一種生化活性旋光異構(gòu)體的快速無損鑒別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及食品藥品安全領(lǐng)域，具體地說，涉及一種生化活性旋光異構(gòu)體的快速無損鑒別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)物旋光異構(gòu)屬于有機(jī)物幾何異構(gòu)的一種。旋光異構(gòu)體主要存在于有機(jī)物，尤其是含有SP3雜化的碳原子有機(jī)物中。當(dāng)碳原子發(fā)生SP 3雜化時(shí)，其4個(gè)外層電子軌道呈四面體立體分布。當(dāng)上述碳原子4個(gè)外層電子軌道結(jié)合不同的官能團(tuán)(A、B、C、D)時(shí)，即手性碳原子(即C*)，便產(chǎn)生旋光異構(gòu)體(如附圖1所示)，其中，細(xì)線表示SP3雜化碳原子的四面體立體結(jié)構(gòu)，粗線代表手性碳原子(Cf)平行于紙面的兩條SP3雜化軌道，實(shí)楔形線代表手性碳原子(C*)伸出紙面的SP3雜化軌道，虛楔形線代表手性碳原子(C*)凹進(jìn)紙面的Sp3雜化軌道。
[0003]旋光異構(gòu)體一般分為左旋體(L型)和右旋體(D型)。在生命科學(xué)、農(nóng)學(xué)、藥物學(xué)、醫(yī)學(xué)及生理學(xué)等領(lǐng)域中，絕大多數(shù)左旋體具有生化活性，亦即生化活性旋光異構(gòu)體，反之，絕大多數(shù)右旋體無生化活性，亦即非生化活性旋光異構(gòu)體，甚至具有一定的毒性。
[0004]由此可見，對(duì)生化活性旋光異構(gòu)體的快速無損鑒別和/或?qū)ι钚孕猱悩?gòu)體中是否混入非生化活性旋光異構(gòu)體的快速無損鑒別在農(nóng)產(chǎn)品/食品安全、醫(yī)藥衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域是極其重要的檢測環(huán)節(jié)。對(duì)旋光異構(gòu)體的傳統(tǒng)鑒別方法以色譜法為主，主要存在耗時(shí)長、污染環(huán)境、效率低等諸多問題。振動(dòng)光譜技術(shù)基于物質(zhì)分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍迀對(duì)電磁波的吸收。常見的振動(dòng)光譜技術(shù)包含近/中紅外光譜、拉曼光譜、太赫茲光譜等。振動(dòng)光譜技術(shù)具有波譜數(shù)據(jù)采樣速度快、分析效率高、綠色無污染等特點(diǎn)，目前已在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)及生理學(xué)、藥物學(xué)、農(nóng)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。在振動(dòng)光譜方面，普通的振動(dòng)光譜由于其只能針對(duì)官能團(tuán)的振動(dòng)吸收進(jìn)行響應(yīng)；而旋光異構(gòu)體只是官能團(tuán)空間位置不同，在官能團(tuán)結(jié)構(gòu)上并無差異，因此普通的振動(dòng)光譜無法對(duì)旋光異構(gòu)體進(jìn)行鑒別。即使采用偏振光譜，附件使用過程復(fù)雜繁瑣，難于操作。因此，對(duì)生化活性旋光異構(gòu)體的高效、綠色鑒別方法的開發(fā)成為亟待解決的問題。
[0005]對(duì)太赫茲光譜的研宄目前尚處于起步階段，在生化活性旋光異構(gòu)體的快速無損鑒別及其鑒別原理方面尚未見明確報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)生化活性旋光異構(gòu)體的鑒別難題，提供一種基于振動(dòng)光譜技術(shù)，其目的是對(duì)生化活性旋光異構(gòu)體進(jìn)行快速無損鑒別。
[0007]具體而言，本發(fā)明所述方法包括以下步驟:
[0008](I)采用選擇性吸附材料，對(duì)旋光異構(gòu)體樣品進(jìn)行選擇性吸附處理；
[0009](2)采集步驟(I)處理后所得產(chǎn)物的振動(dòng)光譜數(shù)據(jù)；
[0010](3)根據(jù)步驟(2)所得振動(dòng)光譜數(shù)據(jù)在特定頻率下的特征差異，鑒別樣品是否為具有生化活性的旋光異構(gòu)體。
[0011]上述步驟的流程如附圖2所示。
[0012]本發(fā)明所述旋光異構(gòu)體樣品具體是指左旋體、右旋體或外消旋體。在生命科學(xué)、農(nóng)學(xué)、藥物學(xué)、醫(yī)學(xué)及生理學(xué)等領(lǐng)域中，絕大多數(shù)左旋體具有生化活性，亦即生化活性旋光異構(gòu)體。例如，左旋-谷氨酸參與人體的代謝過程與生化反應(yīng)，具有生化活性，而右旋-谷氨酸沒有生化活性。再例如，左旋-酒石酸具有抗氧化等生化活性，被廣泛用于食品和醫(yī)藥領(lǐng)域，而右旋-酒石酸沒有生化活性，甚至有一定的毒性，外消旋酒石酸也不具有生化活性。在本發(fā)明中，所述具有生化活性的旋光異構(gòu)體是指左旋體。
[0013]由于太赫茲光譜具有更長的波長，因此，太赫茲光譜的這一性質(zhì)在研宄分子中官能團(tuán)的相對(duì)位置方面比其他的振動(dòng)光譜具有更大的優(yōu)勢，亦即，太赫茲光譜不僅對(duì)分子內(nèi)部的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)具有響應(yīng)，而且在更大尺度上，對(duì)分子的整體構(gòu)型具有響應(yīng)，這是本發(fā)明優(yōu)選使用太赫茲光譜對(duì)生化活性旋光異構(gòu)體進(jìn)行快速無損鑒別的原理。
[0014]本發(fā)明通過將選擇性吸附和太赫茲光譜相結(jié)合，在一定程度上強(qiáng)化了不同旋光異構(gòu)體的差異，有利于太赫茲光譜對(duì)生化活性旋光異構(gòu)體的鑒別。
[0015]本發(fā)明所述步驟(I)具體包括以下步驟:以摩爾比1:2?3稱取旋光異構(gòu)體樣品和選擇性吸附材料，用純凈水將樣品與選擇性吸附材料充分浸潤并混合均勻，自然風(fēng)干后備用。所述選擇性吸附材料優(yōu)選為環(huán)糊精。
[0016]進(jìn)一步而言，太赫茲光譜在數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式上，包括吸收譜、折射率譜等多種表現(xiàn)形式，本發(fā)明優(yōu)選為折射率譜。由于與選擇性吸附材料相互作用后，樣品的吸收系數(shù)會(huì)受到一定程度干擾，甚至出現(xiàn)較強(qiáng)的背景干擾；折射率譜是物質(zhì)對(duì)太赫茲光譜在不同頻率下的折射率的譜圖，即使在選擇性吸附劑足量和/或過量以保證旋光異構(gòu)體被完全吸附的情況下，樣品對(duì)太赫茲光的折射不會(huì)受到干擾，且在其中被選擇性吸附的生化活性旋光異構(gòu)體對(duì)太赫茲光的折射的差異由于發(fā)生選擇性吸附而被強(qiáng)化。因此，本發(fā)明優(yōu)選折射率譜。
[0017]采集樣品太赫茲光譜的方式包括衰減全反射(Attenuated TotalReflect1n, ATR)、透射(Transmiss1n)等。本發(fā)明優(yōu)選采用衰減全反射方式采集樣品的太赫茲光譜，該方式的分辨率、準(zhǔn)確性更高，采樣速度更快、制樣更為簡單、可實(shí)現(xiàn)樣品無損檢測、樣品檢測后可回收，且操作更為方便。
[0018]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述方法包括以下步驟:
[0019](I)以摩爾比1:2?3稱取旋光異構(gòu)體樣品和環(huán)糊精，用純凈水充分浸潤后混合均勻，自然風(fēng)干，得吸附混合物，備用；
[0020](2)采集所述吸附混合物的太赫茲-時(shí)域光譜數(shù)據(jù)；采集所需條件包括:
[0021]太赫茲光譜分辨率:0.007?0.008ΤΗζ ；
[0022]太赫茲光譜頻率6?(λ 9ΤΗζ ；
[0023]太赫茲光譜米樣方式:衰減全反射；
[0024]太赫茲光譜參比:空光路；
[0025]太赫茲光譜累加次數(shù):2000?2100次；
[0026](3)通過傅里葉變換，將太赫茲-時(shí)域光譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為太赫茲-折射率譜數(shù)據(jù)；根據(jù)太赫茲-折射率譜中的折射率值，鑒別旋光異構(gòu)體樣品是否為具有生化活性的旋光異構(gòu)體。
[0027]本發(fā)明所述太赫茲光譜分辨率優(yōu)選為0.0076THzo
[0028]本發(fā)明所述的太赫茲光譜累加次數(shù)優(yōu)選為2048次。
[0029]在實(shí)際操作時(shí)，太赫茲光譜頻率為在所述頻率范圍內(nèi)選擇的單一頻率。本發(fā)明所述太赫茲光譜頻率優(yōu)選為0.7?0.8THz，進(jìn)一步優(yōu)選為0.7THz。
[0030]采用本發(fā)明提供的方法，右旋體和外消旋體均檢測不到明顯的折射率值，僅有左旋體有明顯的折射率值。因此，本發(fā)明提供的方法無需對(duì)照品，僅通過折射率值便可以快速、簡便的鑒別出待測樣品是否為具有生化活性的旋光異構(gòu)體，所述的具有生化活性的旋光異構(gòu)體指左旋體。
[0031]由于太赫茲光-折射率譜的檢測限一般為0.1，基于此，本發(fā)明所述方法的判斷標(biāo)準(zhǔn)為:若樣品的折射率大于0.1，則判斷樣品為具有生化活性的旋光異構(gòu)體，即樣品為左旋體，為進(jìn)一步提高判斷的準(zhǔn)確性，優(yōu)選判斷閾值為0.3，即:若樣品的折射率大于0.3，則判斷樣品為具有生化活性的旋光異構(gòu)體，即樣品為左旋體。相應(yīng)地，若樣品的折射率小于0.1，則判斷樣品不具有生化活性，即樣品為右旋體或外消旋體。
[0032]本發(fā)明所述的旋光異構(gòu)體樣品優(yōu)選為左旋-酒石酸、右旋-酒石酸或外消旋-酒石酸，相應(yīng)地，所述具有生化活性的旋光異構(gòu)體為左旋-酒石酸。
[0033]本發(fā)明進(jìn)一步保護(hù)了所述方法在以生化活性旋光異構(gòu)體為原料制備食品或藥品中的應(yīng)用。采用本發(fā)明所述方法可以快速、準(zhǔn)確地判斷出待測樣品是否為具有生化活性的旋光異構(gòu)體，從而在以待測樣品為原料制備食品或藥品時(shí)，可以確保產(chǎn)品的功能性和安全性。
[0034]本發(fā)明提出一種基于振動(dòng)光譜技術(shù)的生化活性旋光異構(gòu)體快速無損鑒別方法，擴(kuò)展了振動(dòng)光譜在生化活性旋光異構(gòu)體快速無損鑒別方面的用途。該方法具有快速、準(zhǔn)確、工作效率高、綠色無污染等特點(diǎn)，不僅可以為生化活性旋光異構(gòu)體的快速無損鑒別提供有力保障和技術(shù)支持，而且對(duì)保障食品藥品安全、提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、促進(jìn)生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)及生理學(xué)健康發(fā)展等方面具有積極作用。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明所述旋光異構(gòu)體示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明所述方法的流程示意圖；
[0037]圖3為實(shí)驗(yàn)例I所述太赫茲-折射率譜圖；
[0038]圖4為實(shí)驗(yàn)例2所述太赫茲-折射率譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0040]各實(shí)施例采用儀器型號(hào):TAS7500SP(日本ADVANTEST公司)。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例涉及的樣品為旋光性未知的左旋-酒石酸、右旋-酒石酸或外消旋-酒