张来新，胡小兵

（宝鸡文理学院化学化工系， 陕西 宝鸡 721013）

新型有机生物分析仪器和试剂在食物药物分析中的应用

张来新，胡小兵

（宝鸡文理学院化学化工系， 陕西 宝鸡 721013）

简要介绍了有机生物分析的应用与发展，重点综述了新型有机生物分析仪器及检测方法在食物分析中的应用；有机生物分析中的新型纳米材料及应用；新型有机生物分析仪器及新方法对药物有效成分的检测。并对有机生物分析的发展前景进行了展望。

有机分析；生物分析；应用

有机生物分析是人类认识物质世界的重要手段，是维持人类生存及可持续发展所必须的工具，它们将涉及并应用于国计民生的各个方面，诸如石油产品、化工原料、树脂、油漆、炸药、农药、食品、药物、洗涤剂、染料、纺织品、环境、材料、生命、能源、国防、航空航天等所有高科技领域[1]，无论从基础理论研究方面和应用方面，有机生物分析的重要性毋庸赘言[2]。故积极开发研究有机生物分析仪器、试剂及创建有机生物分析的新方法新技术，无疑对推动科学发展，造福人类将产生巨大的推动力[3]。

1 新型有机生物分析仪器及检测方法在食物分析中的应用

1.1 新型磁性多壁碳纳米管对鸡蛋中磺胺类抗生素的萃取

磺胺类药物(SAS)是一类用于预防和治疗细菌感染性疾病的抗感染药剂，具有杀菌作用，因此不法分子常添加于饲料中。由于磺胺类药物在动物体内的作用时间和代谢时间较长，往往造成动物组织、排泄物甚至由其生产的食品中有磺胺类药物残留，而长期食用有磺胺类药物残留的食品会损害人体健康，因此各国对兽药在动物性食品中的残留量都有严格规定。欧盟等国家规定了动物性食品中总磺胺的最高残留限量为0.1 mg/kg。吉林大学的徐阳等成功的合成了磁性多壁碳纳米管(MMWCNT)，并将其应用于萃取鸡蛋中的磺胺。萃取过程只需要将稀释后的鸡蛋样品和MMWCNT进行搅拌即可完成，再通过外加磁场吸附有SAS的MMWCNT与样品基质分离。实验中对影响萃取的诸多参数进行了优化。从纳米管上洗脱的SAS最终采用液相色谱串联质谱进行分析，方法的加标回收率在72.8% ~96.5%[4]，该法为食品分析的好方法。

1. 2 光纤光谱方法快速检测饮料中的维生素C

维生素C又称为抗坏血酸，是维持生命活动所需要的一类小分子有机化合物，医用价值高，又是理想的食品添加剂。对生命体内和食品中维生素C水平的检测，意义重大。但维生素C具有较强的还原性，在中性和碱性环境下不稳定，遇热易分解。因此，建立快速测定维生素C的的新方法实用性强。湖北师范学院的魏国芬等人采用光纤光谱技术，建立了快速测定维生素C的新方法。结果表明：维生素C浓度在1.0 ~12 μg/mL范围内与光信号呈良好的线性关系，检出限(S/N=3)为0.3 μg/mL，加标回收率在99%~104%［5］。该方法具有操作简便、分析速度快、装置微型化、信价比高、易于推广，可实现在线测量、灵敏度高等优点，可成功应用于饮料分析。

1.2 核磁共振法对海产品中砷的测定

砷是一种有毒元素，全球有5 000 多万人口正面临着砷中毒的威胁。特别是近年来由于以非法错误的方式开采矿产资源导致砷大量进入食物和饮用水中。因此对砷进行形态分析对于正确评价样品中砷的潜在危害以及治理砷污染都有重要意义。而海产品等含有多种形态的含砷化合物，即无机砷和有机砷。它们的毒性与形态密切相关，因此需要同时检测各种含砷有机物的含量。四川大学的邓鹏翅等人利用核磁共振法与固相微萃取等技术联用，可以同时定量检测多种砷化合物[6]，该法是一种相对绿色环保、有发展潜力的检测方法。

1.3 分子印迹凝胶光子晶体抗生素传感器的应用

抗生素的大量生产及滥用所造成的危害近年来引起国内外极大的关注，其中食品和环境中痕量抗生素的检测一直是分析工作者致力解决的问题。天津大学的王丽清等人将分子印迹技术和凝胶光子晶体技术相结合，以四环素为模板分子，以丙烯酰胺和丙烯酸为功能单体，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，热引发聚合，洗脱模板分子，洗脱胶体晶体模板，制备出了反蛋白石结构四环素印迹凝胶光子晶体，这对四环素分子印迹具有良好的选择性。该印迹凝胶光子晶体可用于食品样品的四环素残留物的定量检测[7]。

1.4 用于多种蛋白质近同时分析的电化学发光免疫传感器陈列

基于抗原体特异性反应的免疫分析，在临床诊断、环境检测和食品安全中起着重要的作用，而多组分分析近年来成为免疫分析中的热点。西南大学的李翠芳等人以丝网印刷电极为基底，构建了基于空间分辨模式的电化学发光免疫传感器陈列。竞争免疫反应后，经依次激发，实现了三种免疫球蛋白的近同检测[8]。该方法无交叉干扰、简单、灵敏，有望应用于床前分析和现场分析。

1.5 CE—ICP—MS联用技术分析测定富硒米中不同形态硒化合物。

硒为人体必须的微量元素。研究发现，在硒浓度日摄取量为50～200 mg范围内，硒对人体才是有益的，缺乏或过量摄取都对人体不利。随着人们对健康的关注程度越来越高，硒对人体健康的作用也越来越被人们所重视，各种富硒食品逐渐进入人们的日常生活。硒在自然界中主要是以无机和有机化合物形态存在，不同形态的硒具有不同的毒理学和生物性质。故寻找一种灵敏、准确的分析方法直接监测环境的生物样品中硒化合物的存在形态及浓度是非常重要的。为此，福州大学的郑进平等人建立了硒酸(Se(VI))、亚硒酸(Se(IV))、硒代胱氨酸(SeCyS2)和硒代蛋氨酸(SeMet)四种硒分离检测的CE—ICP—MS联用方法[9]。应用该方法成功测定了富硒米中4种硒化合物，该方法的加标回收率为80% ~102%。该方法将在食品分析中被广泛应用。

2 有机分析和生物分析中的新型纳米材料及应用

2.1 基于TiO2—BSA—HRP标记抗体的高灵敏在化学发光免疫分析

在当今世界范围内，癌症、糖尿病、心血管疾病等恶性疾病严重威胁着人类的生命安全，恶性疾病的早期诊断与治疗是提高患者生存率的关键。在患病早期，这类疾病的标志物含量极低，因此，提高探针标记量，改善分析灵敏度是该领域研究的热点。西南大学的王振兴等人用新型TiO2—BSA纳米结构提供的良好微环境用于固定生物分子，同时增加了纳米材料表面的蛋白装载量。基于BSA的桥联放大作用，制备了装载有大量辣根过氧化物酶标记抗体的TiO2纳米探针，用于检测人免疫球蛋白，效果良好。在最优条件下，检测限可达到1.0 ng/mL[10]。本研究建立的方法运用于检测低浓度的疾病标志物，具有灵敏度高的优点。

2.2 氨基化四氧化三铁纳米粒子的合成及对5种有机砷的吸附

磁性Fe3O4纳米粒子对无机砷具有良好的吸附能力，但对有机砷的吸附效果一般，首都师范大学的李燃等利用无机相共沉淀法合成了磁性Fe3O4纳米粒子，并在表面修饰氨基。以丙酮作溶剂，用氨基化四氧化三铁纳米粒子对5种有机砷进行吸附实验，在静电和氢键的作用下，吸附效果显著提高，吸附率接近100%，该研究为环境样品中痕量有机砷的富集与检测奠定了极好的基础[11]。

2.3 金银合金纳米粒子在SPR传感器中的应用

基于SPR技术的光学生物传感器具有样品无需标记、实时检测反应的动态过程等优点，已成为一种成熟的检测生物分子之间相互作用的方法。金和银纳米粒子由于其独特的光学特性已广泛应用到SPR传感器中。金纳米粒子具有水溶性好，化学稳定性高等优点。银纳米粒子比金纳米粒子呈现更好的灵敏度，但纯银纳米粒子是不稳定的。为了克服各自的缺点进行互补，吉林大学的汪静等人将金银合金纳米粒子应用于SPR传感器中，使其同时具备了金和银纳米粒子的优点，因而具有独特的光学、催化和电子学性质[12]。其实验测得人IgG的浓度范围为0.15 ~40.00 μg/mL，与传统方法相比，最低检出浓度降低了8倍以上。

3 新型有机生物分析仪器及新方法对药物有效成分的检测

3.1 共振光散射法测定盐酸巴马汀

盐酸巴马汀又名盐酸棕榈碱、掌叶防己碱、黄藤素，是从防己科植物中药材黄藤的干燥藤茎中提取精制再盐酸化而得到的药用有效成分。对细菌、真菌、病毒等具有良好的抗菌活性，还具有镇静、保肝等功效，临床上常用于治疗妇科炎症、菌痢、肠炎、呼吸道及泌尿道感染、外科感染、眼结膜炎等。目前，对盐酸巴马汀含量测定报道的方法有：重量法、紫外分光光度法、化学发光法、核磁共振法、高效液相色谱法及高效液相色谱—质谱联用法等。其中重量法测定的是总碱含量，方法的专属性差，不适于快速测定；紫外分光度法的灵敏度不够高；高效液相色谱法及高效液相色谱—质谱联用法仪器昂贵，且需要大量的有机试剂作流动相和萃取剂。故进一步发展灵敏度高，简便快速的分析测定方法是很有必要的。西南大学的覃明丽等人设计在酸性条件下，盐酸巴马汀与I3-反应形成离子缔合物，导致体系的共振光散射信号显著增强，且增强的散射信号与盐酸巴马汀的浓度在一定范围内呈良好的线性关系，据此提出了一种测定盐酸巴马汀共振光散射方法。该方法具有准确、灵敏、快速等优点，检测限(3σ )为1.3 ng/mL[13]。该方法已成功用于黄藤素制剂的测定。

3.2 近红外漫反射法对不同厂家益母草颗粒的定性定量分析

益母草颗粒具有活血化瘀、疏肝调经、清热解毒等功效，同时含有丰富的锌、锰等多种微量元素，从而使益母草颗粒的治疗功效更全面。由于不同厂家的益母草颗粒的生产工艺和原料的差异，其产品质量也会有一定的差别，因此对其进行分析鉴定显得尤为重要。西南大学的蒙杰丹等将近红外光谱结合偏小二乘法建立了9个厂家的益母草颗粒的定量分析模型，模型的决定系数为96.22%，相对分析误差RPD为4.45；同时使用聚类分析方法，对9个厂家的样品进行聚类分析，每个厂家的样品能很好的分类，预测集的识别率达到100%[14]。故该方法是对益母草颗粒进行快速定性定量分析的好方法。

3.3 近红外光谱法同时测定通天口服液中的天麻素和芍药苷的含量

通天口服液是由天麻、赤芍、川芎等11味中药组成的中药复方制剂，具有活血化瘀、祛风止痛的功效。天麻、赤芍是处方中的主药，因此天麻素和芍药苷含量决定了通天口服液的品质。目前一般采用HPLC法分别检测通天口服液的天麻素和芍药苷的含量，西南大学的蒙杰丹等人则用偏最小二乘法将校正集样本的近红外光谱与相应样本的天麻素和芍药苷的含量分别建立相关联模型，对通天口服液总的天麻素和芍药苷进行了同时检测[15]。该方法具有快速、无损的优点，并能用于大批量样品的快速分析。

人类各种科学活动与生产活动的最终目的是为了改造客观世界，而要达到这个目的，首先必须认识客观世界，而有机分析和生物分析是人类认识客观世界的重要手段。为了让客观世界的物质服务于人类生产和生活，保证可持续发展，有机分析和生物分析还将面临着许多新的机遇和挑战。特别是仪器分析方法结合于有机分析与生物分析，使有机分析和生物分析获得了长足的前所未有的发展，我们坚信，随着科学家的潜心研究，新的有机分析和生物分析的新仪器新方法将不断问世，必将使现代有机分析与生物分析技术正与时俱进向着灵敏、准确、新奇、特异、快速、微量化、自动化的方向迅猛发展。

［1］GUO W H,XUL,XU B B,YANG Y Y, SUN Z X, LIU S P. A modifed composite film electrode of polyoxometalate carbon nanotubes and its electrocataiytic reduction[J]. J Appl Electrochem, 2009, 39: 647-652.

［2］Wistuba Dorothee. Chiral Silica-based monoliths in chromatographg and capillary electrochrmatography[J]. J Chromatogr. A, 2010, 1217(7): 941-942.

［3］Minghuo Wu,Ren’an Wu,Zhenbin Zhang,Hanfa Zou. Preparation and application of organic-silica hybrid monolithic capillary columns[J].Electrophoresis，2011,32(1): 105-106.

［4］徐阳,陈海燕,赵琪,等.制备磁性多壁碳纳米管用于萃取鸡蛋中磺胺类抗生素[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：112-113.

［5］魏国芬,肖虎勇,吕鉴泉.光纤维光谱方法快速检测饮料中的维生素C[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：110-111.

［6］邓鹏翅,马晓敏,周婧荣,等.核磁共振用于海产品中砷的高通量形态分析[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：126-127.

［7］王丽清,林凡燕,于莉萍.等. 分子印迹凝胶光子晶体抗生素传感器研究[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：128-129.

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［9］郑进平,赵云强,杨明伟,等.CE—ICP—MS联用技术分析测定富硒米中不同形态硒化合物[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：106-107..

［10］王振兴,付志峰. 基于TiO2—BSA—HRP标记抗体的高灵敏化学发光免疫分析[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：138-139.

［11］李燃,朱若华.氨基化四氧化三铁纳米粒子的合成与表征及对五种有机砷吸附行为[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：122-123.

［12］汪静,孔颖,王丽英,等. 金银合金纳米粒子在SPR传感器中的应用[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：114-115.

［13］覃明丽,谭克俊,李华春. 共振光散射法测定盐酸巴马汀[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：67-68.

［14］蒙杰丹,杨季冬.近红外漫反射法对不同厂家益母草颗粒的定量和定性分析[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,2011：69-70.

［15］蒙杰丹,杨季东.近红外光谱法同时测定通天口服液中的天麻素和芍药苷的含量[C].全国第十六届有机分析与生物分析学术研讨会论文集,呼和浩特：内蒙古大学,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

张来新（1955-），男，陕西周至人，宝鸡文理学院化学化工系教授，主要从事大环化学研究及天然产物分离提取。E-mail: zhanglx1215@sina.com 电话：0917-3364129。