新型有機生物分析儀器和試劑在食物藥物分析中的應用

張來新，胡小兵

（寶雞文理學院化學化工系， 陜西 寶雞 721013）

新型有機生物分析儀器和試劑在食物藥物分析中的應用

張來新，胡小兵

（寶雞文理學院化學化工系， 陜西 寶雞 721013）

簡要介紹了有機生物分析的應用與發(fā)展，重點綜述了新型有機生物分析儀器及檢測方法在食物分析中的應用；有機生物分析中的新型納米材料及應用；新型有機生物分析儀器及新方法對藥物有效成分的檢測。并對有機生物分析的發(fā)展前景進行了展望。

有機分析；生物分析；應用

有機生物分析是人類認識物質(zhì)世界的重要手段，是維持人類生存及可持續(xù)發(fā)展所必須的工具，它們將涉及并應用于國計民生的各個方面，諸如石油產(chǎn)品、化工原料、樹脂、油漆、炸藥、農(nóng)藥、食品、藥物、洗滌劑、染料、紡織品、環(huán)境、材料、生命、能源、國防、航空航天等所有高科技領(lǐng)域[1]，無論從基礎(chǔ)理論研究方面和應用方面，有機生物分析的重要性毋庸贅言[2]。故積極開發(fā)研究有機生物分析儀器、試劑及創(chuàng)建有機生物分析的新方法新技術(shù)，無疑對推動科學發(fā)展，造福人類將產(chǎn)生巨大的推動力[3]。

1 新型有機生物分析儀器及檢測方法在食物分析中的應用

1.1 新型磁性多壁碳納米管對雞蛋中磺胺類抗生素的萃取

磺胺類藥物(SAS)是一類用于預防和治療細菌感染性疾病的抗感染藥劑，具有殺菌作用，因此不法分子常添加于飼料中。由于磺胺類藥物在動物體內(nèi)的作用時間和代謝時間較長，往往造成動物組織、排泄物甚至由其生產(chǎn)的食品中有磺胺類藥物殘留，而長期食用有磺胺類藥物殘留的食品會損害人體健康，因此各國對獸藥在動物性食品中的殘留量都有嚴格規(guī)定。歐盟等國家規(guī)定了動物性食品中總磺胺的最高殘留限量為0.1 mg/kg。吉林大學的徐陽等成功的合成了磁性多壁碳納米管(MMWCNT)，并將其應用于萃取雞蛋中的磺胺。萃取過程只需要將稀釋后的雞蛋樣品和MMWCNT進行攪拌即可完成，再通過外加磁場吸附有SAS的MMWCNT與樣品基質(zhì)分離。實驗中對影響萃取的諸多參數(shù)進行了優(yōu)化。從納米管上洗脫的SAS最終采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜進行分析，方法的加標回收率在72.8% ~96.5%[4]，該法為食品分析的好方法。

1. 2 光纖光譜方法快速檢測飲料中的維生素C

維生素C又稱為抗壞血酸，是維持生命活動所需要的一類小分子有機化合物，醫(yī)用價值高，又是理想的食品添加劑。對生命體內(nèi)和食品中維生素C水平的檢測，意義重大。但維生素C具有較強的還原性，在中性和堿性環(huán)境下不穩(wěn)定，遇熱易分解。因此，建立快速測定維生素C的的新方法實用性強。湖北師范學院的魏國芬等人采用光纖光譜技術(shù)，建立了快速測定維生素C的新方法。結(jié)果表明：維生素C濃度在1.0 ~12 μg/mL范圍內(nèi)與光信號呈良好的線性關(guān)系，檢出限(S/N=3)為0.3 μg/mL，加標回收率在99%~104%［5］。該方法具有操作簡便、分析速度快、裝置微型化、信價比高、易于推廣，可實現(xiàn)在線測量、靈敏度高等優(yōu)點，可成功應用于飲料分析。

1.2 核磁共振法對海產(chǎn)品中砷的測定

砷是一種有毒元素，全球有5 000 多萬人口正面臨著砷中毒的威脅。特別是近年來由于以非法錯誤的方式開采礦產(chǎn)資源導致砷大量進入食物和飲用水中。因此對砷進行形態(tài)分析對于正確評價樣品中砷的潛在危害以及治理砷污染都有重要意義。而海產(chǎn)品等含有多種形態(tài)的含砷化合物，即無機砷和有機砷。它們的毒性與形態(tài)密切相關(guān)，因此需要同時檢測各種含砷有機物的含量。四川大學的鄧鵬翅等人利用核磁共振法與固相微萃取等技術(shù)聯(lián)用，可以同時定量檢測多種砷化合物[6]，該法是一種相對綠色環(huán)保、有發(fā)展?jié)摿Φ臋z測方法。

1.3 分子印跡凝膠光子晶體抗生素傳感器的應用

抗生素的大量生產(chǎn)及濫用所造成的危害近年來引起國內(nèi)外極大的關(guān)注，其中食品和環(huán)境中痕量抗生素的檢測一直是分析工作者致力解決的問題。天津大學的王麗清等人將分子印跡技術(shù)和凝膠光子晶體技術(shù)相結(jié)合，以四環(huán)素為模板分子，以丙烯酰胺和丙烯酸為功能單體，以N,N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，熱引發(fā)聚合，洗脫模板分子，洗脫膠體晶體模板，制備出了反蛋白石結(jié)構(gòu)四環(huán)素印跡凝膠光子晶體，這對四環(huán)素分子印跡具有良好的選擇性。該印跡凝膠光子晶體可用于食品樣品的四環(huán)素殘留物的定量檢測[7]。

1.4 用于多種蛋白質(zhì)近同時分析的電化學發(fā)光免疫傳感器陳列

基于抗原體特異性反應的免疫分析，在臨床診斷、環(huán)境檢測和食品安全中起著重要的作用，而多組分分析近年來成為免疫分析中的熱點。西南大學的李翠芳等人以絲網(wǎng)印刷電極為基底，構(gòu)建了基于空間分辨模式的電化學發(fā)光免疫傳感器陳列。競爭免疫反應后，經(jīng)依次激發(fā)，實現(xiàn)了三種免疫球蛋白的近同檢測[8]。該方法無交叉干擾、簡單、靈敏，有望應用于床前分析和現(xiàn)場分析。

1.5 CE—ICP—MS聯(lián)用技術(shù)分析測定富硒米中不同形態(tài)硒化合物。

硒為人體必須的微量元素。研究發(fā)現(xiàn)，在硒濃度日攝取量為50～200 mg范圍內(nèi)，硒對人體才是有益的，缺乏或過量攝取都對人體不利。隨著人們對健康的關(guān)注程度越來越高，硒對人體健康的作用也越來越被人們所重視，各種富硒食品逐漸進入人們的日常生活。硒在自然界中主要是以無機和有機化合物形態(tài)存在，不同形態(tài)的硒具有不同的毒理學和生物性質(zhì)。故尋找一種靈敏、準確的分析方法直接監(jiān)測環(huán)境的生物樣品中硒化合物的存在形態(tài)及濃度是非常重要的。為此，福州大學的鄭進平等人建立了硒酸(Se(VI))、亞硒酸(Se(IV))、硒代胱氨酸(SeCyS2)和硒代蛋氨酸(SeMet)四種硒分離檢測的CE—ICP—MS聯(lián)用方法[9]。應用該方法成功測定了富硒米中4種硒化合物，該方法的加標回收率為80% ~102%。該方法將在食品分析中被廣泛應用。

2 有機分析和生物分析中的新型納米材料及應用

2.1 基于TiO2—BSA—HRP標記抗體的高靈敏在化學發(fā)光免疫分析

在當今世界范圍內(nèi)，癌癥、糖尿病、心血管疾病等惡性疾病嚴重威脅著人類的生命安全，惡性疾病的早期診斷與治療是提高患者生存率的關(guān)鍵。在患病早期，這類疾病的標志物含量極低，因此，提高探針標記量，改善分析靈敏度是該領(lǐng)域研究的熱點。西南大學的王振興等人用新型TiO2—BSA納米結(jié)構(gòu)提供的良好微環(huán)境用于固定生物分子，同時增加了納米材料表面的蛋白裝載量。基于BSA的橋聯(lián)放大作用，制備了裝載有大量辣根過氧化物酶標記抗體的TiO2納米探針，用于檢測人免疫球蛋白，效果良好。在最優(yōu)條件下，檢測限可達到1.0 ng/mL[10]。本研究建立的方法運用于檢測低濃度的疾病標志物，具有靈敏度高的優(yōu)點。

2.2 氨基化四氧化三鐵納米粒子的合成及對5種有機砷的吸附

磁性Fe3O4納米粒子對無機砷具有良好的吸附能力，但對有機砷的吸附效果一般，首都師范大學的李燃等利用無機相共沉淀法合成了磁性Fe3O4納米粒子，并在表面修飾氨基。以丙酮作溶劑，用氨基化四氧化三鐵納米粒子對5種有機砷進行吸附實驗，在靜電和氫鍵的作用下，吸附效果顯著提高，吸附率接近100%，該研究為環(huán)境樣品中痕量有機砷的富集與檢測奠定了極好的基礎(chǔ)[11]。

2.3 金銀合金納米粒子在SPR傳感器中的應用

基于SPR技術(shù)的光學生物傳感器具有樣品無需標記、實時檢測反應的動態(tài)過程等優(yōu)點，已成為一種成熟的檢測生物分子之間相互作用的方法。金和銀納米粒子由于其獨特的光學特性已廣泛應用到SPR傳感器中。金納米粒子具有水溶性好，化學穩(wěn)定性高等優(yōu)點。銀納米粒子比金納米粒子呈現(xiàn)更好的靈敏度，但純銀納米粒子是不穩(wěn)定的。為了克服各自的缺點進行互補，吉林大學的汪靜等人將金銀合金納米粒子應用于SPR傳感器中，使其同時具備了金和銀納米粒子的優(yōu)點，因而具有獨特的光學、催化和電子學性質(zhì)[12]。其實驗測得人IgG的濃度范圍為0.15 ~40.00 μg/mL，與傳統(tǒng)方法相比，最低檢出濃度降低了8倍以上。

3 新型有機生物分析儀器及新方法對藥物有效成分的檢測

3.1 共振光散射法測定鹽酸巴馬汀

鹽酸巴馬汀又名鹽酸棕櫚堿、掌葉防己堿、黃藤素，是從防己科植物中藥材黃藤的干燥藤莖中提取精制再鹽酸化而得到的藥用有效成分。對細菌、真菌、病毒等具有良好的抗菌活性，還具有鎮(zhèn)靜、保肝等功效，臨床上常用于治療婦科炎癥、菌痢、腸炎、呼吸道及泌尿道感染、外科感染、眼結(jié)膜炎等。目前，對鹽酸巴馬汀含量測定報道的方法有：重量法、紫外分光光度法、化學發(fā)光法、核磁共振法、高效液相色譜法及高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法等。其中重量法測定的是總堿含量，方法的專屬性差，不適于快速測定；紫外分光度法的靈敏度不夠高；高效液相色譜法及高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法儀器昂貴，且需要大量的有機試劑作流動相和萃取劑。故進一步發(fā)展靈敏度高，簡便快速的分析測定方法是很有必要的。西南大學的覃明麗等人設(shè)計在酸性條件下，鹽酸巴馬汀與I3-反應形成離子締合物，導致體系的共振光散射信號顯著增強，且增強的散射信號與鹽酸巴馬汀的濃度在一定范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，據(jù)此提出了一種測定鹽酸巴馬汀共振光散射方法。該方法具有準確、靈敏、快速等優(yōu)點，檢測限(3σ )為1.3 ng/mL[13]。該方法已成功用于黃藤素制劑的測定。

3.2 近紅外漫反射法對不同廠家益母草顆粒的定性定量分析

益母草顆粒具有活血化瘀、疏肝調(diào)經(jīng)、清熱解毒等功效，同時含有豐富的鋅、錳等多種微量元素，從而使益母草顆粒的治療功效更全面。由于不同廠家的益母草顆粒的生產(chǎn)工藝和原料的差異，其產(chǎn)品質(zhì)量也會有一定的差別，因此對其進行分析鑒定顯得尤為重要。西南大學的蒙杰丹等將近紅外光譜結(jié)合偏小二乘法建立了9個廠家的益母草顆粒的定量分析模型，模型的決定系數(shù)為96.22%，相對分析誤差RPD為4.45；同時使用聚類分析方法，對9個廠家的樣品進行聚類分析，每個廠家的樣品能很好的分類，預測集的識別率達到100%[14]。故該方法是對益母草顆粒進行快速定性定量分析的好方法。

3.3 近紅外光譜法同時測定通天口服液中的天麻素和芍藥苷的含量

通天口服液是由天麻、赤芍、川芎等11味中藥組成的中藥復方制劑，具有活血化瘀、祛風止痛的功效。天麻、赤芍是處方中的主藥，因此天麻素和芍藥苷含量決定了通天口服液的品質(zhì)。目前一般采用HPLC法分別檢測通天口服液的天麻素和芍藥苷的含量，西南大學的蒙杰丹等人則用偏最小二乘法將校正集樣本的近紅外光譜與相應樣本的天麻素和芍藥苷的含量分別建立相關(guān)聯(lián)模型，對通天口服液總的天麻素和芍藥苷進行了同時檢測[15]。該方法具有快速、無損的優(yōu)點，并能用于大批量樣品的快速分析。

人類各種科學活動與生產(chǎn)活動的最終目的是為了改造客觀世界，而要達到這個目的，首先必須認識客觀世界，而有機分析和生物分析是人類認識客觀世界的重要手段。為了讓客觀世界的物質(zhì)服務(wù)于人類生產(chǎn)和生活，保證可持續(xù)發(fā)展，有機分析和生物分析還將面臨著許多新的機遇和挑戰(zhàn)。特別是儀器分析方法結(jié)合于有機分析與生物分析，使有機分析和生物分析獲得了長足的前所未有的發(fā)展，我們堅信，隨著科學家的潛心研究，新的有機分析和生物分析的新儀器新方法將不斷問世，必將使現(xiàn)代有機分析與生物分析技術(shù)正與時俱進向著靈敏、準確、新奇、特異、快速、微量化、自動化的方向迅猛發(fā)展。

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［4］徐陽,陳海燕,趙琪,等.制備磁性多壁碳納米管用于萃取雞蛋中磺胺類抗生素[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：112-113.

［5］魏國芬,肖虎勇,呂鑒泉.光纖維光譜方法快速檢測飲料中的維生素C[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：110-111.

［6］鄧鵬翅,馬曉敏,周婧榮,等.核磁共振用于海產(chǎn)品中砷的高通量形態(tài)分析[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：126-127.

［7］王麗清,林凡燕,于莉萍.等. 分子印跡凝膠光子晶體抗生素傳感器研究[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：128-129.

［8］李翠芳,付志峰.用于多種蛋白質(zhì)近同時分析的電化學發(fā)光免疫傳感器陳列[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：140-141.

［9］鄭進平,趙云強,楊明偉,等.CE—ICP—MS聯(lián)用技術(shù)分析測定富硒米中不同形態(tài)硒化合物[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：106-107..

［10］王振興,付志峰. 基于TiO2—BSA—HRP標記抗體的高靈敏化學發(fā)光免疫分析[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：138-139.

［11］李燃,朱若華.氨基化四氧化三鐵納米粒子的合成與表征及對五種有機砷吸附行為[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：122-123.

［12］汪靜,孔穎,王麗英,等. 金銀合金納米粒子在SPR傳感器中的應用[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：114-115.

［13］覃明麗,譚克俊,李華春. 共振光散射法測定鹽酸巴馬汀[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：67-68.

［14］蒙杰丹,楊季冬.近紅外漫反射法對不同廠家益母草顆粒的定量和定性分析[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：69-70.

［15］蒙杰丹,楊季東.近紅外光譜法同時測定通天口服液中的天麻素和芍藥苷的含量[C].全國第十六屆有機分析與生物分析學術(shù)研討會論文集,呼和浩特：內(nèi)蒙古大學,2011：71-72.

Application of New Type Organic Bioanalysis Instruments and Reagents in Food Analysis and Pharmaceutical Analysis

ZHANG Lai-xin，HU Xiao-bing
（Department of Chemistry & Chemical Engineering, Baoji University of Arts and Sciences, Shaanxi Baoji 721013，China)

Application and development of the organic bioanalysis were introduced, and applications of new type organic bioanalysis instruments and the detection method in food analysis and medicinal component test were discussed as well as application of new nanometer materials in the organic bioanalysis.At last,development trend of the organic bioanalysis was prospected.

Organic analysis; Bioanalysis; Application

O 657.7

A

1671-0460（2012）11-1285-04

2012-01-16

張來新（1955-），男，陜西周至人，寶雞文理學院化學化工系教授，主要從事大環(huán)化學研究及天然產(chǎn)物分離提取。E-mail: zhanglx1215@sina.com 電話：0917-3364129。