現代有機分析化學的產生發展及應用進展

＊時 園

（常州大學 江蘇 213164）

隨著現代儀器分析的發展，現代有機分析化學巧妙的融入了計算機、生物學等學科，體現現代有機分析化學的綜合性特點。同時，隨著科學研究的不斷深入，現代有機分析化學在其基礎上衍生出多種新儀器及新的應用，為人們生活、生產提供了巨大的便利條件。為了充分發揮現代有機分析化學的應用價值，本文從其應用進展出發，從食品分析中、醫藥學分析等方面作為切入點，實現現代有機分析化學的良好應用，促進其相關研究更加深入、靈敏。

1.現代有機分析化學的內容和特點

現代有機分析化學是一門研究有機化合物的分析方法和技術的學科。它是有機化學和分析化學的交叉學科，旨在發展和應用各種先進的分析方法，以確定和量化有機化合物的結構和組成。

(1)內容

第一，分析方法的發展：現代有機分析化學致力于發展新的分析方法，如色譜分析、質譜分析、核磁共振分析、紅外光譜分析等，以應對復雜有機化合物的分析需求。第二，樣品準備與前處理：有機樣品的分析前處理是非常重要的一步。現代有機分析化學關注樣品的提取、富集、清潔和處理等，以保證分析結果的準確性和可靠性。第三，結構鑒定與定量分析：通過先進的儀器設備和技術手段，現代有機分析化學能夠對有機化合物的結構進行鑒定，并實現對樣品中目標化合物的定量分析。第四，有機污染物分析：隨著工業的發展和環境污染的日益嚴重，現代有機分析化學也關注有機污染物的分析與監測，以保護環境和人類健康。

(2)特點

第一，高靈敏度和高選擇性。現代有機分析化學使用的儀器設備和技術手段具有高靈敏度和高選擇性，能夠對微量有機化合物進行準確和可靠的分析。第二，高分辨率和高效率。現代有機分析化學所采用的分析方法和儀器設備具有高分辨率和高效率的特點，能夠對復雜的有機體系進行分析和檢測。第三，多元分析手段。現代有機分析化學采用的是多元分析手段，通過多個分析方法的聯合應用，可以獲得更全面和準確的分析結果。第四，自動化和高通量。現代有機分析化學借助于自動化技術的應用，可以實現分析過程的自動化和高通量分析，提高分析效率和準確性。第五，多學科交叉：現代有機分析化學是多學科交叉的產物，它融合了有機化學、分析化學、儀器分析等多個學科的理論和技術，為有機化學研究提供了重要的支撐。總之，現代有機分析化學是一門重要的學科，它通過發展和應用先進的分析方法和技術，為研究人員提供了強大的工具和手段，以解決有機化學領域的分析難題，推動有機化學的發展和應用。

2.現代有機分析化學的應用進展

(1)新型納米材料應用進展

①有機分析化學在新型納米材料中發揮作用時具有以下技術特點：第一，高靈敏度。新型納米材料通常具有微小的尺寸和特殊的表面性質，因此需要極高的分析靈敏度來檢測和測量它們的存在和濃度。有機分析化學中的一些技術，如質譜分析和光譜分析，能夠提供高靈敏度的檢測手段，能夠滿足對納米材料的微量分析需求。第二，結構表征。有機分析化學可以通過核磁共振、紅外光譜等技術來對納米材料的結構進行表征。這些技術可以提供有關納米材料的分子組成、化學鍵、晶體結構等信息，幫助研究人員了解納米材料的性質和特點。第三，表面性質研究。納米材料的表面性質對其性能和應用具有重要影響。有機分析化學可以通過表面分析技術，如掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡等，對納米材料的表面形貌、粒度分布、表面化學組成等進行研究。這些信息可以幫助研究人員了解納米材料的表面性質，從而指導納米材料的制備和應用。第四，納米材料的分離和純化。納米材料的制備通常伴隨著雜質的存在，需要進行分離和純化。有機分析化學中的色譜技術可以用于納米材料的分離和純化，如高效液相色譜、氣相色譜等。這些技術可以根據納米材料的特性和分子大小實現對其的選擇性分離，從而提高納米材料的純度和質量。

②具體應用。環糊精修飾納米金固定相毛細管電色譜法測定氨基苯甲酸異構體。鄰、間、對－氨基苯甲酸（ABA）是一種廣泛應用于食品、醫藥等領域的芳香族物質，具有廣泛的藥用價值。例如，在止痛藥、降壓藥及血管舒張藥的合成中，間氨基苯發揮了重要作用。鄰氨基苯甲酸是常用的抗出血藥、磺胺類藥物的拮抗劑，還可用作防曬劑[1]。然而，目前常用的幾種常溫磷光法、HPLC和CE等分析手段的靈敏度都存在問題。針對這一問題，中國科學院大學孫文華教授團隊提出了一種以硫代環糊精-納米金為毛細管-電層析固定相，利用流動反應界面原理，實現了對三種氨基苯類化合物的同步快速分析，大幅提高了分析的靈敏度。該方法具有高分離度、小樣品消耗量、良好的重現性和簡便易行的特點。預計這一方法將為分析分離科學、醫藥科學、環境科學和生命科學等領域提供重要的理論依據和技術支持。

新型SERS納米探針與生物。SERS（表面增強拉曼散射）及其在生命體系中的應用備受關注。目前，在制備具有較高SERS活性的納米熒光分子時存在一些問題，如熒光強度不夠、同一性不夠以及可重復使用性等。為解決上述問題，中國科學院上海應用物理所的宋世平教授采用了DNA自組裝和調控方法成功制備了一系列具有高SERS增強能力的金屬納米材料，其中它們之間存在約1nm的空隙。研究發現，SERS活性隨著納米線寬度的增大而增大。同時，他們還深入探討了納米裂縫的產生機理，并指出對于DNA而言，界面的調節非常關鍵。在此基礎上，成功提高了SERS信號強度，使其達到了1.0×109，并且具有良好的可重復性[2]。此外，將其應用于有機及生命體系中顯示出了高靈敏度、高特異性以及多樣性等優異特性，展示了良好的發展前景[3]。

(2)在醫藥學、生物學方面的應用進展分析

①有機分析化學在醫藥學和生物學中發揮作用時具有以下技術特點：第一，藥代動力學研究。有機分析化學在藥物代謝動力學研究中起著重要作用。通過使用有機分析化學技術，可以對藥物在生物體內的代謝途徑、代謝產物進行分析和鑒定。這有助于了解藥物在體內的代謝過程，為藥物療效和安全性評估提供依據。第二，生物標志物檢測。有機分析化學可以用于檢測生物標志物，這些標志物可以用來診斷疾病、監測疾病進展和評估治療效果。通過有機分析化學的技術手段，可以對生物樣品中的蛋白質、核酸、代謝產物等進行定量和定性分析，從而實現對生物標志物的檢測和分析。

②具體應用。杭白菊多糖結構、活性。杭白菊（簡稱甘菊）是浙江省“浙八味”八大名貴中藥之一，也是中國特色的名貴中藥。菊花中含有多種生物活性物質，包括三萜、倍半萜烯、黃酮和不飽和脂肪酸等。然而，對于大分子量組分如多糖的研究卻相對較少。為了彌補這一研究空白，浙江大學梁峰杰教授等利用水提乙醇沉淀技術從菊花中獲得了水溶性多糖CMP，并通過Sevag方法去除其中的蛋白質[4]。經過離子交換層析等方法，獲得了純度較高的P2多糖。進一步通過HPLC-MS對P2進行純化和分子量測定，發現P2是一種相對分子質量約為170000的單一多糖。波譜結果顯示，P2多糖的聚糖為D-Galp，其骨架為beta-(1→6)，beta-(1→3)，側鏈中還包含了D-Glc和L-Ara。實驗證明，P2多糖對小鼠脾臟中的淋巴細胞具有較強的擴增作用，表明P2具有很好的藥物應用前景。

雞骨草醇提物體外活性氧自由基作用。雞骨草（Herba Abri）是一種豆科相思子，廣泛分布在中國華南的高山幽谷中，具有獨特的芳香。作為一種干品，雞骨草具有清熱利尿、解毒、鎮痛等功效，對急性肝炎、慢性肝硬化、腹水、胃痛等疾病具有較好的治療效果。雞骨草含有相思子堿、甾醇、皂苷、黃酮、大黃酚、大黃素甲醚、氨基酸、膽堿、蒽醌等成分。為了擴大雞骨草的應用領域，右江民族大學的林明霞教授等采用65%酒精在pH=3的環境中將雞骨草粉末浸出24h，并使用比色儀對其醇提液進行分析。結果表明該化合物對Fe3+、Fe2+均有很好的去除作用，同時對Fe2+也有很好的抑制作用。這表明雞骨草醇提液具有強大的抗氧化活性，且其抗氧化活性隨含量增加而提高。該項目的實施將為該屬植物的開發與應用奠定重要的科學與技術基礎[5-6]。

(3)在食品分析及食品化學中的應用進展

①有機分析化學在食品分析和食品化學中發揮作用時具有以下技術特點：第一，殘留農藥和化學物質檢測。有機分析化學在食品分析中可以用于檢測食品中的殘留農藥、重金屬、有害化學物質等。通過使用有機分析化學的技術，可以對食品樣品中的這些化學物質進行定量和定性的分析，從而保證食品的安全性。第二，營養成分分析。有機分析化學可以用于分析食品中的營養成分，如蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素等。通過使用有機分析化學的技術手段，可以對食品樣品中的這些營養成分進行定量和定性的分析，從而了解食品的營養價值。第三，風味和香氣分析。有機分析化學可以用于分析食品中的風味和香氣成分。通過使用有機分析化學的技術，可以對食品樣品中的揮發性化合物進行定量和定性的分析，從而了解食品的風味和香氣特點。

②具體應用。林檎葉提取物穩定性。中南林學院的研究團隊發現，林檎葉萃取液具有抑制多種細菌、霉菌和酵母增殖的能力，同時具有強大的抗氧化性能，對羥基自由基·OH、超氧陰離子自由基O2·、DPPH等有明顯的抑制效果，并且可以顯著降低脂肪的氧化速率。如果能充分利用這些特點，就有望開發出一種全新的天然防腐劑，可以在食品領域中使用。然而，食品中使用的防腐劑的性能非常重要。因此，在本項目中，我們計劃利用中南林學院的研究團隊和UV光譜技術，對在3月、6月和9月采集的鮮木瓜葉片進行光照、酸堿和高溫等環境脅迫試驗，并測定其在各種環境下的穩定性。結果顯示，9月采集的木薯葉片對日曬、酸堿和氣溫的抗逆能力高于3月和6月采集的木薯葉片。這表明，9月采集的黃花菜葉片更適合作為開發新的食品防腐保鮮材料使用。

手性D-氨基酸形成機制與轉基因食品安全性相關性。糧食安全是至關重要的問題，關系到一個國家和一個民族的生存與發展。然而，隨著基因工程技術在食物中的廣泛應用，其安全性問題引起了國際社會的廣泛關注和爭議[7]。中國科學院的何裕建等人基于“本質相等”的原則，以D-氨基酸為切入點，對以D-氨基酸為中心的新型手性農藥對Bt及Bt基因的生物安全性進行了評估[8]。與常規非基因型植物相比，轉基因植物具有提高植物激素D-羥基因（D-羥基）含量的作用機制，從而提高植物對重金屬的吸收，并提高植物對D-羥基化反應的效率[9]。然而，由于轉基因食品中存在目標物質，如草甘膦、Bt蛋白、重金屬離子和手性D-氨基酸，以及它們各自具有的致癌、絕育等毒性作用，我們在沒有完全剔除這些風險因素并進行深入研究之前，應該謹慎對待轉基因食品，不能將其與常規食品在成分和安全性上本質等同[10]。

4.結束語

現代有機分析化學是現代分析化學的重要內容，通過對現代有機分析化學應用進展進行分析，可通過科學實驗等途徑，讓我們對世界有更加全面、深刻、準確、靈敏的認知。現階段，該學科基于分析方法、儀器、理論等，可為食品安全、醫藥學提供更加可靠的分析方法，進而對促進人類發展有著關鍵性作用。