二阶校正方法在中药与食品质量安全领域的基础应用研究

摘要

借助化学计量学，可以从高阶仪器产生的大量数据中获取物质的物理化学信息。作为化学计量学重要的一部分，多维校正吸引着许多分析工作者的研究。它通过采用“数学分离”代替或增强“物理或化学分离”，即使在有未知干扰存在的情况下，也能实现目标组分的定量分析，即所说的“二阶优势”。其中二阶校正理论发展较为成熟，且已成功应用在食品、药品、环境等领域中。食品药品安全是民生大计，关系着人们健康。其中中药是我国的瑰宝，历史悠久。因此，本论文将围绕中药与食品两方面，将二阶校正与高阶仪器结合，在食品药品安全这一领域开展相关研究，对中药中的有效成分和食品中的添加剂进行简单快速定量分析，主要内容如下：
　　第二章：伞形花内酯与东莨菪亭是香豆素类化合物，具有抗菌、抗炎、祛风、降血压等作用。藏药绵头雪莲与中药独活分别属于菊科与伞形科，具有治疗风湿性关节炎、缓解痛经等功效。作为这两种药材的主要活性成分，伞形花内酯与东莨菪亭的含量是衡量这两种药材质量的标准之一，因此寻找一种简单经济的方式测定它们在这两种体系中的含量具有重要意义。文献报道的检测方法大多基于液相色谱串联各种检测器，但这些方法往往存在耗时、测量成本高、灵敏度低等不足。本文采用化学计量学辅助的三维荧光检测方法测定中药独活与藏药绵头雪莲中的活性成分伞形花内酯与东莨菪亭。通过激发-发射矩阵荧光光谱与基于交替三线性分解（ATLD）算法的二阶校正方法相结合，成功实现了在未知干扰存在的情况下同时快速测定复杂体系中的伞形花内酯与东莨菪亭含量。基于该方法显著的“二阶优势”，繁琐的多步纯化过程可以省略。通过这种方法，可获得满意的检测下限与定量结果。对于伞形花内酯与东莨菪亭，检测限（LOD）分别为0.06 ng mL-1与0.16 ng mL-1，平均加标回收率分别为98.8±4.3％与102.5±3.3%。实验结果表明，该方法具有快速、低成本、高灵敏度的优点，能成功解决复杂体系中内源物质干扰与光谱严重重叠引起的难分辨问题，具有广阔的应用前景。
　　第三章：丁香酸存在于中药白蒿、板蓝根等中药中，具有抗细菌和真菌的作用。α-细辛醚是中药石营蒲的主要成分。药理研究表明它具有抗菌消炎、镇静、祛痰、平喘等作用。本文将激发发射矩阵荧光分别与基于平行因子（PARAFAC）、交替归一加权残差（ANWE）的两种二阶校正算法结合，在未知干扰存在下成功实现了人血浆中的丁香酸与α-细辛醚的同时定量分析，并分别计算他们的加标回收率以及品质因子如检测限（LOD）、定量限（LOQ）、灵敏度（SEN）和选择性（SEL）等且结果整体令人满意。借助“二阶优势”，该方法不需将血浆进行复杂的预处理，操作简单、灵敏度高、分析时间快。有望为研究药物临床监测和药物在人体内的代谢动力学过程提供技术支持与理论依据，发展为一种绿色简便的分析方法。
　　第四章：黄酮类化合物广泛存在于植物体内，具有多种生理活性，如抗炎、降血压、抗心律失常、抗氧化等。中药枳实为芸香科植物，可用于治疗肥胖以及抑制癌症等。作为中药枳实的主要活性成分，黄酮类化合物的含量是衡量这种药材质量的标准之一，因此测定它们在枳实体系中的含量具有重要意义。本文采用高效液相色谱串联二极管阵列检测器（HPLC-DAD）结合基于交替三线性分解（ATLD）算法的二阶校正方法同时测定来自不同产地枳实中的活性成分黄酮类化合物。通过简单的流动相，六种黄酮类物质在8 min内全部洗脱出。凭借“二阶优势”，该方法能解决色谱分离过程出现的峰重叠、未知干扰与目标组分共流出问题，使枳实中六种黄酮类物质的定量分析在相对较短的时间内完成。实验结果表明，该方法具有简单、快速的优点，在复杂体系多组分的同时定量分析中具有广阔的应用前景。
　　第五章：色素是饮料中常用的一种食品添加剂，适量的添加可以改善食物色泽、口感，但过量使用会对人体造成一定危害。人工合成色素因其成本低、颜色鲜艳、更易着色和性质稳定等特点在食品加工中被人们广泛使用。但人工合成色素不但不能向人体提供营养，还具有一定危害性，过量食用会对人神经系统、消化系统等造成不同程度的伤害。因此，对人工合成色素的检测具有重要意义，以确保禁止添加的人工合成色素不在食品中，可允许添加的人工合成色素在规定范围内，保证食品的质量安全。本章采用化学计量学辅助高效液相色谱-二极管阵列检测器（HPLC-DAD）同时测定饮料中的六种人工合成色素。在背景干扰与目标物共流出的情况下实现了感兴趣组分的定量分析。面对不同的背景体系，已建立的方法同样适用，具有较好的通用性。与常规色谱方法相比，本章提出的方法具有简单、快速、通用性强的优点。

目录

第1章 绪 论

1.1 化学计量学简述

1.2 多维校正理论基础

1.3 二阶校正在复杂体系中的应用

1.4 本论文的研究意义与内容

第2章 三维荧光结合二阶校正法同时快速测定中药独活与藏药绵头雪莲中伞形花内酯与东莨菪亭含量

2.1 前言

2.2 理论部分

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 小结

第3章 化学计量学辅助的激发发射矩阵荧光同时测定血浆中丁香酸与α-细辛醚含量

3.1 前言

3.2 方法原理

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 小结

第4章 化学计量学辅助高效液相色谱-二极管阵列检测器同时测定中药枳实中的六种黄酮类化合物

4.1 前言

4.2 理论部分

4.3 实验部分

4.4 结果与讨论

4.5 小结

第5章 高效液相色谱-二极管阵列检测器结合二阶校正方法同时测定饮料中的六种人工合成色素

5.1 前言

5.2 理论部分

5.3 实验部分

5.4 结果与讨论

5.5 小结

结论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢