现代有机分析及生物分析在医药学和食品分析中的应用*

张来新

（宝鸡文理学院化学化工学院，陕西宝鸡721013）

综述

现代有机分析及生物分析在医药学和食品分析中的应用*

张来新

（宝鸡文理学院化学化工学院，陕西宝鸡721013）

简要介绍了现代有机分析的发展及应用。重点介绍了：（1）现代有机分析在医药学检测中的应用；（2）现代有机分析在食品分析中的应用，并对现代有机分析的发展进行了展望。

现代有机分析；医药学；食品；应用

有机化学和分析化学相互交融、相互渗透产生了一门新兴热门边缘学科——现代有机分析。基于测量物质的结构、性能、组成及理化性质的大量分析仪器被发明，高灵敏度、高选择性的测量方法不断问世，使现代有机分析被建立以来得到了长足的发展。近年来，由于生命科学、环境科学、资源和能源科学、材料科学和医药学等学科应用的需要，一些用于复杂体系超痕量组分、特殊环境和特殊要求的测量方法将使现代有机分析与时俱进的蓬勃发展。不仅如此，现代有机分析已经应用到分子生物学、天然有机化学、有机合成化学、无机化学、物理化学、医药学、石油化工、工业、农业、国防科学的各个领域，它已发展成为一门把化学、生物学、物理学、数学和计算机科学融为一体的一门具有广阔发展空间的信息科学。毫无疑问现代有机分析已成为“为人类文明进步、生活、生存和可持续发展提供安全保障的未来的关键学科”。同时现代有机分析是各项现代化高新技术发展的推动力。

1 在医药学检测中的应用

1.1 钩藤碱的提取及含量测定方法比较

钩藤碱是传统中药钩藤属植物有效成分的主要成分之一，对人体的血管系统、中枢神经系统以及血液系统等具有明显的生物活性作用，是治疗高血压方剂的常用药源。具有清热平肝、息气定惊的功效。最新研究表明，钩藤碱还具有抗血栓的形成和抗血小板凝聚作用。钩藤主要分布在福建、江西、广东、广西、湖南等地，由于其在治疗高血压上显著的药用价值，从钩藤中提取钩藤碱已成为近年来科学研究的一个热点。目前，从钩藤中提取钩藤碱的提取方法有很多种，如：水提取法、溶剂提取法、超临界CO2萃取法、醇类提取法等；纯化过程有重结晶法、离子交换树脂柱法、柱层析法、高效液相色谱法及超高液相色谱法；而钩藤碱含量测定主要用于钩藤药材的质量控制。目前，利用现代有机分析的测定方法有高效液相色谱法(HPLC)、高效毛细管电泳法(HPEC)、薄层色谱扫描法(TLCS)、分光光度法和容量法等。面对众多的提取分离方法，遵义师范学院的曾启花等人从钩藤碱的药材来源、提取部位、前处理、提取试剂选择、分离纯化条件、分析测试等方面作了全面对比分析，就目前钩藤碱提取、纯化和测定中的一些难题进行了探讨，并提出了工业化提取钩藤碱的合理化建议[1]，为工业化生产提取奠定了坚实的基础。

1.2 基于CCI实验设计优化液相色谱条件

裸蒴曼生草本，作为中药材具有清热利湿、消肿利尿、至带消食、解毒排脓之作用。可用于肝虚久咳、劳伤咳嗽、小便淋痛、水肿、带下病，是我国传统中药且为我国特有植物，外用于跌打损伤。何达海等人证实其主要成分为木脂素类化合物，但目前有效化合物尚未被证实。故对优化其分析色谱条件对其活性成分的研究有指导性的现实意义。为此，中国科学院成都生物研究所的李敏等人以实验设计的方法，优化了裸蒴甲醇提取物的液相色谱条件。完成了该析因实验以及CCI实验设计，优化了其最终色谱条件为5.0%～9.8%，5.8min。9.8%～99.6%，20min，柱温为80℃，进样为3μL。即在该条件下得到174色谱峰，即平均分离度为1.35[3]。该研究用于裸蒴和白苞裸蒴中有效活性成分分离检测效果良好。

1.3 芒苞草化学成分的UPLC——MS分析

芒苞草是中国植物分类学家高宝莼研究员首次建立的第一个新科，是中国的特有科植物，国家首批重点保护的珍稀濒危植物（II级），是一个十分古老而孤立的类群，具有重要的科学研究价值，是科学上的一个重大发现，该成果代表了植物学领域的国际领先水平。为此，中国科学院成都生物研究所的肖世基等人对芒苞草进行UPLC——MS分析，通过相应色谱峰的质谱解析并参考文献报道，从该植物全草的甲醇提取物中推测出5个化合物，其结构分别为：绿原酸、奎宁酸、异鼠李素-3-O-（3"-6"-二-O-E-P-香豆酰基）-β-D-吡喃葡萄糖苷、山奈酚-3-O-（3"-6"-二-O-E-P-香豆酰基）-β-D-吡喃葡萄糖苷和松柏苷。由UPLC的PDA色谱图可知前4个化合物均为该植物的主要化学成分，它们具有一定的生物活性[4]。

1.4 硝苯地平在石墨烯修饰电极上的电化学行为及测定

硝苯地平（NIF）是第一代钙拮抗剂，广泛用于心绞痛、充血性心衰和高血压等疾病的治疗[7]。石墨烯（GR）是具有二维平面结构的新型纳米材料，其具有良好的电催化和电子转移性能，能够极大降低被测物的过电势。广西民族大学的廖苏琦等人研制了用Nafion与乙醇分散石墨烯的化学修饰电极以测定NIF在修饰电极上的电化学行为。实验结果表明：在0.1mol·L-1的NH4Cl-NH3缓冲溶液中（pH值为9.0），硝苯地平在裸电极于-1.037V处有一个不明显的还原峰，与NIF在修饰电极上于-0.937V处有一个明显的还原峰，峰电位正移100mV，灵敏度增大约15倍。说明石墨烯修饰电极对硝苯地平有很好的催化和增敏作用。且NIF在电极上的电极过程是完全不可逆的。定量测定的线性范围为4.0× 10-6～1.0×10-4mol·L-1，相关系数为0.991，检测限为4.0×10-6mol·L-1，说明此修饰电极有良好的选择性，且表现出优良的重现性[8]。实验证明，此修饰电极具有稳定性好、催化活性高以及灵敏度高等优点，可用于实际样品测定。

1.5 盐酸氯丙嗪在纳米石墨烯修饰电极上的电化学行为及测定

盐酸氯丙嗪（CPZ）是一种中枢多巴胺受体的阻断剂，具有增强睡眠、麻醉、镇静等多种药用功能。石墨烯（GR）是具有平面二维结构的新型纳米材料，具有良好的电催化和电子转移性能；能够极大降低被测物的过电势。为此，广西民族大学的彭欢等人研究了盐酸氯丙嗪（CPZ）在用Nafion分散石墨烯电极上的电化学行为及测定，实验表明该电极反应为一具有吸附作用的不可逆过程。用该方法对片剂中CPZ含量测定，回收率在95%～110%之间，结果令人满意[9]。实验也证明，此修饰电极具有稳定性好、催化活性高以及灵敏度高等优点，可用于医药片剂的检测及实际生产控制。

1.6 一个氨基剑麻多糖的分离纯化及结构解析

多糖由于拥有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、免疫调节、降糖降脂等众多生物活性，因而吸引了众多研究人员的关注。广西大学的张雪红等人以抽取纤维后的废弃剑麻渣为原料，采用水提醇沉和脱蛋白法，得到剑麻粗多糖CSP（手性固定相）。粗多糖CSP经DEAE-Celluose纤维素柱色谱脱色分离、Sephacry S-300HR凝胶柱多次催化纯化后得到一个精制的剑麻多糖SP3，其纯度为99.4%，平均分子量约为16700Da。由单糖组成分析可知，SP3由Rha、GalA、Gal、Mam、Glc和Xy1以1.7∶1.0∶1.1∶0.1∶0.2∶0.1的摩尔比组成。通过多糖部分水解、氧化、降解和甲基化对剑麻多糖SP3分析，还进行了结构鉴定[10]，其中发现部分半乳糖残基的0-2位上的羟基被甲氨基取代，该研究期望能在生物学、医药学、生命科学、分析分离科学中得到应用。

2 在食品检测中的应用

2.1 液液选择分配萃取法从栀子中分离制备栀子苷

栀子别名黄栀子、山栀、白螗，是茜草科植物栀子果实。目前，栀子的果实是传统中药，属卫生部颁布的第一批药食两用资源，具有护肝、利胆、降压、镇静、止血、消肿作用，在中医临床用于治疗黄疸型肝炎、扭挫伤、高血压、糖尿病等症。栀子苷是临床上用于治疗各种疾病的有效成分，分子式为C17H24O10，为环烯醚萜类化合物，是栀子的干燥成熟果实。为提高栀子苷的食品保健作用和药效，广西大学的周敏等人通过选择性分配萃取原则建立了一种简便而有效提取制备栀子苷的新方法。即将栀子粗提物用聚合物包括羧甲基纤维素钠（CMC）、聚乙二醇（PEG）和聚丙烯酰胺（PAM）水溶液和有机溶剂进行分配萃取分离富集栀子苷，并对栀子苷在两相之间的分配行为进行了研究。结果表明，如果将栀子粗提取物分别溶在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-正丁醇进行普通的正相萃取，有机相栀子苷含量为65.4%、59.8%和62.3%，而将栀子粗提物溶于正丁醇中，用上述聚合物水溶液反相萃取，有机相中栀子苷含量分别为85.0%、82.3%、87.1%。此结果表明聚合物对栀子苷的分配具有选择性[2]。

2.2 苯酚-硫酸法测定低碳食疗植物藤茶多糖含量研究

藤茶有作为保健食品和药用的双重功能，其味甘淡，性凉，且有清热解毒，降暑生津，祛风湿，强筋骨，淡炎利尿，抗心律失常，抗心肌缺血，缓解酒精等功效。长期饮用对廯癞、黄疸型肝炎、感冒风热、咽喉肿痛、急性结膜炎、痈疖、高血压、高血脂、高血糖均有治疗作用。不仅如此其还有护肤养颜作用。藤茶富含蛇葡萄素、二氢杨梅素、膳食纤维、多糖及钙、镁、铁等微量元素。而有些多糖具有抗肿瘤、抗病毒、降血压、降血糖、镇痛、抗辐射作用。为此，遵义师范学院的张世仙等人采用苯酚-硫酸法[5]，建立了简单可靠测定藤茶中多糖含量的有效方法，利用吸光光度法测定结果表明，溶液最大吸收波长为560nm、在10～40μg·mL-1范围内吸光度与被测物含量呈良好的线性关系。实验测定结果表明葡萄糖汁、藤茶中多糖含量为5.6%。故采用苯酚-硫酸法测定藤茶中多糖含量简便、快速、准确，为藤茶的大力开发和综合应用提供了理论和实验依据[6]。

综上所述：由于各学科间的不断渗透和科学技术日新月异的发展，使有机分析的定义已从“有什么”，“有多少”发展为现代有机分析是发展和应用各种方法、技术、仪器和策略，以获得有关物质在空间和时间方面组成和性质的信息科学。正如1991年IUPAC国际分析科学会议主席E.NiKi教授所言：新世纪是光明还是黑暗，取决于人类在能源与资源科学、信息科学、生命科学、环境科学四大领域的进步，而取得这些领域进步的关键问题是依赖于现代有机分析化学。而当今有机分析化学正向着四大领域所需要的灵敏、准确、特新、微量化、自动化和在线的方向发展。

［1］曾启华,黄竹发,姚赛.钩藤碱的提取及含量测定方法比较［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年10月,185-188.

［2］周敏,唐新宗,韦万兴.液液选择分配萃取法从栀子中分离制备栀子苷［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年10月,267-268.

［3］李敏,刘洁,周燕.基于CCI实验设计优化液相色谱条件［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年10月,261-262

［4］肖世基,高宝莼,丁立生,等.芒苞草成分的UPLC—MS分析［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年10月,263-264.

［5］邸明磊,单晓菊,马丽娜,等.苯酚-硫酸法测定苦豆子多糖含量［J］.现代中医研究与实践,2012,26（1）:59-61.

［6］张世仙,曾启华,敖克厚,等.苯酚-硫酸法测定低碳食疗植物藤茶多糖含量［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］廖苏琪,王方玲,韦艳芬,等.硝苯地平在石墨烯修饰电极上的电化学行为及测定研究［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年10月,175-176.

［9］彭欢,梁雪梅,方晓雪,等.盐酸氯丙嗪在纳米石墨烯修饰电极上的电化学行为及测定研究［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年10月,177-178.

［10］张雪红,林翠梧.一个氨基剑麻多糖的分离纯化及结构解析［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

陕西省植物化学重点实验室基金资助项目（09JS066）；陕西省教育厅自然科学基金资助课题（04JK147）；宝鸡文理学院自然科学基金资助课题（zk12014）

张来新（1955-），男，汉族，陕西周至人，宝鸡文理学院化学化工学院教授，硕士生导师，主要从事大环化学研究及天然产物分离提取。