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2021年49卷3期

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分析化学 2021年第49卷第3期 封面及目次
2021, 49(3): 0-0.
[摘要](452) [FullText PDF](61)
摘要:
评述与进展
荧光金属纳米团簇的制备及其在环境污染物检测中的应用研究进展
穆晋 , 杨巾栏 , 张大伟 , 贾琼
2021, 49(3): 319-329. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201664
[摘要](725) [FullText PDF](228)
摘要:
环境污染物存在难降解、易累积等问题,对人体健康和生态环境构成严重威胁。因此,实现污染物的快速、灵敏检测至关重要。金属纳米团簇(Metal nanoclusters,MNCs)因具有尺寸小、稳定性高、制备耗时短和易修饰等性质,在化学传感领域表现出良好的应用前景。MNCs作为一种新型荧光纳米材料,在污染物检测方面备受关注。本文评述了近年来MNCs在检测重金属离子、硫化物、氰化物、多硝基芳族物质、甲醛、有机农药、细菌和病毒等物质方面的研究进展,并对MNCs的发展前景进行了展望。
重金属离子的电化学检测研究进展
吴倩 , 毕洪梅 , 韩晓军
2021, 49(3): 330-340. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201352
[摘要](572) [FullText PDF](148)
摘要:
重金属离子对人体健康和生态系统都具有极大危害,建立快速、便捷、准确、灵敏的重金属离子检测技术,对于保护人类健康及维护生态系统平衡具有重要的理论意义和应用价值。电化学分析方法在检测重金属离子方面具有灵敏度高、分析速度快、设备简单、便于携带等优点。对工作电极进行适当修饰是提高检测灵敏度的有效途径。无机材料、有机材料和生物材料等被广泛用于修饰电极,并在重金属离子等污染物的检测方面取得了很大发展。本文对近年来有关重金属离子的电化学检测研究进展进行了综述,着重介绍了电极的修饰材料如无机材料、有机材料及生物材料等的研究进展,对电极检测离子的线性范围和灵敏度的影响,以及各种修饰材料的优点、局限性及发展前景等做了简要阐述。
基于高效液相色谱-气相色谱联用技术的矿物油分析研究进展
武彦文 , 李冰宁 , 刘玲玲 , 欧阳杰
2021, 49(3): 341-349. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201134
[摘要](488) [FullText PDF](108)
摘要:
近年来,利用高效液相色谱-气相色谱联用技术(HPLC-GC)分析矿物油的研究发展迅速。矿物油源于石油与合成油,是涵盖一定碳数范围的碳氢化合物,主要分为烷烃和芳烃两大类。矿物油可通过多种途径迁移至食品和环境中,影响人类健康,然而其分析检测面临较大挑战。HPLC-GC (配备氢火焰离子化检测器)通过将净化、分离与检测相结合,很好地解决了矿物油分析中的选择性和灵敏度等问题。该技术的核心是通过保留间隙、Y形件接口和溶剂蒸气排出实现了GC大体积进样,将常规HPLC的洗脱流分全部转移至GC分析,将矿物油的分析灵敏度提高了两个数量级以上;同时避免了分析过程的污染引入,保证了分析的重现性和准确度。本文详细阐述了HPLC-GC的发展历程以及HPLC与GC分析条件的相互匹配,评述了基于HPLC-GC联用技术的干扰物去除与矿物油富集方法,并对HPLC-GC在矿物油分析中应用前景和发展趋势进行了展望。
仪器装置与实验技术
大气中二氧化氮在线监测仪器的研制
杨闻达 , 程鹏 , 张曼曼 , 虞小芳 , 李慧蓉 , 田智林
2021, 49(3): 350-358. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201470
[摘要](408) [FullText PDF](74)
摘要:
基于湿化学采样和长光程吸光光度法,搭建了一套大气二氧化氮(NO2)在线监测仪器。本仪器包含3个单元:外置采样单元、泵送单元和检测单元。外置采样单元由3个串联的螺旋管组成,避光恒温且无采样管,NO2在其中被选择性吸收;泵送单元采用隔膜泵和蠕动泵,通过管路系统控制气体采样和溶液输送;检测单元包括LEDs光源,长光程流通池和光谱仪,对NO2生成的偶氮染料进行定量。通过优化测量波长,提高了仪器的准确性和稳定性,改善了吸收液配方,降低了药品的消耗量,也降低了维护需求。仪器的吸收效率高(>99.5%)、检出限低(40 ng/m3)、响应时间较短(4 min),测量不确定度为±10%,测量范围广(40 ng/m3~410 μg/m3),可用于背景环境大气和污染源的监测。干扰测试结果表明,大气中主要干扰物对仪器的影响可以忽略。与商业化的42i型氮氧化物分析仪(Thermo公司)的结果对比,线性拟合相关性系数R2=0.98,两者测量结果相差仅约3%,显示了较高的准确性和可靠性。
射频四极杆离子导向用于质子转移反应飞行时间质谱的传输特性研究
贺飞耀 , 刘泽平 , 代渐雄 , 李雯雯 , 郭星 , 付玉 , 岳寒露 , 李宏 , 邓辅龙 , 赵忠俊 , 段忆翔
2021, 49(3): 359-365. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201519
[摘要](386) [FullText PDF](47)
摘要:
射频四极杆离子导向器(RF-QIG)具有结构简单、传输效率高等优点,被广泛应用于各类质谱系统中。本研究将自主研制的RF-QIG集成于质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF MS),考察了此装置在不同工作频率及电压幅值下对不同质荷比(m/z)离子的传输特性。结果表明,此RF-QIG在频率低于1 MHz时,无法传输m/z<40的离子,而H3O+m/z 19)和H2O·H3O+m/z 37)在2.48和3.43 MHz频率下获得了非常强的质谱信号。此外,对于较高质量数的离子,如[C3H6O+H]+m/z 59)、[C6H6+H]+m/z 79)和[C7H8+H]+m/z 93),均在2.48 MHz获得最强信号。MATLAB对有效电势的求解结果表明,电压幅值不变时,频率越高,有效电势越低。采用PTR-QIG-TOF MS对实验室背景空气进行了检测,效果良好,表明RF-QIG可满足实际应用需求。
研究报告
基于末端准等重同位素标记的肽段从头测序方法
杨超 , 刘健慧 , 张玮杰 , 单亦初 , 戴忠鹏 , 张丽华 , 张玉奎
2021, 49(3): 366-376. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201627
[摘要](417) [FullText PDF](41)
摘要:
蛋白质的从头测序在蛋白质生物功能的研究、疾病相关蛋白突变体的发现和抗体药物表征等领域具有关键作用,其主要方法是将蛋白质酶解成肽段,通过二级谱图中碎片离子的质量差异判断氨基酸残基的序列信息,进而实现肽段的从头测序。由于谱图中的碎片离子信号易受噪声和不能用于测序的离子的干扰,目前的从头测序算法准确度较低。本研究发展了一种基于肽段末端准等重同位素标记(Pseudo-isobaric peptide termini labeling,PIPTL)的从头测序方法,将肽段样品分成两份,对一份肽段使用甲醛进行N端二甲基化标记,使用H218O进行C端18O标记;对另一份样品使用氘代甲醛进行N端二甲基化标记,C端不做处理;两份样品等量混合后,相同序列的不同标记的肽段质量仅相差0.016 Da,这些准等重肽段可在质谱中同时碎裂,产生成对的碎片离子。通过发展基于碎片离子成对性的测序算法简化谱图,并有效提取和分辨b/y离子,实现对肽段快速从头测序。本方法对牛血清白蛋白酶解后肽段测序准确度达到95.51%,显著优于商品化测序软件PEAKS的测序准确度(57.96%)。同时,对单克隆抗体赫赛汀胰酶酶解后的肽段测序,测序准确度为93.60%。此方法可应用于对单克隆抗体序列表征等领域。
基于滚环扩增技术的DNA水凝胶用于大肠杆菌O157:H7的可视化快速检测
张彤 , 陶晴 , 卞晓军 , 陈谦 , 颜娟
2021, 49(3): 377-386. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201744
[摘要](384) [FullText PDF](68)
摘要:
以大肠杆菌O157:H7(Escherichia coli O157:H7,E.coli O157:H7)为研究模式菌,构建了基于醛基化磁珠(Aldehyde magnetic beads,AMBs)、滚环扩增技术(Rolling circle amplification,RCA)和DNA水凝胶可视化快速检测的适配体生物传感器(Aptasensor)用于食品安全检测。制备了Mbs@dsDNA (Double-stranded DNA,dsDNA)杂交复合物,当待测物中含有E.coli O157:H7时,其与磁珠表面的适配体序列发生特异性识别,将含有引发序列的适配体链释放至上清液中。通过磁响应分离收集上清液,上清液中的适配体引发探针与成环序列杂交形成挂锁探针,添加T4 DNA连接酶、phi 29 DNA聚合酶和dNTPs等引发RCA;当待测物中不含E.coli O157:H7时,无法引发RCA。本研究使用两条成环序列,其部分碱基互补。这两条成环序列的挂锁探针经过RCA后生成两条可部分互补杂交的长单链DNA (Single-stranded DNA,ssDNA)产物,两管ssDNA产物振荡孵育,可形成裸眼可见的DNA水凝胶,从而实现E.coli O157:H7的可视化检测。本方法可在1 h内实现最低浓度为4×103 CFU/mL的E.coli O157:H7的可视化检测,检测时间低至30 min,具有较高的灵敏度和特异性,且操作简便、快速,不需要大型仪器,在食品安全检测方面具有潜在的应用前景。
基于铜基金属有机框架的液栅型石墨烯晶体管高灵敏检测葡萄糖
陶甜 , 叶嵩 , 马明宇 , 高难 , 蔡志伟 , 刘旭 , 常钢 , 何云斌
2021, 49(3): 387-396. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201594
[摘要](354) [FullText PDF](50)
摘要:
将金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料的电催化活性和液栅型石墨烯晶体管(Solution-gated graphene transistor,SGGT)的信号放大作用结合,构建了一种新型SGGT无酶葡萄糖传感器。以均苯三甲酸(BTC)为有机配体,采用溶剂热法合成铜基MOF材料(Cu-BTC),利用Nafion膜将Cu-BTC材料固定到玻碳电极上,并作为栅极,以单层石墨烯作为晶体管沟道。此传感器的传感机理是基于葡萄糖在修饰有Cu-BTC的栅电极上发生电化学反应,引起施加于SGGT的有效栅电压的变化,从而改变了沟道载流子浓度和沟道电流。由于Cu-BTC对葡萄糖良好的电催化活性及SGGT的高灵敏度,Cu-BTC修饰的SGGT传感器对葡萄糖表现出优异的传感性能,线性范围为1 nmol/L~40 mmol/L,检出限低至1 nmol/L,优于大多数传统葡萄糖检测方法。同时,此传感器对汗液和血液中的主要成分(如尿素、乳酸、多巴胺、抗坏血酸、尿酸等)表现出较好的抗干扰性能,在长期重复实验中表现出良好的稳定性,并成功应用于人体汗液中葡萄糖的检测。Cu-BTC修饰的SGGT传感器有望应用于糖尿病治疗和临床监测中的葡萄糖无酶无创检测。
基于二硫化钼纳米片类过氧化物酶活性比色法测定尿酸
石睿 , 覃秀 , 袁春玲 , 成诗琦 , 王益林
2021, 49(3): 397-406. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201644
[摘要](402) [FullText PDF](55)
摘要:
采用一步水热法制备具有类过氧化物酶活性的MoS2纳米片,并基于MoS2纳米片可催化H2O2氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)生成蓝色氧化产物(ox-TMB)的原理,建立了测定H2O2浓度的分析方法。在pH 3.7、温度35℃、MoS2浓度1.0 μg/mL及孵育时间40 min的条件下,ox-TMB的吸光度随H2O2浓度的升高而增大。基于H2O2是尿酸氧化酶催化尿酸氧化的产物之一,建立了MoS2纳米片催化H2O2氧化TMB间接测定尿酸的分析方法。在2.5~40 μmol/L和40~100 μmol/L范围内,检测体系的吸光度与尿酸浓度呈良好的分段线性关系,方法在低浓度区间的检出限为0.093 μmol/L,应用于血清和尿样中尿酸的测定,回收率为92.6%~102.0%。
基于Pd@SnO2-ZnO纳米纤维的薄膜型挥发性有机物传感器研究
胡明江 , 吕春旺 , 赵丽霞 , 宋艳苹 , 衡丽君 , 王旭荣
2021, 49(3): 407-414. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201547
[摘要](326) [FullText PDF](33)
摘要:
采用静电纺丝法制备了4种不同类型ZnO纳米纤维,均匀涂覆于刻有叉指铂金电极的硅基底表面形成敏感薄膜,设计了一种薄膜型挥发性有机物传感器。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱仪,表征了敏感薄膜的相组成和微观形貌,分析了敏感薄膜的气敏机理和电化学特性,测试了传感器对甲苯、甲醛、丙酮和乙醇的灵敏特性、温度特性、动态响应和选择稳定性。结果表明,当温度为200℃,浓度为30 μg/m3时,传感器(Pd@SnO2-ZnO)对甲苯、甲醛、丙酮和乙醇的响应最大,分别为70.1、56、34.9和13.8,动态响应/恢复时间分别为4.9/9.6、13.8/12.2、20.2/17.6和29.6/39.6 s,检出限分别为1.0、3.0、4.0和5.0 μg/m3。连续使用1200 h后,传感器对甲苯、甲醛、丙酮和乙醇响应衰减量分别为0.21、0.30、0.22和0.10。
夹心式碳纳米管/金复合材料电化学适配体传感器的构建及其对双酚A的检测性能
李海玉 , 李文雅 , 王婉 , 吕庆 , 王志娟 , 张庆
2021, 49(3): 415-423. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201465
[摘要](350) [FullText PDF](35)
摘要:
研制了一种用于检测双酚A的电化学适配体传感器。在金膜工作电极表面修饰溅射镀金的多壁碳纳米管,形成夹心式结构,能够有效提高电极表面积和电子传输。3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)作为染料信号分子结合到固定于电极表面的双酚A适配体中,形成复合物(ssDNA-TMB)。当双酚A存在时,其与适配体特异性结合,引起适配体构象发生变化,ssDNA-TMB中的TMB分子被释放出来,导致电极表面的TMB电化学信号强度降低。采用差分脉冲伏安法进行测试,在0.05~500 nmol/L浓度范围内,双酚A的浓度与TMB的电化学信号呈线性关系,检出限为43 pmol/L。实际塑料样品中双酚A的加标回收率在88.9%~110.2%之间,相对标准偏差在2.7%~9.0%之间。本方法简便高效,适用于现场检测,在消费品安全监管中具有良好的应用前景。
光化学比色传感器阵列用于贝母的快速鉴别
贾明艳 , 杨茂桦 , 彭露琳 , 张梅 , 冯亮
2021, 49(3): 424-431. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201662
[摘要](290) [FullText PDF](43)
摘要:
贝母类药材是常用中药材,均具有止咳化痰的功效,但疗效和价格却存在较大差异。在市场上,贝母类药材的混淆和掺伪十分常见,传统的性状鉴别和显微鉴别已不能满足实际需要,现代常规鉴别方法又普遍存在分析时间长、仪器要求高、成本高等不足。本研究基于“指示剂置换法”和“溶液pH值改变”两种显色原理,利用具有交叉响应的商品化指示剂,针对贝母中的有机酸类及核苷类成分构建了3×3的光化学比色传感器阵列,用于贝母类药材的快速鉴别。传感器阵列在不同贝母药材中的颜色改变模式不同,由此构成了贝母类药材各自独特的“颜色差减指纹图谱”。通过偏最小二乘判别分析(PLS-DA)实现了川贝母、湖北贝母、平贝母、伊贝母、浙贝母和贝母伪品的准确区分和快速鉴别。本研究为贝母类药材的快速鉴别和质量控制提供了一种操作简单、成本低廉的有效方法。
激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱定量铬方法研究
魏星 , 周静静 , 刘金辉 , 陈明丽 , 王建华
2021, 49(3): 432-439. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201514
[摘要](315) [FullText PDF](46)
摘要:
建立了基体匹配外标法-激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)定量分析凝胶和细胞中铬含量的方法。对标准品分析的相对标准偏差小于16%(n=300),LA-ICP-MS标准曲线相关系数R2=0.9805,方法的检出限为2.22 μg/g。以MCF-7细胞作为体外细胞模型,经含铬培养基孵育后,用变性和非变性两种聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE和Native-PAGE)分离蛋白提取液,并用LA-ICP-MS法对两种电泳方法得到的电泳条带进行线扫描分析,均检测到含铬蛋白条带。采用LA-ICP-MS对单个细胞中的铬元素进行定量分析与成像,细胞元素分布图与显微镜下的细胞轮廓图重叠良好。
基于表面增强拉曼光谱技术快速检测铜离子
张嘉惠 , 陈阳 , 李静 , 赵杰 , 张振 , 卢小泉
2021, 49(3): 440-448. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201658
[摘要](437) [FullText PDF](68)
摘要:
肝豆状核变性(WD)是一种常染色体隐性遗传疾病,以因铜(Cu)代谢障碍引起的肝硬化以及因基底节损害为主造成的脑变性为特征,是少数可治愈的神经性遗传疾病之一。本研究建立了一种基于表面增强拉曼光谱(SERS)技术检测Cu2+的方法。制备了形貌均一、热点密集的金纳米棒(AuNRs)基底,并在其表面修饰4-巯基吡啶(Mpy),由于Mpy中吡啶环上的氮原子存在孤对电子,Cu2+与其配位,并使其拉曼光谱发生变化,据此实现高灵敏度、高选择性检测Cu2+。优化了反应条件,在25℃、反应2 min的条件下,Cu2+的线性检测范围为4.9×10-8~1×10-4 mol/L,检出限为49 nmol/L。将本方法应用于人工尿液中Cu2+的检测,相对标准偏差<7.8%。本方法操作简单、快速准确、检测过程无损,在WD的早期临床诊断与治疗方面具有良好的应用潜力。
10种野生植物果实对α-淀粉酶和酪氨酸酶的抑制作用及其酚类化合物含量和抗氧化活性研究
田丝竹 , 李绪文 , 臧爽 , 张子微 , 张寒琦 , 于永
2021, 49(3): 449-459. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201629
[摘要](288) [FullText PDF](30)
摘要:
考察了10种可食用野生植物果实对α-淀粉酶和酪氨酸酶的抑制作用,结果表明,山荆子果实提取物对α-淀粉酶的抑制能力最强,其IC50值与常见的α-淀粉酶抑制剂阿卡波糖接近。因此,山荆子果提实取物有望用于治疗非胰岛素依赖型糖尿病。采用1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)法测定了水果的抗氧化活性,采用Folin-Ciocalteu比色法和pH示差法测定总酚含量和总花青素含量,采用高效液相色谱(HPLC)法测定7种酚酸的含量。结果表明,10种野生水果对酪氨酸酶的抑制能力与其总酚含量和抗氧化活性均高度相关。冷冻野生水果中总酚的含量范围为617.3~7447.4 μg/g,其中,8种野生水果显示出高抗氧化能力。新鲜水果和冷冻水果的抗氧化能力之间的显著相关性表明,在液氮中快速冷冻水果并磨粉的保存方法对野生水果的抗氧化活性影响较小。
高效液相色谱-串联质谱法测定水产品中镇静剂及其代谢物残留
张璇 , 杨光昕 , 孔聪 , 翟文磊 , 冯华锋 , 沈晓盛 , 于慧娟
2021, 49(3): 460-467. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201531
[摘要](488) [FullText PDF](96)
摘要:
建立了液相色谱-串联三重四极杆质谱(HPLC-MS/MS)法测定水产品中镇静剂及其代谢物共12种化合物残留量的方法。样品加入地西泮-d5、安眠酮-d7、氯丙嗪-d6内标,加入200 μL 1 mol/L NaOH溶液后,采用乙酸乙酯进行提取,氮吹浓缩,用80%乙腈溶解,PSA和C18分散固相萃取材料进行净化,内标法进行定量分析。以2 mmol/L乙酸铵-0.1%甲酸和甲醇为流动相,以Capcell PAK C18 MGⅡ色谱柱(100 mm×2.0 mm,5 μm)进行分离,在质谱多反应监测模式(MRM)下测定。本方法在0.5~20 μg/kg范围内线性相关系数(R2)均大于0.999,方法检出限为0.5 μg/kg,定量限为1.0 μg/kg,在14种水产品中添加水平为1、5和10 μg/kg时的回收率在80.6%~119.4%之间,相对标准偏差(RSD)在0.05%~14.5%之间。对2020年8月份采自上海的167个鱼、虾、蟹、贝等实际样品筛查发现,4.79%的水产品中检出地西泮,含量范围介于检出限与定量限之间。本方法简单快捷、准确度高、灵敏度高,适用于不同种类水产品中镇静剂类药物的检测。
不同有机物料施用下土壤颗粒有机碳红外光谱特征
陈晓东 , 吴景贵
2021, 49(3): 468-473. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.191378
[摘要](287) [FullText PDF](44)
摘要:
采集不同有机物料施用下原生盐碱土壤颗粒有机碳(Particulate organic carbon,POC)在4000~500 cm-1范围内的红外光谱,分析了其光谱特征。采用主成分分析(Principal components analysis,PCA)技术,经过均值聚类、降维赋值、主成分载荷分析等步骤对POC红外光谱进行快速分析,同时采用常规法(即半定量分析法)进一步分析POC红外光谱进行验证。PCA分析表明,各处理POC组成存在差异性;同时,有机物料还田是POC组分中亚甲基脂肪碳和芳香碳的主要来源。半定量分析结果也表明,土壤POC官能团组成对不同的有机物料有不同的响应,有机物料还田处理增加了土壤POC亚甲基脂肪碳和芳香碳的相对含量,减少了土壤POC羧基碳的含量,土壤POC官能团脂族性减弱,芳香性增强,PCA分析与半定量分析结果基本一致。研究结果表明,利用PCA技术可以快速初步分析土壤POC红外光谱特征,PCA技术结合半定量分析可以比较全面地分析土壤POC红外光谱特征。
基线对傅里叶变换红外光谱的目标因子分析结果的影响研究
王丽 , 邵利民
2021, 49(3): 474-481. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.201615
[摘要](296) [FullText PDF](32)
摘要:
目标因子分析(TFA)在不经过任何预处理的情况下,能否成功地从实验数据矩阵中提取目标光谱主要取决于相应组分浓度的方差。当氨的浓度方差较低、基线漂移较严重时,TFA可能给出假阴性结果,因此,需要校正基线,以提高TFA性能。本研究采用6组不同浓度方差、不同基线漂移程度的大气开放光路傅里叶变换红外(OP/FT-IR)光谱数据,比较标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、线性拟合、小波变换(WT)和自适应迭代重加权惩罚最小二乘(airPLS)法去除基线的效果。结果表明,小波变换能够有效去除基线,从而使氨和甲烷光谱信息提前出现在PCA的特征向量中,显著提高了目标因子分析的定性能力。