下強(qiáng)力霉素、5-氟尿嘧啶、阿奇霉素、8種氟喹諾酮類藥物與人血清白蛋白的相互作用.獲得了有關(guān)結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位置、結(jié)合位點數(shù)、作用力類型以及蛋白構(gòu)象的變化等有價值的信息，對于合理用藥具有指導(dǎo)作用，為研制具有更好活性和耐受性的新藥提供重要的理論依據(jù)和參考.藥物與血漿/血清蛋白的結(jié)合對藥代動力學(xué)、藥效以及藥物毒理性質(zhì)都起著重要作用.探索藥物與血漿蛋白之間的結(jié)合特性，對新藥開發(fā)、指導(dǎo)臨床合理用藥以及探索生命體系的化學(xué)和生物物理過程都具有非常重要的意義.

電化學(xué)驅(qū)動藥物代謝的研究已用于藥代動力學(xué)和代謝組分析.電化學(xué)傳感器作為應(yīng)用于現(xiàn)代分析化學(xué)中的一類特殊傳感器，可以有效地通過化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化成電信號，從而達(dá)到定性或定量的分析檢測目標(biāo)物的目的.核酸是重要的生命物質(zhì), 在生物的生長、發(fā)育和繁殖等活動中具有十分重要的作用.目前, DNA芯片或DNA傳感器的開發(fā), 基因靶向藥物的設(shè)計與研制已成為全球關(guān)注的熱點問題.小分子與核酸作用后，將不同程度地導(dǎo)致DNA分子的結(jié)構(gòu)與功能的變化.開展這方面的研究對進(jìn)一步認(rèn)識DNA分子的結(jié)構(gòu)、理解它們選擇性作用機(jī)理、尋找靈敏檢測DNA分子的探針、藥物體外篩選、基因藥物的設(shè)計均有著重要意義.博士生劉軍以硫堇、多巴胺、大黃素這些特殊生物小分子為研究對象，使用自制的生物親和電極探討了它們對DNA的生物影響.生物親和電極用于生物小分子多巴胺、抗壞血酸和生物體內(nèi)NO的測定，對神經(jīng)遞質(zhì)和NO有很好的識別作用.通過對分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計，自組裝技術(shù)可以方便地對電極表面進(jìn)行剪裁，從而進(jìn)一步應(yīng)用于生物電化學(xué)中理論及應(yīng)用研究領(lǐng)域.

分析化學(xué)與生物學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的生物分析化學(xué)，在代謝化學(xué)和藥物代謝組學(xué)分析研究中發(fā)揮著重要作用.多糖類是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸外又一類重要的生物大分子，具有抗感染、免疫促進(jìn)、抗腫瘤、防治病毒性肝炎等免疫損傷和抗氧化等多方面功能和生物活性.影響多糖生物學(xué)活性的結(jié)構(gòu)因素包括多糖的主鏈性質(zhì)、支鏈性質(zhì)和多糖分子的高級結(jié)構(gòu)，為提高多糖的生物活性，多糖的分子修飾和結(jié)構(gòu)改造具有重要意義.利用糖殘基上的羥基、羧基、氨基等基團(tuán)運用化學(xué)方法進(jìn)行修飾，有可能提高多糖的活性.博士生劉占峰提出了枸杞多糖的超聲波輔助水提取及其與色素的分離工藝，并對枸杞多糖進(jìn)行分級純化，進(jìn)而通過化學(xué)修飾制備出枸杞多糖硫酸酯、硒化枸杞多糖和硒化枸杞多糖硫酸酯，發(fā)現(xiàn)硒化枸杞多糖硫酸酯對體外人宮頸癌Hela細(xì)胞生長具有顯著的抑制作用，為硒多糖在保健或藥物方面的開發(fā)提供一定的參考價值.

色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是代謝組學(xué)和藥物代謝組學(xué)分析的重要手段.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)利用其高效能、高選擇性、高分辨和高靈敏度等特點，在藥物代謝組學(xué)中主要對生物體內(nèi)藥物及其代謝物進(jìn)行定性定量分析，尋找代謝物與機(jī)體生理及病理變化關(guān)系.在定性過程中，可以利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫檢索技術(shù)，準(zhǔn)確地定性目標(biāo)代謝產(chǎn)物.液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)以其廣泛適用性、優(yōu)良分離性能和較高靈敏度已被廣泛應(yīng)用于藥物代謝組學(xué)的研究中.它是一種快速、準(zhǔn)確、微量、專屬的分析手段和鑒定代謝產(chǎn)物最有效的方法之一，成為了藥物代謝組學(xué)研究中功能最為全面也是最為常用的技術(shù)平臺.針對動物源性食品和體內(nèi)多種類獸藥及其代謝物殘留的問題，迫切需要利用現(xiàn)代先進(jìn)的UHPLC-Q-TOF/MS技術(shù)建立包含法規(guī)范圍內(nèi)的目標(biāo)獸藥及其代謝物的數(shù)據(jù)庫.博士生董新鳳建立了一種快速可靠同時測定人血清至少8類51種除草劑的分析方法和7種抗凝血類藥物殘留分析新方法，為臨床醫(yī)生采取適當(dāng)?shù)闹委煷胧┨峁┯幸娴膮⒖?本課題組的研究目標(biāo)是整合抗生素在動物體內(nèi)與體外代謝產(chǎn)物的綜合信息，從而建立用于篩查抗生素及其代謝產(chǎn)物的數(shù)據(jù)庫.博士生孟哲采用UPLC-Q-TOF/MS聯(lián)用技術(shù)，建立了精確質(zhì)量篩查環(huán)丙氨嗪和三聚氰胺及其代謝產(chǎn)物的數(shù)據(jù)庫，并提出代謝物分布和代謝途徑；構(gòu)建了磺胺藥物和氟喹諾酮等抗生素在體外和體內(nèi)代謝產(chǎn)物精確質(zhì)量篩查數(shù)據(jù)庫.博士生李麗欣探討了某些青霉素在β-內(nèi)酰胺酶作用下的降解規(guī)律.通過對抗生素代謝產(chǎn)物的綜合研究，為更好地認(rèn)識生物體內(nèi)獸藥及其代謝物的殘留提供科學(xué)的依據(jù).

自2004年以來，有10名博士生和22名碩士生開展了有關(guān)分子發(fā)光和藥物分析系統(tǒng)研究，撰寫了《分子發(fā)光與藥物代謝分析研究》一書.本書綜述了分子發(fā)光的類型、原理與特征，重點介紹了化學(xué)發(fā)光機(jī)理及在抗菌抗癌藥物分析中應(yīng)用研究成果；創(chuàng)新提出超常氧化態(tài)配合物化學(xué)發(fā)光機(jī)理，并為抗菌消炎抗癌藥物和氨基酸及配伍藥物分析建立了系列新方法；提出了分離測定體液中抗生素配伍藥物、除草劑、抗凝血類藥物和頭孢類藥物的殘留分析新方法；探明了氨基酸分子和藥物的分子識別與生物親和電極對藥物代謝的影響規(guī)律；介紹了生物大分子枸杞多糖的化學(xué)修飾、生化活性及抗腫瘤特性的研究成果；闡明了抗生素和抗癌藥等11種藥物與人血清白蛋白的作用特征、二(氫過碘酸)合銀(Ⅲ)配離子與氨基酸及藥物的氧化動力學(xué)特征；介紹了抗生素和殺蟲劑的藥物代謝組學(xué)分析與酶活性研究成果.

4 展望

隨著消費者對食品及其安全的關(guān)注與日俱增，食品組學(xué)技術(shù)越來越被更多地運用到研究食品和營養(yǎng)領(lǐng)域.食品組學(xué)已涵蓋了基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等策略.食品組學(xué)涉及使用多個不同的工具來處理其不同的子學(xué)科和應(yīng)用.雖然目前關(guān)于食品科學(xué)的知識仍然存在很大的不足，但食品組學(xué)的巨大分析潛力有助于解決許多食品安全、可追溯性、質(zhì)量、新食品、轉(zhuǎn)基因食品、功能食品、營養(yǎng)品等問題.通過高通量的檢測模式，對樣品中的蛋白質(zhì)、代謝物或者DNA進(jìn)行檢測,通過對大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理、甄別食品特性,進(jìn)而可以確定食品產(chǎn)地、品種、成分、物種及生產(chǎn)方式等諸多與食品摻假相關(guān)的要素.金屬組學(xué)是近年來興起的一門前沿交叉學(xué)科，是研究無機(jī)元素生物學(xué)行為的理想工具，其目標(biāo)是系統(tǒng)研究生物體系內(nèi)金屬元素的含量、分布、化學(xué)種態(tài)、結(jié)構(gòu)特征和功能等，也是研究生命體內(nèi)自由或絡(luò)合全部金屬元素存在狀態(tài)及其功能的綜合學(xué)科.開展和深化食品組學(xué)研究，需要有著高度互補(bǔ)性知識結(jié)構(gòu)和不同領(lǐng)域的研究人員的合作，特別是分析化學(xué)、生物/醫(yī)學(xué)、生物信息學(xué)和統(tǒng)計學(xué).

隨著分析科學(xué)的發(fā)展，藥物代謝組學(xué)技術(shù)也獲得了蓬勃發(fā)展.其采用的分析技術(shù)中，核磁共振和質(zhì)譜是代謝組學(xué)研究領(lǐng)域的最主流分析平臺.藥物代謝組學(xué)的樣品預(yù)處理和分析技術(shù)要盡量滿足對代謝組分的高靈敏度、高通量、無偏性的要求，并減少基質(zhì)的干擾.單一的分離分析手段往往難以保證無偏向的全面分析，要實現(xiàn)普遍適應(yīng)性和特殊選擇性的有機(jī)結(jié)合，需要多種分析技術(shù)的互補(bǔ)，色譜與MS的聯(lián)用技術(shù)結(jié)合了兩者的優(yōu)勢，因而在藥物代謝組學(xué)研究中已成為重要的分離分析技術(shù).本課題組在藥物代謝組學(xué)領(lǐng)域的研究尚處于起步階段.進(jìn)一步開展和深化藥物代謝組學(xué)研究需要多學(xué)科的交叉和聯(lián)合攻關(guān)，這對于分析科學(xué)的發(fā)展和人民的健康具有重要的理論意義和實用價值.

為了總結(jié)20余年來的人才培養(yǎng)與科研工作和推動有關(guān)食品組學(xué)與藥物代謝組學(xué)研究，以孫漢文課題組的名義撰寫出版《食品安全分析方法學(xué)研究》和《分子發(fā)光與藥物代謝分析研究》姊妹篇專著，特向河北大學(xué)百年華誕獻(xiàn)禮，祝愿河北大學(xué)越辦越好.