现代有机分析化学在食品分析及医药学分析中的应用*

张来新

（宝鸡文理学院化学化工学院，陕西宝鸡721013）

现代有机分析化学是现代分析化学的重要组成部分，是人类利用科学实验来认识物质世界的手段之一，是有机化学和分析化学交叉的一门新兴热门边缘学科。随着各种新的分析技术、分析仪器和分析方法不断涌现，使得现代有机分析在科学领域的地位迅猛提高。它是一门把计算机科学、数学、化学、生物学有机组合起来的一门具有非常大的发展空间的学科。由于现代有机分析化学的建立，促进了生命科学、材料科学、能源科学、环境科学、信息科学、医药学的发展。今天，在分子生物学、天然有机化学、有机合成化学以及工业、农业、国防科学、石油化工各领域中，无论从基础研究方面或是从生产控制方面，现代有机分析所起的作用是毋庸赘言的。目前，现代有机分析化学发展的方向是：（1）向在微环境发展；（2）在多维空间发展；（3）向提高灵敏度方面发展；（4）向解决复杂体系的分离问题方向发展。

1 新型纳米材料在现代有机分析中的应用

1.1 纳米铂存在下多潘立酮与牛血清蛋白相互作用的荧光研究

纳米材料既可用于灵敏快速的生物检测[1]，又可用作药物载体[2]。纳米材料的生物安全问题，包括对生物大分子结构和功能的影响，正逐渐成为科学家和人类广泛关注的焦点。由于铂纳米粒子具有独特的理化性质，故在众多领域里有着潜在的理论和应用价值。为此延安大学的马红燕等人应用荧光光谱法研究了生理条件下有无铂纳米粒子（PtNPs）共存对多潘立酮与牛血清蛋白（BSA）的相互作用，评估了共存PtNPs对多潘立酮和BSA的荧光猝灭效应及对多潘立酮-BSA作用的影响。实验表明，在pH值为7.40的三羟甲基胺基甲烷-盐酸（Tris-HCl）缓冲溶液中，随着多潘立酮浓度的增加，BSA的荧光强度逐渐减弱。由于PtNPs的存在，使多潘立酮-BSA相互作用的结合常数降低一个数量级，结合位点数也有所降低，说明PtNPs对多潘立酮与BSA结合存在竞争作用[3]。而三者结合作用的研究，为探讨纳米铂和多潘立酮在生物体内与蛋白质相互作用的机理提供了理论依据和实践基础，为药物开发、临床用药提供了重要数据。

1.2 ZnO纳米阵列的制备及其酒敏性能研究

ZnO半导体气敏材料因其良好的气敏性能受到广泛关注。一维纳米ZnO具有高的比表面积、特殊接触气体的晶面和较好的电子传输性能，在实现高灵敏度、快速气体扩散和响应等方面具有明显的优势。有序氧化锌纳米阵列具有较高的比表面积及较快的电子传输能力，是理想的气敏材料。然而，纳米阵列的制备依旧是一个极具挑战性的课题，很多方法都需要在真空、表面活性剂和结构导向条件下实现。为此北京化工大学的顾福愽等人采用化学溶液法，实现了氧化锌纳米棒和纳米管阵列在陶瓷管基底上的可控制备法，制备了氧化锌纳米棒及纳米管阵列，并基于ZnO纳米阵列构建气敏元件，考察了ZnO纳米阵列对乙醇的气敏性能及提出气敏响应，研究结果表明：ZnO纳米棒阵列的灵敏度高于ZnO纳米管阵列，这是由于ZnO纳米棒阵列中含有较多的供体以及活性氧组分[4]。该方法具有成本低、工艺简单、耗能少以及产率高等特点。该研究期望能在分析分离科学、材料科学、能源科学的研究和发展中得到应用。

1.3 纳米银催化放大效应分子印迹传感器研究

植物生长调节素吲哚乙酸（IAA），在植物体内含量甚微，却对植物生长发育有重要影响，直接参与植物的向性、顶端优势、须根分裂等生命活动。吲哚乙酸在农业上的应用与日增多，因此，掌握其在植物体内的变化规律，对研究植物生理过程、植物择优培育及国计民生至关重要。传统的液相色谱法、离子色谱荧光等方法测定吲哚乙酸，耗时长、易造成样品失真、易引起较大误差。分子印迹电化学传感器弥补了传统方法存在的不足，且在检测上相对快速、灵敏、准确。纳米材料结构单元微小，具有一般分子和块状物质所不具备的特殊性质，纳米溶胶作为纳米材料的一种，具有较高的稳定性和催化性能，在电化学传感器中应用前景广阔。为此，桂林理工大学的尹伟玲等人以吡咯为功能单体，采用电聚合方法在玻碳电极表面制备了吲哚乙酸分子印迹聚合物膜，利用吲哚乙酸纳米银粒子标记物的竞争反应和纳米银催化铜沉积实现了对吲哚乙酸的检测[5]。该研究将在生命科学、材料科学、生物学、农业、电化学等学科中得到应用。

2 现代有机分析在医药学研究中的应用

2.1 适体修饰纳米金共振瑞利散射光谱法检测痕量妥布霉素

妥布霉素（TOB）是一种重要的氨基糖苷类抗生素，通过与细菌核糖体不可逆结合，抑制细菌蛋白质的合成。主要用于预防与治疗人类和动物类的疾病。但滥用TOB会产生严重的耳毒性和肾毒性等副作用。食物中超标的TOB也会危害人体健康。因此寻求迅速准确检测食物药品中的TOB含量对人体健康具有重要意义。为此，广西师范大学的马璐等人用硼氢化钠还原氯金酸制备了金纳米粒子（GN），用适当配体（APt）修饰GN可获得较稳定的Apt-GN探针。在pH值为6.8PBS缓冲溶液中及NaCl存在下，Apt-GN探针稳定而不聚集。当有氨基糖苷类抗生素-妥布霉素存在时，妥布霉素与Apt-GN探针中的Apt特异性结合并释放出纳米金。纳米金在NaCl作用下聚集，导致体系在368nm处的共振瑞利散射光强度增强，与妥布霉素浓度在6.7~66.7ng· mL-1范围内呈良好的线性关系[6]。该法用于分析测定妥布霉素滴眼液及其它药品食品中的妥布霉素，结果令人满意。

2.2 用GC-MS分析香樟树枝石油醚萃取物

香樟是樟科樟属植物，为亚热带常绿阔叶乔木，属药用植物。香樟的树干、树兜、树根及枝叶都含有樟油和樟脑，它们是重要的香料、农药、矿业、国防、化工等原料。目前对香樟的化学成分分析主要集中在挥发油的研究上。而对香樟提取物中的化学成分进行系统分析研究少见。为此中国石油大学的徐晶等人对香樟树枝部分用甲醇渗漉提取后再用石油醚萃取，采用GC-MC法分析和鉴定其化学成分，并用峰面积归一化法计算各成分相对百分含量。分析实验表明香樟树枝中共分离鉴定出10种成分：主要为植物醇（49.34%）、α-松油醇（7.86%）橙花叔醇（7.5%）、石竹烯氧化物（4.7%）。植醇是合成维生素K1和维生素E的中间体，可作为佐剂添加到疫苗中，能有效唤起相应的抗体反应。石竹烯氧化物可治疗皮肤霉菌病，尤其有短期治疗甲霉菌病的新的抗真菌剂的作用，同时还具有至伤痛、消炎抗炎作用[7]。该研究为合理利用植物资源和新药物的开发利用提供了一定的科学依据。

2.3 液质联用法测定饲料中10种抗菌药物研究

大环内酯和林可胺类抗生素广泛应用于治疗畜禽的呼吸道疾病和肠道细菌感染，也用于饲料添加剂，促进畜禽生长，提高饲料转化率。国内外已报道的大环内脂和林可胺类药物的检测方法有HPLC和LC-MS/MS等。郑州大学的胡兴娟等人又建立了饲料中大环内脂和林可胺类10种药物液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）检测的新方法。即让样品通过甲醇-0.2mol·L-1Na2HPO4（8∶2,V/V）溶液提取，HLB固相萃取柱净化后测定，同时准确给出饲料中10种药物泰妙菌素、红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、吉他霉素、罗红霉素、替米考星、泰乐菌素、林可霉素、克林霉素的成分及含量[8]。用本方法分析快速、准确、灵敏度高、简单易行。故可用于饲料中上述10种药物的同时测定。从而为畜禽的安全健康生长提供良好的条件。

3 现代有机分析在食品分析与食品化学中的应用

3.1 新型功能化杯芳烃材料用于检测食品中的丙烯酰胺

在日常生活中，一些烘、焙、烤、炸的高碳水化合物食品，由于经高温加工，会以副产物形式产生一种高水溶性小分子有机物丙烯酰胺（AA）。而丙烯酰胺已被证实了与很多癌症有关。故食品中丙烯酰胺的残留量也一直是食品安全所关注的重要问题。食品中AA的检测方法已有很多，有的需要发生衍生化反应，操作复杂、重现性差；还有液相串联质谱检测，其对仪器要求高；前处理方面，很多选择C18材料作为固相萃取净化介质，但净化效果一般等[9]。为此，郑州大学的邓志芬等人应用新型功能化的杯芳烃材料-四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪键合硅胶作固定相（NCS），纯化样品，并分离检测两类不同基质的丙烯酰胺，建立了一套新的检测方法。即取1g样品，正己烷除脂，NCS固定萃取柱净化后，使用NCS色谱柱上机分离、检测效果良好。该方法纯化效果好，可降低对分离柱的污染，且有快速、准确、简单易行等优点。该方法已用于饼干及咖啡类食品中丙烯酰胺含量的测定[10]，亦可以用于其它食品中丙烯酰胺含量的测定。

3.2 杂环胺类化合物质谱裂解规律研究

杂环胺类是由蛋白质、氨基酸热解产生的一类化合物，多种煎炸食品、咖啡饮料、卷烟烟气、江河水以及尿样中都可以检测到这类化合物的存在。杂环胺具有强烈的致癌作用和致突变性，可引起哺乳动物的基因突变，染色体畸变及姐妹染色体变换等。目前，对这类化合物的结构和裂解规律的研究非常有限。为此郑州大学的张文芬等人通过电喷雾离子阱质谱对化合物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]喹恶（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]喹恶啉（MeIQx）四种杂环胺类化合物的质谱裂解方式及规律进行了实验研究。结果显示，4种结构相似的化合物主要丢失的基团相似，均是脱-CH3、-CN、-HCN而发生裂解，其环状结构稳定而不易发生裂解[11]。该研究期望能在食品科学、生命科学、环境科学、分析分离科学及医药学等研究方面得到应用。

4 结语

总而言之，由于人类对科学技术研究的不断深入，使得现代有机分析化学和有机化学迅猛发展，越来越多的现代有机分析新理论、新方法、新技术、新仪器的不断涌现，必然彰显出其为人类的生产、生活、健康和生存等方面提供强有力的保障。而且，随着世界科学家对现代有机分析化学研究的不断深入，现代有机分析化学也正向着准确、灵敏、特新、微量和快速的方向发展。

［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.

［2］Ajima K,Yudasaka M,Murakami T,Maigne A,Shiba K,lijima S.Carbon Nanohorns as Anticancer Drug Carriers［J］.Mol.Pharm.2005,2（6）:475-479.

［3］ 马红燕,高春燕,高翔宇,等.纳米铂存在下多潘立酮与牛血清蛋白相互作用的荧光光谱研究［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月, P33-34.

［4］ 顾福愽,孔令青,韩冬梅,等.氧化锌纳米阵列的制备及其酒敏性能研究［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P47-49.

［5］ 尹伟玲,李建平.基于纳米银催化放大效应分子印迹传感器研究［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P79-80.

［6］ 马璐,李杏辉,尹文清,等.适体修饰纳米金共振瑞利散射光谱法检测痕量妥布霉素［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P123-124.

［7］徐晶,张在龙,郭跃伟,等.香樟树枝石油醚萃取物的GC-MS分析［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P111-112.

［8］ 胡兴娟,孟蕾,吴宁鹏,等.液质联用法测定饲料中10种抗菌药物研究［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,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］ 邓志芬,王菲,蒋琼,等.基于新型功能化杯芳烃材料检测食品中的丙烯酰胺［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P107-108.

［11］ 张文芬,谢曾炜,孙素颜,等.杂环胺类化合物质谱裂解规律研究［C］.全国第十七届有机分析与生物分析学术讨论会论文集,南宁广西大学,2013年10月,P101-102.