现代有机及生物分析新方法新技术在医药学分析和食品分析中的应用*

张来新

（宝鸡文理学院 化学化工系，陕西 宝鸡 721013）

二十世纪以来，随着物理技术的发展，基于测量物质的物理性质和物化性质的大量分析仪器被发明，有机化合物的结构分析已从传统的化学分析走向仪器分析。高灵敏度高选择性的测量方法-有机波谱分析占据了有机分析的主导地位，于是建立了热门新兴边缘学科现代有机分析。近年来，由于生命科学、材料科学、能源科学、环境科学、计算机科学、物理学、生物科学、医药学等学科的迅猛发展，同时促进了现代有机分析日新月异的发展。特别是计算机技术的发展，使现代有机分析已向微型化、芯片化、仿生化、在线化等方向发展。

1 在医药学检测方面的应用

1.1 在线固相萃取和液相色谱-线性离子阱质谱联用法鉴定氯氮平在人尿中代谢产物及途径

氯氮平治疗精神分裂症疗效好，且很少产生锥体外系反应，在临床上得到广泛应用。但氯氮平在体内吸收快、排泄慢，大剂量或长期服用均能引起中毒[1]。近年来毒药滥用导致的意外中毒以及麻醉抢劫案件中涉及氯氮平的案例越来越多。国内外对氯氮平代谢物研究较多的是去甲氯氮平和氯氮平-N-氧化物[2]，其他代谢物的研究很少甚至未曾报道。为此广西大学的高凡钦等人采用在线固相萃取和液相色谱-线性离子阱质谱联用法鉴定氯氮平在人体中的代谢产物，并推测安定在人体中可能的代谢途径。即首先将尿液经在线固相萃取前处理，高效液相色谱分离，离子阱质谱法鉴定分子结构，发现了7种代谢物：去甲氯氮平、氯氮平-N氧化物、羟基去甲氯氮平和4种羟基化氯氮平，据此推断氯氮平在人体P450酶系作用下进行了N-氧化、N去甲基和羟基化反应，从而可推断氯氮平在人体中的毒性途径和代谢特点，为进一步研究体内代谢和代谢酶奠定了基础，也为相关刑事案件的侦破提供了依据[3]。

1.2 咖啡酸衍生物的制备及其与人血清蛋白相互作用研究

咖啡酸是一种在医学上具有广泛作用的医药中间体和原料药。广西师范大学的郑晓宇等人用6-氨基己酸对其进行结构修饰，合成了一种全新的咖啡酸衍生物，（E）-6-[3’-（3’’,4’’-二羟基苯基）丙烯酰氨基]-己酸。运用荧光光谱技术研究了该衍生物与人血清蛋白的相互作用。实验结果表明，低浓度时，该衍生物与人血清蛋白（HSA）作用的荧光猝灭机理是静态猝灭，高浓度时是动态和静态结合猝灭过程。该衍生物与HAS有相互作用时形成1∶1的复合物。在不同温度下，该衍生物与HAS的结合常数Ka值均在105数量级以上，故说明该衍生物与HAS之间有较强的结合作用，可以被其运输和储存。同步荧光光谱研究结果显示该衍生物对HAS酪氨酸残基和HAS色氨酸残基微环境几乎都没有影响。热力学研究分析该衍生物与HAS结合相互作用还表明，两种目标产物与HAS的相互作用为氢键和疏水作用，这为深入了解药物与蛋白的作用机制，为其药理研究和开发提供了强有力的理论基础和依据[4]。

1.3 新型液液萃取法分离纯化绿咖啡豆中的绿原酸

绿原酸具有抗菌、消炎、解毒、利胆、降压和升高白细胞及显著增加胃肠蠕动和促进胃液分泌等药理作用，对慢性咽喉炎症和皮肤病有明显的疗效。为此广西大学的张晓霞等人采用新型液液萃取法分离绿咖啡豆中的有效活性成分绿原酸，并建立了绿咖啡豆中绿原酸的高效液相色谱（HPLC）分析法，即先将用乙醇提取的绿咖啡豆浸膏用去离子水溶解，用石油醚和乙酸乙酯混合溶剂（V/V=1∶2）除去小极性杂质，用盐酸调至pH值为3，用乙酸乙酯继续萃取，然后过活性炭柱以除去色素，继续减压浓缩可以得到绿原酸粗产品，经重结晶可以得到纯度达到98.3%的绿原酸[5]。该研究期望能在药物合成提取及医药学上得到应用。

1.4 沉香中2-（2-苯乙基）色酮类化合物加氢离子的电喷雾串联质谱裂解机理研究

沉香为瑞香科植物沉香含黑色树脂的木质部。作为我国传统中药，沉香具有降气温中，暖肾纳气的功效。沉香的主要成分有倍半萜烯（52%）、2-（2-苯乙基）色酮（41%）、三萜等。2-（2-苯乙基）色酮是决定沉香药用品质的关键成分，具有保护神经、强烈抗菌、清神利气、止咳化痰、通气定痛、防细胞中毒和抗过敏等活性。中国科学院成都生物研究所的夏兵等人采用电喷雾串联质谱方法对沉香中2-（2-苯乙基）色酮进行了裂解规律研究，结果发现2-（2-苯乙基）色酮上-2-苯乙基上取代位点的不同会对其质谱裂解行为造成较大影响。其规律为2-苯乙基上邻对位有羟基取代的2-（2-苯乙基）色酮类化合物串联质谱给出非自由基离子，而没有羟基取代或有间位羟基取代的2-（2-苯乙基）色酮类化合物给出自由基离子。从而为利用质谱快速确定2-（2-苯乙基）色酮化合物结构提供了理论基础[6]。

1.5 逆流色谱中的新型绿色溶剂体系及其应用

与传统的液-固色谱方法相比，近年来逐渐在分离科学领域崭露头角的一项液-液分配色谱技术是逆流色谱（CCC），由于其不使用固相载体而显示出了与众不同的优势，作为现有液-固制备色谱方法的有效补充，已成为颇具前景的一项制备新型色谱技术，其在天然生物活性物质如生物碱、黄酮、皂苷、萜类等的分离纯化中应用广泛。由于不采用固体支撑体，两相溶剂作为色谱固定相和流动相，成为任何逆流色谱分离方法中的核心。目前，在逆流色谱中广泛使用的均为多元有机溶剂体系，诸如正己烷、乙酸乙酯、甲醇等被大量使用。柠檬烯-作为一种天然绿色溶剂具有很多独特的性质。浙江工商大学的林仙江等人尝试将柠檬烯运用于逆流色谱中，系统性的研究了由柠檬烯/乙醇/水（10/9/1，V/V）所组成的一种新型绿色溶剂体系，并成功地应用于小球藻中主要生物化学成分叶黄素的制备性分离[7]。

1.6 4种理气类中成药的红外光谱分析

理气药是以疏通气机、消除气滞、平降气逆为主要作用的一类中药，多辛、苦，性温，气味芳香，主要治疗气滞、气郁和气逆症。佛手、木香、青皮、香附是常见的几种理气中药，功效相似。有关中药红外光谱鉴别的研究报道较多，但未见上述4种中药的研究报道。为此，延安大学的刘珍叶等人采用傅里叶红外光谱直接测定4种常见理气类中草药：佛手、木香、青皮、香附的红外光谱图，分析4种中草药共同的吸收峰和归属。通过对各样品红外光谱吸收峰的峰位、峰形、强度和相关辅助峰的分析对比，推知它们可能含有的有效化学成分如挥发油类、黄酮类、多糖类等，进而探测出它们相似药效的本质原因是都具有疏通气机、消除气滞、平降气逆的效用。同时利用傅里叶变换红外光谱可以方便、快速和准确地提取其指纹图谱，为佛手、木香、青皮、香附的识别、鉴定和药理分析提供了科学依据[8]。

2 在食品分析中的应用

2.1 基于标记树枝状大分子-二茂铁的分子印迹电化学传感器检测痕量赤霉素研究

赤霉素是一种常用的植物生长调节剂，在农业生产中应用广泛。在啤酒行业中，它主要应用于调节啤酒酒花的生长。目前，已合成出了8种赤霉素，其中赤霉素3号（GA3）应用最为普遍。在西方主要国家对其的含量有严格规定，比如在美国其含量不能高于2mg·L-1。故建立一种灵敏的赤霉素检测方法意义重大。为此桂林理工大学的付丛等人建立了一种通过树枝状大分子聚三乙胺五乙酸乙二醇酯（PDTPA-EG）标记分子进而提高分子印迹电化学传感器灵敏度的方法，采用二茂铁甲酸（FCA）与PDTPA-ED相连，传感器以邻苯二胺为功能单体，赤霉素为模板分子，通过电聚合的方法在金电极上制备得到，用于赤霉素的测定，效果良好。实验表明：该传感器有良好的重现性和稳定性，应用于啤酒样品中赤霉素的检测，效果良好。该方法简单易行、成本低廉、选择性好、在实际样品测定时结果尚佳，因而有良好的实用性，同时为提高分子印迹传感器的灵敏度提供了一个新思路[9]。

2.2 复杂样品微萃取/色谱在线分析技术研究

色谱在线分析集成多个分析步骤于一体，实现在线采样、样品处理、分析分离。微萃取技术是指萃取介质体积远小于样品体积的萃取技术，具有富集能力强、无溶剂或少溶剂、易于实现在线分析等优点。为此，中山大学的李攻科报道了复杂样品微萃取色谱在线分析技术，期望能在食品科学及食品分析中得到应用，为食品安全提供强有力的保证。其一，他们研究了分子印迹纤维束在线管内固相微萃取-高效液相色谱联用分离分析方法，并将其应用于猪肝和鸡肉样品中的4种氟喹诺酮药物检测，拓展了混合分子印迹纤维束实现多类物质的同时选择性萃取，应用于4种氟喹诺酮类物质和4种磺胺类物质的同时分析，分子印迹纤维束在线管内固相微萃取技术满足了复杂样品中多类物质的同时选择萃取分析。其二，他们报道了建立分子印迹整体柱微萃取-高效液相色谱在线测定食品中痕量抗菌素的分析方法，在线测定了鸡肉、牛肉和鸡蛋等复杂样品中5种痕量抗菌素[10]，效果良好。该方法简单易行、快速准确，在其他食品分析中有着广泛而潜在的应用前景。

3 结语

在科学技术高度发展的今天，现代有机分析的发展已远远超出化学领域，已成为一门综合科学。它集化学、物理学、数学、生物学、统计学、计算机、环境科学和信息科学的先进成果，去研究物质的组成、结构和含量等。有机分析发展到今天，已从化学分析发展到仪器分析；从常量分析发展到微量分析和痕量分析；从离线分析发展到在线分析；实现了直接的质量控制和鉴别。不仅如此，现代有机分析的应用范围已覆盖了化学科学、生命科学、材料科学、医药学、资源能源科学、空间科学、化学工业等各个领域。同时在工业、农业及国防建设中同样有着重要作用。不仅如此，现代有机分析正向着灵敏、准确、特新、快速、微量化、自动化、在线的方向发展，随着现代有机分析新方法、新技术、新仪器和新理论的不断涌现，现代有机分析的蓬勃发展将对人类生存、生活、文明进步和持续发展带来新的辉煌。

[1] Klys M,Rojek S.Neonatal death following clozapine self-poisoning in latepregnancy：anunusualcase report[J].ForensicSci.Int.，2007，24（2）:171-175.

[2] Pirmohamed M，Williams D，Madden S，Templeton E，Park B K.Metabolism and bioactivation of clozapine by human liver in vitro[J].JPharmacolExp.Ther.，1995,272（3）:984-990.

[3] 高凡钦,黄克建,林翠梧,等.在线固相萃取和液相色谱-线性离子阱质谱联用法鉴定氯氮平在人尿液中代谢及途径[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013.10：127-128.

[4] 郑晓宇,何婷婷,孙洋洋,等.一种咖啡酸衍生物制备及其与人血清蛋白相互作用研究[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013.10：131-133.

[5] 张晓霞,韦万兴.新型液液萃取法分离纯化绿咖啡豆中的绿原酸[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学，2013.10：265-267.

[6] 夏兵，周燕.沉香中2-（2-苯乙基）色铜类化合物加氢离子的电喷雾串联质谱裂解机理研究[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013.10：221-222.

[7] 林仙江,卢延斌.逆流色谱中的新型绿色溶剂体系及其应用[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013.10：217-218.

[8] 刘珍叶,赵思奇,刘阿静,等.四种理气类中成药的红外光谱研究[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013.10：215-216.

[9] 付丛,李建平.基于标记树枝状大分子-二茂铁的分子印迹电化学传感器检测痕量赤霉素[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013.10：75-76.

[10] 李攻科.复杂样品微萃取/色谱在线分析技术研究进展[C].全国第十七届有机分析及生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013.10：183-184.