速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在有机化合物体系中的研究

'南昌大学硕士学位论文速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在有机化合物体系中的研究姓名：肖卫强申请学位级别：硕士专业：分析化学指导教师：倪永年20081220 摘要本论文主要是针对人们日益关注的食品、药物和环境方面的一些复杂多组分体系进行快速的定量测定，同时综述了近年来化学计量学在动力学分析上的应用。实验过程中将化学计量学方法用于解析实验得到的光谱和动力学数据，讨论了动力学方法的原理和实际应用，并探讨了化学计量学在复杂的体系中实现同时测定多组分物质的可行性。本论文由五个章节组成：第一章：对近年来动力学方法结合化学计量学在食品、药物和环境方面领域中的应用进行了回顾，展望了化学计量学在动力学分析中的应用前景，对多元线性回归法、导数技术、因子分析法、基于因子分析的多元校正方法、卡尔曼滤波和人工神经网络等其他化学计量学方法的应用和发展动向进行了评述。第二章：建立了一种快速和准确的动力学分光光度法同时测定头孢氨苄和甲氧苄啶两组分混合物的方法。在酸性介质中，复方头孢氨苄胶囊中的两个组分头孢氨苄和甲氧苄啶均能将黄色的硫酸铈铵还原成无色的硫酸铈，两种药物的动力学过程的差异较小，动力学曲线相似。采集0．360s动力学光谱数据，用主成分回归法(PCR)，偏最dx--乘法(PLS)和径向基人工神经网络(RBF．ANN)处理所测得的光谱动力学数据，建立了化学计量学．速差动力学分光光度法同时测定两种药物的新方法。头孢氨苄和甲氧苄啶的线性范围为别为O．5．8．0和0．25-4．0mgL～，检测限分别为0．16和0．12ragL～。结果表明PLS方法在三种多元校正方法中预报结果最好。推荐的方法成功地应用于药物和人尿中头孢氨苄和甲氧苄啶的测定，结果良好，与HPLC法相比无显著性差异。第三章：建立了一种简单和灵敏的速差动力学分光光度法对三种磺胺类人工合成甜味剂安赛蜜、甜蜜素和糖精钠进行了同时测定。实验表明，在碱性介质中，安赛蜜、甜蜜素和糖精钠均能将紫红色的高锰酸钾还原成绿色的锰酸钾。基于这一反应，提出了速差动力学分光光度法同时测定安赛蜜、甜蜜素和糖精钠的新方法。此外，在最佳反应条件下，实验采集了0．360s动力学光谱数据，构成测量矩阵，并采用主成分回归法(PCR)、偏最d,-乘法(PLS)和经典最d"---乘法(CLS)对其进行解析。安赛蜜、甜蜜素和糖精钠的线性范围分别为0．2_4．8、0．5．10．0和0．8．5．6mgL．1，检测限分别为O．08、0．19和0．2mgL～。推荐的方法用于食品中安赛蜜、甜蜜素和糖精钠的同时测定，结果与高效液相色谱法(HPLC)进行比较，据显示两者之间无显著性差异。第四章：建立了一种动力学分光光度法同时测定灭害威和甲萘威两组分的方法。方法基于待测组分在碱性介质中反应物与铁氰化钾反应速率的差别。反应过程中采集波长范围为200．900nm，波长间隔为lnm，反应时间为240s，时间间隔△t为2s的数据。反应中各变量的影响被研究以便选择最佳的实验条件。在最佳的实验条件下，最大吸收波长420rim处灭害威和甲萘威的线性范围为0．05．0．6和0．1．1．2mgL～。各种化学计量学方法，如：CLS、PCR、PLS、BP．ANN、RBF．ANN和PC．RBF．ANN，用来对校正组的混合物建立校正模型，随后用此校正模型来解析未知物中待测组分的浓度。结果表明PLS和PC．RBF-ANN的预报结果较好。推荐的方法用于蔬菜和水样中灭害威和甲萘威的同时测定，结果令人满意。第五章：本文建立了一种动力学分光光度法同时测定这三种福美类杀菌剂方法。反应是基于在碱性介质中，反应物与苯基荧光酮反应生成紫红色的化合物的速率差别。反应过程中采集波长n 摘要范围为200．700nm，波长间隔为lnm，反应时间为240s。反应中各变量的影响被研究以便选择最佳的实验条件。在最佳的实验条件下，实验过程中所得的动力学数据用六种化学计量学方法如：经典最小二乘法(CLS)、主成分回归法(PCR)、偏最小二乘法I(PLSl)、偏最小二乘法2(PLS2)、径向基函数．人工神经网络(RBF-ANN)和主成分．径向基函数．人工神经网络(PC-RBF．ANN)对根据正交设计表设计的合成样品中所测量的动力学数据和求导处理后的数据进行分析。主成分分析(PCA)用于检测体系中的异常值和非线性情况。结果表明经过对原始动力学数据进行求导处理后的PLSl和PC．RBF．ANN的预报结果最好。推荐的方法用于蔬菜、水果和水样中的福美双、福美锌和福美铁的同时测定，获得满意的结果。关键词：化学计量学；速差动力学分析；分光光度法测定；头孢氨苄；甲氧苄啶；安赛蜜：甜蜜素；糖精钠：灭害威；甲萘威；福美双；福美锌；福美铁III AbstractTheresearchmainlyaimsatagrowingconcernforthefood，drugandenvironmentalaspectsofthecomplexmulti-componentsystemforrapidquantitativedetermination．Meanwhile，ailoverviewoftheapplicationofchemometricapproachestodifferentialkineticanalysisinrecentyearswasstudied．11他chemometricsmethodswereusedfortheanalysisofthespectraandthekineticdata，whichobtainedfromtheexperimental。thendiscussedtheprinciplesofkineticmethodanditspracticalapplication，andexploredthefeasibilityofusingchemometricsinthecomplexsystemtoachievesimultaneousdeterminationofmulti-componentmaterial．Thisthesisiscomposedoffivechapters．Chapter1Inchapterone，itwasreviewedtheapplicationofchemometricapproachestokineticanalysisfortheaspectsoffood．drugandenvironmental．Multivariatelinearregressionapproaches，derivativetechnique，factoranalysis，multivariatecalibrationapproachesbasedonfactoranalysis，kalmanfilterapproachandartificialneuralnetworksapproachesaresummarizedanddiscussedinthissection．Inaddition，theprospectsofchemometricsinkineticanalysiswerealsogiven．Chapter2Asimpleandsensitivekineticspectrophotometricmethodwasproposedforsimultaneousdeterminationofcephalexinandtrimethopriminpharmaceuticssamplesandhumanurine．CephalexinandtrimethoprimwereoxidizedresultinginacolorlessproductbyyellowammoniumCerOU5sulfateinappropriateacidicmedium．Undertheoptimizedexperimentalconditions，thechemometricsmultivariatecalibrationmethods，suchaspartialleastsquares(PLS)，principalcomponentsregression(PCR)andradialbasisfunction-artificialneuralnetwork(RBF-ANN)wereappliedtotheresolutionofthekineticcurvestodeterminethesetwocompounds．Thelinearrangesare0．5-8．OmgL．1andO．25-4．0mgLqforcephalexinandtrimethoprim,respectively．1’11elimitsofdetectionsare0．16mgLqalldO．12ragL-1forthesetwocompounds，respectively．砸smethodwassuccessfullyappliedtotheanalysisofpharmaceuticalsamplesandhumanurinewithsatisfiedresults，whichcomparedwell、^，itllthoseobtainedbyHPLCmethod．aswellastheclaimedvalues．Chapter3Afastandaccurateprocedurehasbeendevelopedforthesimultaneousdeterminationofsulfanilamideartificialsweeteners(acesulfame-k,sodiumcyclamateandsodiumsaccharin)infoodstuffsampleshasbeendeveloped．Themethodwasbasedonthereductionofvioletpotassiumpermanganatebysweetenersinthealkalinemediumat700Ctoformgreenpotassiummanganatepeakedat608nm．Furthermore，linearcalibrationgraphsforeachsweetenerwereobtainedintheconcentrationrangesof0．2-4．8，0．5-10．0and0．8—5．6mgL～foracesulfame—l【’sodiumcyclamateandsodiumsaccharin，respectively．Sincethekineticratesofacesulfame．ksodiumcyclamateandsodiumsaccharinaresimilarandtheirkineticdataareseriouslyoverlapped，chemometricsmethods，suchaspartialleastsquares(PLS)，principalcomponentregressionfPCR)andclassicalleastsquares(CLS)，wereappliedtoresolutetheoverlappedkineticdata．TheproposedmethodWasalsoappliedforthedeterminationofthesethreesweetenersinfoodstuljFsamples．andtheresultswerewellcomparablewiththeonesofHPLCmethod．IV AbstractChapter4Aprocedureforthesimultaneouskineticspectrophotometricdeterminationofaminocarbandcarbarylinvegetableandwatersampleswasdescribed．ThemethodwasbasedonthedifferenceintherateoftheiroxidationwithpotassiumferricyanideⅨ3Fe(CN)6)astheoxidantinappropriatealkalinemedium．Bothspeciesinstantlyoxidize，givingrisetocompoundswhichpresentmaximumvaluesofabsorbancecloseto420nm．Undertheoptimizedexperimentalconditions．thelinearrangesare0．05·0．6mgL．1and0．1-1．2mgL～foraminoearbandcarbaryl，respectively，andthekineticdatacollectedwereprocessedbychemometricsmethods，suchasclassicalleastsquares(CLS)，partialleastsquares(PLS)，principalcomponentsregression(PCR)，backpropagation·artificialneuralnetwork(BP-Ar咖，radialbasisfunction．artificialneuralnetwork(I己BF．ANN)andprinciplecomponent-radialbasisfunction-artificialneuralnetwork(PC．RBF—ANN)．whichwereappliedtotheresolutionofthekineticcurvestodeterminethesetwocarbamatepesticides．TheresultsshowedthatthePLSandPC．RBF-ANNcalibrationmodelsgavethe10werpredictionell"OrSthanotherchemometriCSmethods．Theproposedmethodwassuccessfullyappliedtosimultaneousdeterminationofaminocarbandcarbarylinvegetableandwatersamples，andsatisfactoryresultswereobtained．Chapter5Inthelastpart，asensitive，highlyselectivekineticmethodforthesimultaneousquantitativedeterminationofthreedithiocarbamatefungicides(thiram,ziramandferbam)wasresearchedanddeveloped．ThemethodwasestablishedonthedifferentkineticbehaviOUrSoftheanalytesthatreactwithphenylfluoroneinthepresenceofcetyltrimethylammoniumbromide(CTMaB)asasurfachant．Thekineticdatawerecollectedfrom200to700nmwithinatimerangeof0．240sat2sintervals，andthereactiondatawererecordedattheanalyticalwavelength(523nm)．Differentvariablesaffectingthesystemunderstudywerecarefullyevaluated．Undertheoptimumconditions，theanalyticalcurvesgivealinearrangeofO．25-4．5，0．1—2．0and0．05·0．1mgL-1forthiram,ziramandferbam,respectively．Sincethekineticbehavioursofthiram,ziramandferbamoverlappedseriously，andtoavoidtediousseparationprocedureandimprovedtheaccuracyandprecisionofdeterminationforthreedithiocarbamatefungicides，thedataobtainedwereprocessedbychemometriCSmethods，suchasclassicallcastsquare(CLS)，partialleastsquares(PLS1andPLS2)，principalcomponentregression(PCR)，radialbasisfunction-artificialneuralnetwork(RBF．ANN)andprinciplecomponent-radialbasisfunction．artificialneuralnetwork(PC-RBF．ANN)．usingthenormalandthefirst．derivativekineticdata．TheresultsshowⅡlatcalibrationsbasedonfirst．derivativedatahaveadvantagesforthepredictionoftheanalytes，andthePLS1andPC·RBF．ANNgavethelowerpredictionerrorsthanotherchemometricsmethods．Followingthevalidationoftheproposedmethod．itwasappliedforthedeterminationofthethree．dithiocarbamatefungicidesinseveralrealsamples；andthestandardadditionmethodyieldedsatisfactoryrecoveries．KeyWords：Chemometrics；Differentialkineticanalysis；Spectrophotometricdetermination；Cephalexin；Trimethoprim；Acesulfame—l【；Sodiumcyclamate；Saccharinsodium；Aminoearb；Carbaryl；Thiram；Ziram；FerbamVCandidate：XiaoWeiqiang(AnalyticalChemistry)SupervisedbyProf．NiYongnian 学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名(手写)：’融飞虽签字日期：加黾年·z月多?日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：嘀墨；虽签字日期：圳《年-1月夸扫日导师签名：彼乎智签字日期：刀畎年I≯月妒El 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用1引言随着时代的进步，科技的发展，食品、药物和环境也成为了人们日益关注的焦点，因此，对于食品、药物和环境的监控也成为了一门热门学科，特别是对一些复杂多组分体系进行快速定性和定量的测定⋯。在待测组分间存在相互干扰的时候，传统的方法一般是先采用掩蔽或分离，再分别进行测定。这些方法，往往较为繁琐复杂，而且还会引入一定的误差，甚至得不到正确的结论，对有些化学性质非常相似的待测组分，要找到合适的掩蔽剂或进行分离还非常困难。如何用简单的方法快速而准确地对这些组分进行分析测定，成为现代分析化学面临的挑战之一【21。同时，随着计算机进入分析化学领域，各种新型分析仪器的相继问世，原要有大量时间才能获得一系列测量数据的局面发生了根本的变化。借助现代测量仪器，当今的分析化学可轻而易举地获得大量有关物质化学量测信息的数据。如何用最优的方法迅速而经济地从所获得的数据中提起尽可能多的有用信息，同样成为分析化学急需解决的问题。正是在这种背景下，产生了用于处理复杂化学分析问题的化学计量学这门学科，化学计量学是一门将计算机与数学、统计学相结合，处理复杂的化学测量数据并最大限度地提取有用信息的一门交叉学科，是分析化学常用的软件13]。化学计量学涵盖了化学量测的全过程，包括采样理论、实验设计、选择和优化实验条件、单变量和多变量信号处理以及数据分析；其研究内容还包括过程控制和优化、合理性分析、实验室组织、图书检索和人工智能等。化学计量学的主要任务是对化学测量数据进行分析处理，设计和选择最佳测量程序与实验方法，并通过解析化学测量数据，而获得最大限度的化学信息。其中多元校正和神经网络方法是以“数学分离”代替或部分代替化学分离，达到多个组分同时测定的目的。在概念上与经典的校正方法有着本质的区别，它已不是用几个相应测量点来求解的传统多组份同时测定的简单推广，而是由标量向矢量和矩阵，甚至是张量数据解析的概念性飞跃。由于它测量数据点比传统的分析方法多得多，能够尽可能多地利用所获得的各种有用信息，使得其分析结果比前者准确得多，而且可以解决许多在传统标量分析中被认为不可能解决的问题。七十年代以来，分析工作者发展了一系列化学计量学方法的同时，对化学计量学相关的基本理论进行也进行了较深入的研究降‘01，在化学测量中的实验设计、数据处理、信号解析与分辨和化学分类、决策及预报等方面，解决了大量传统的化学研究方法所难以解决的复杂问题，国内外均有过许多相关报道。可以说化学计量学的产生及其在实际工作中的应用，使分析化学进入了一个新的境界，现代的分析化学已开始从单纯的“信号提供者”，转变成为“问题的解决者”【111。以多元校正和多元分辨为基础的多组分分析法，是化学计量学方法中最重要的也是最活跃的部分之一，本文就近年来与多组份分析相关的化学计量学方法结合分光光度法的应用进行了相关阐述。目前应用于多组分分析法的化学计量学方法主要有多元线性回归(Multiplelinearregression)、导数法(Derivativetechnique)、因子分析法(Factoranalysis)与基于因子分析的主成份分析法(Principalcomponentregression)和偏最小二乘法(Partialleastsquares)、卡尔曼滤波(Kalmanfilt砷和人工神经网络(Artifiealneuralnetwork)等多种分析方法。下面就结合它们在动力学分析中的应用作相关阐述。2多元线性回归法(Multiplelinearregression) 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用在分析化学过程中，如果组分浓度与仪器响应间满足一定的比例关系，则称这种关系是线性的。多元线性回归光度法的基础是各待测组分的浓度与仪器响应具有线性关系，且各组分对应的仪器响应具有较为明显的加和性。其详细原理可参考文献{l21。将多元线性回归用于分光光度法，张大伦【13】曾作过较为详细的评述。Mahmoud也就其多元线性回归模型进行了相关的阐述【l钔。Bautista等(15J曾将多元线性回归应用于药物中光谱性质非常相似的阿司匹林、咖啡因和可卡因三组份的测定，取得了满意的效果。同时还用该法对复方药中安定和维生素B。【l61，Tang等【171对中国汉族男人血液中十七个单核苷酸多态进行了测定和相关的分析。Ghasemi等118I还将多波长线性回归分光光度法进行改进，使其不需要等吸收波长，对在辛醇和水样中溶解度的不同的多种药物实行同时测定，同时Beaudry等119J还应用该法对药物与人血清白蛋白的结合进行了测定。宋爱华等【201将零吸收光分光度法在复方制剂中的应用，丁里玉等12l】将CPA矩阵法应用于舒尔芬中双氯芬酸钠和磷酸可待因的测定，结果表明现行方法比普通的多波长线性回归法有更好的准确性和精确性。Caselli等1221测定了溴甲酚绿和甲酚红的酸解离常数，同时还测定T7．羟基香豆素的酸解离常数【231。在食品分析中，Ghavami等【24】利用多元线性回归结合13C核磁共振光谱测定了类黄酮的含量。结果令人满意。Rodriguez-Nogales等【25】用多波长线性回归与主成份相结合，测定了牛奶混合物的含量。根据苯甲酸、糖精钠和山梨酸在紫外区有吸收的特点，利用乙醚为萃取剂，在酸性条件下，戈早川和周彤还对饮料中的该三组分进行了测定口61，同时对卤肉制品中的硝酸盐和亚硝酸盐进行了测定【271，起到了一定的卫生监测的效果，黄红霞118】则以多波长线性回归与导数技术相结合用紫外分光光度法同时测定食品色素柠檬黄、日落黄和维生素B。体系三组分。Najafi等【29】则用多波长线性回归结合傅立叶转换光度法测定红茶叶中的咖啡因。在环境分析方面，酚类和胺类物质都是环境污染中的主要物质，而其中的酚类物质一直是环保、卫生、医药、食品等行业分析的重要指标，通常只能测定酚的总量，对它们的定性和定量分析一直是分析工作的热点。Uyak等f30】对饮用水经过消毒后残留物，用多元线性回归对它们进行了分析测定，其检测限和相对标准偏差均较为满意。Shamsipur等【3l】利用多波长线性回归结合篇最小二乘法法测定了多种葸醌衍生物的含量。Yunus等f32】利用多波长数据线性回归分析法结合分子荧光光谱法测定了镉和锌。对于Vaisanen等【331多波长线性回归结合等离子原子发射光谱法同时测定了铅球中砷、锑和锡的含量。Kola等134】多波长线性回归结合感应耦合等离子发射光谱法测定了经硫磺处理的钙的含量。同I对Piippanen等【35】该法对镍铬铁合金中的硼和硅进行了测定，获得了满意的结果。Grotti等【361还利用多波长数据线性回归分析法结合石墨炉原子吸收光谱法测定了锰的含量，结果令人满意。Kokaly等I37】还利用多波长数据线性回归分析法结合光度法对金箔进行了测定。3导数技术(Derivativetechniqu曲将导数技术用于光谱数据的处理，可在一定程度上消除干扰组分的影响，提高测定的灵敏度。最简单的导数光度法是将光度量测值对波长九求导数，然后将选定波长下(零交点，zeroing-crossing)的微分信号值对浓度进行回归或简单作图，实现对待测组分浓度的测定。其中的一阶导数法，二阶导数法，三阶导数法和四阶导数法均被应用于混合组分的分析测定。Shah等1381用一阶导数光谱法测定了药片中盐酸奈必洛尔和氢氯噻嗪的含量，并用高效液相色谱法进行比较，结果表示两者没有显著性差异。AIKhalidi等【391还成功将该方法应用于药片中的瑞格列奈含量的测定。daSilva等【40】则用一阶导数结合紫外光度法对壳聚糖中的脱乙酰度进行了测定，获得了满意的结果，Aguerssif等【4l】将一阶导数分光光度法结合偏最小二乘法应用到血液透析病人中铁和铝含量的测定，结果令人满意。Roohpalva／"等[421则利用一阶导数紫外分光光度法结合H点标准加入法直接同时测定植物中的镍和铜，Meng等【43】也用一阶导数光谱法测定了药物中维生2 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用素C的含量。Shirkhedkar等Ⅲ1成功利用零阶和一阶导数光谱法测定药片中替诺福韦的含量，Gomes掣451将该法应用于糖衣片中罗格列酮含量的测定，都获得了满意的结果。E1．Sayed等【46】采用活性炭结合一阶导数光谱法对浓缩后的痕量的放射性元素铀进行了定量测定，Kaur等1471用显色剂吗啉荒酸吗啉结合一阶导数光谱法同时测定金属离子钴和镍的含量，Toral等【48】利用二阶导数光谱法测定新型复方镇痛药盐酸曲马多和对乙酰氨基酚的含量。Khuhawar等14叫则用二阶导数光度法测定药物中微量的苯丙醇胺，Eskandari等15叫利用零交点二阶导数结合紫外光度法测定了微胶束中金属离子钯和镍的含量，为适应快速检测的需要，提供了一种方便的测定方法。同时利用该法成功的测定了在十二烷基硫酸钠介质中的金属离子钯和钴的含量【511。Li等【52J则用二阶导数分光光度法结合峰面积法测定合金中微量的亚铁、铜和钴的含量。Taher等【53】利用三阶导数分光光度法结合锌试剂测定了痕量的金属离子钯，同时还用该法结合l，2．对二苯酚．3，5．二磺酸成功的测定了痕量的钼1541，用离子对试剂对痕量的钒和铜进行预浓缩处理再进行了定量的测定ps，56】，获得了满意的结果。Vojkovic等【57】采用三阶导数光谱法结合3．羟基．2．甲基．1．苯基-4．毗啶酮配体测定了金属混合物中钯和金的含量。Toral等【58l用三阶导数光谱法测定了金属离子铁和铜的含量，Morelli等【5圳利用四阶导数光谱法测定D．内酰胺类抗生素的含量，Luthi-Peng等㈣】采用四阶导数光谱法测定牛奶中的蛋白质和酪蛋白的含量。Bhalotra等161I用1．2．嚷唑偶氮．2．萘酚作为试剂，四笨硼铵作为萘的支持吸附剂结合四阶导数光谱法对多种实际样，例如合金、环境和药物中痕量的锌进行了测定，同时Pancras等f621用2．(5．溴．2吡啶偶氮)．2．二乙氨基酚作为试剂，采用四阶导数光谱法测定了合金和合成样的铀的含量，均获得令人满意的结果。Archontaki等【63J利用四阶导数光谱法研究了普拉西泮在酸性条件下降解的动力学行为并用高效液相色谱法进行了定量测定。4因子分析法(Factoranalysis)因子分析的实质是基于原始数据的相互关系，借助数学方法将一组包含众多关系的复杂的变量分解为少量因子，在尽量不减少原始数据信息的前提下，用少数几个主因子去代替数目较多的有一定联系的原始变量，从而达到揭示原始变量之间的内在联系。因子分析的关键在于判断因子数目而提出的各项指标及目标检测的方法，对此，梁逸曾等【，】曾作过较详细的研究。利用秩消因子分析法，Niazi等阳】对存在于多种胶束介质中的几种指示剂的酸解常数进行了研究，Zhu等【65】根据动力学数据用利用秩消因子分析法同时测定了反应的级数和速率常数。Hua等惭】则用因子分析法测定了痕量的六价金属离子铬。采用迭代目标转换因子分析法，刘德龙等【67】基于铬天青S．CTMAB与Fe3+、舢¨离子的显色体系中两组分吸收光谱灵敏度高及选择性差的特点，首先根据主因子分析对未知样品进行组分数估计，然后构造列空间正交投影矩阵，以体系中可能存在组分的光谱向量为待检验光谱，确定试样的真实组成从而完成定性分析。然后以构成的行空间正交投影矩阵对浓度矩阵进行迭代运算而完成定量分析。本方法对人工合成样及实际钐铕钆富集物样品的分析均取得了满意结果。利用目标因子分析紫外可见分光光度法，Zhang等[68】对四组分复方药物体系进行了定量测定，结果表明，配伍后各组分的紫外吸收光谱具有良好的加和性，期间还同时讨论了波长范围，波长间隔对测定结果的影响。用平行因子分析分光光度法，Moros等【69】还对醋酸酸解度进行过测定。delaPena等170】对人体尿液中的柳珊瑚酸和抗炎酸进行了同时测定。Ghasemi等⋯利用平行因子分析分光光度法同时测定了维生素B类物质，结果令人满意。Olivieri等[721用四维的荧光发射激发动力学数据，结合平行因子分析法和三线性最小二乘法同时测定了人体尿液中的甲胺喋呤和甲酰四氢叶酸。Liu等【73l用改进的目标因子分析法同时测定四种除草剂，都获得了满意的结果。倪永年等【74】曾利用多元线性回归法、主成分分析法、偏最小二乘法和目标因子3 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用分析法测定了柠檬黄、日落黄、胭脂红、苋菜红和亮蓝五种食用色素，结果表明，目标转换因子分析法比其它方法更为优越。5基于因子分析的多元校正法(Multivariatecalibrationapproachesbasedonfactoranalysis)在多组分同时测定中，使用多元线性回归模型时，由于多组分间相互干扰和测量通道之间的相关性，常常导致校正模型出现“病态”矩阵，致使多组分同时测定不能准确进行。为了解决这一问题，化学计量学工作者们提出了一些改进的多变量校正方法，其中最主要的是偏最小二乘法和主成分分析法这二种基于因子分析的校正方法。主成分回归(PCR)㈣和偏最小二乘法(PLS)176,771是基于因子分析的强大的多元统计方法，与CLS方法相同，它们也是全波谱分析方法并且已经成功地应用于多组分动力学分析，它们也假设波谱信号强度与待测组分之间存在线性关系，且可以通过一组校正样品来确立它们各自的校正模型，然后未知样品中各组分浓度可通过未知样品的波谱经过确立的模型解析得到。这两种方法的应用比较灵活，由于它们能够抗干扰且能够在一定程度上消除噪音，所以不需要对样品中各组分有非常清楚的了解就能解析混合物中各组分。这两种方法共同点在于它们都需要对波谱信号矩阵进行主成分分解。而不同之处在于PLS方法还需要对浓度矩阵进行分解。(一)主成份分析法(Principalcomponentregression)主成份分析法是对响应矩阵进行主因子分析，从较多的因子中提取若干个主要因子，然后将提取主因子后所得的特征响应矩阵对浓度进行回归。这样可以既消除部分误差的对测定的影响(原始响应矩阵既包含分析组分的贡献也包含误差的贡献)，同时还能克服矩阵相关问题给多组分同时测定带来的局限，从而改善预报的准确度。Berzas等【78l则将主成分分析法应用于苋菜红、胭脂红4R、阿洛那红的同时测定，同时还对柠檬黄，亮蓝和靛红进行过分析测定I_79l。Concepcion等180J将主成分分析法用于对人工合成牙齿中多种成分的测定，并结合各种组分对人工牙齿性能的影响，得出了最优的组分比类。将主成分分析首次用于药物的含量测定。Palabiyik等【8l】采用紫外分光光度法同时测定了硫酸伪麻黄碱，马莱酸右旋溴苯吡胺的含量。其结果明显优于最小二乘法。Zarei等【82】根据Fe(H)和Fe(III)与1，10．邻菲咯琳和硫氰酸盐的显色反应的速率差别的特点，结合主成分分析法同时测定药物中的金属铁离子。Bories等【83】将主成分分析法应用于药物中光谱性质非常相似的苯巴比妥、苯妥英和甲基苯巴比妥三组份的测定，取得了满意的效果。Otsuka等惮】利用主成分分析法结合傅立叶变换近红外光谱对非那西汀药物粉末进行定量测定，结果令人满意。Cabanillas等f85】则用主成分分析法和人工神经网络法结合方波伏安法对萘啶酮酸及其降解产物进行测定，其结果明显优于经典最小二乘法。Fraga等186l利用主成分分析法结合脉冲极谱法对药物卡托普利实行了定量测定，与常规的要排除溶液中的氧气的测定方法，此方法更为简便准确。在催化领域，顾志澄【871、朱仲良f881等提出了反应速率谱图，类似于光谱测定中共存多组分的谱线，混合组分的反应速率谱图由各催化剂相互独立的谱图合成，·可用主成分回归对催化剂浓度进行回归解析，并用交叉验证法确定主成分数。齐正保等捧9】用主成分回归和偏最小二乘法结合速差动力学分光光度法同时测定盐酸氯丙嗪和盐酸异丙嗪，此外，倪永年等陪93】还将多元校正方法(如：经典最小二乘法、偏最dx-乘法和主成分回归法)和人工神经网络方法(反传．人工神经网络、径向基函数．人工神经网络和主成分．径向基函数．人工神经网络)进行比较选择最优的方法应用到三种还原糖体系、碘酸根和高碘酸根体系、西维因和肟硫磷体系、对乙酰氨基苯酚和苯巴比妥体系。4 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用(二)偏最小二乘法(Partialleastsquares)偏最小二乘法在分析中的应用始于七十年代末【94’951，与主成分不同的是，它不仅对响应矩阵进行分解提起主因子，而且还对浓度矩阵进行主因子提起，正因如此，它具有比主成分分析更强的信息提供能力。可以不需要单个纯组分信息就能对混合物重叠谱图进行解析，对于解决痕量分析中的基体效应，以及主成份分析模型中没有充分利用标准试样中的浓度信息等问题具有特殊的意义。现已逐渐成为化学计量学中最受推崇的多变量校正方法。王镇浦等【961曾就其在分析化学中的应用作过综述。李华等【97】将该法应用于对环境中的邻硝基苯酚、间硝基苯酚和对硝基苯酚三组分的同时测定。倪永年等【98】则将其用于四组分的同时测定，对模拟水样和环境水样中的苯酚、邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚进行过定量分析。弓晓峰等阳】将偏最小二乘法与同步荧光扫描技术相结合，对含维生素B。、B2和B6的混合物进行了同时测定。Niazi等11001用偏最dx-乘法结合硫代米蚩酮同时测定汞和钯。Font等110l】用偏最小二乘法结合紫外分光光度法学同时测定镉和铅。Gareia等【l02】用偏最d,--乘法结合速差动力学分光光度法同时测定半胱氨酸、甲硫氨酸和高半胱氨酸，Latorre等11031也用偏最小二乘法结合毛细管电泳法同时测定多种光谱性质相似的氨基酸。Cozzolino等l104I用偏最dx-乘法结合近红外光谱法同时酒中的多种金属元素，获得满意的结果，说明偏最小二乘法能很好的解析一些有关近红外光谱的复杂的体系，同时还用该法对鱼肝油里的游离脂肪酸进行了研究11051。类似的研究还有Szydlowska-Czerniak等Il叫用傅立叶变化对菜籽油中的磷脂的中红外光谱进行了很好的解析。Coseione等11071根据二甲酚橙与金属离子铝和铁的显色反应的特点，利用偏最小二乘法对其解析进行定量测定，结果令人满意，同时Madrakian掣108】也用该法对金属铝和铍进行了研究。Ostra等11091先用相应曲面设计优化实验条件，然后利用偏最小二乘法结合速差动力学分光光度法先后同时测定莠去津和甲草胺，莠去津和灭草松。Amigo等【¨o’11¨首次推荐一种混合硬软模型多元曲线解析．交替最小二乘法解析同时测定黄嘌呤、次黄嘌呤和尿酸混合物，并详细地讨论此法的应用和优势。利用稠环芳烃的在紫外激发下能发出荧光的性质，张军延等【I他l对稠环芳烃多组分进行过测定。Liu等1113J用偏最小二乘法对复方阿司匹林片剂中的阿司匹林、非那西丁和咖啡因进行测定。若因变量和自变量不完全成线性关系，用传统的偏最d,-．乘法则会带来一定的偏差，Wold等{1141提出了一种非线性偏最小二乘模型。利用非线性偏最d,-乘法，郭寅龙等【l”l对速效伤风胶囊中的扑热息痛、咖啡因、扑尔敏和人工牛黄四组分进行测定，结果明显好于传统偏最小二乘法。6卡尔曼滤波(Kaimanfilter)卡尔曼滤波【1161是利用状态转移方程和量测方程来完整地描述一个线性动态过程，它是一种最优递推形式的计算方法，是对复杂体系的吸光度数据进行递推计算，逐步修正计算结果，当计算的浓度结果趋于收敛时，停止计算。卡尔曼滤波可解决线性参数统计的估计问题，消除背景噪音与干扰，获得真实信号与参数估值。它要求预知各个干扰组分的纯波谱，且各组分间的吸光度应基本符合加和性质。由于它是一种递推式的计算方法，不需要同时采用全波谱或全时域的测量数据，因此特别适用于实时分析和在线分析。1979年，Poulisset’17】首先将卡尔曼滤波理论用于多组份体系的吸收光谱分析，在我国，刘信安等【118】和李志良等【¨91曾对其在分光光度多组分中的应用进行过研究。曾鸽鸣等【1201则对Kalman滤波法在荧光、紫外、导数技术与同步光谱中的应用进行过较为系统的阐述。韩荣江等11211通过构造氨基酸三组分量测模型，采用卡尔曼滤波分光光度法对光谱严重重叠的可能含组氨酸、色氨酸和酪氨酸的混合物进行了同时测定，表明，卡尔曼滤波法能从量测信号中滤除噪声，分辨重叠光5 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用谱，充当了特殊的数学过滤器，尤其适合光谱严重重叠的多组分混合物。卡尔曼滤波还被用于化学发光．速差动力学同时测定两组分铌和钽01221以及分光光度一速差动力学同时测定维生素C、柠檬酸盐和草酸盐混合体系m3I。Quencer等¨24’1251将非线性扩展卡尔曼滤波用于多波长下的动力学光谱数据，考察了随机噪音和速率常数变动及其它因素对滤波的影响，实验证明扩展卡尔曼滤波是多组分动力学分析的一个有力数据处理工具。卡尔曼滤波还被用于有机反应动力学研究‘1261。7人工神经网络(Artificalneuralnetwork)一般来说，常用的多元校正法是建立在线性模型基础上，它对解决非线性校正问题有一定的困难，在实际问题中，由于体系中各组分的相互作用，仪器的固有噪音及基线漂移等原因，便得非线性情况普遍存在。前文所提的非线性偏最小二乘法，是用非线性模型去描述非线性体系的。而人工神经网络是模拟人脑结构而构筑起来的具有自适应、自组织、自学习能力的人工智能模型。现以用于化学模型识、测量信号处理、实验条件优化、实验过程控制等研究领域，其原理见文献【l27J。由于人工神经网络是由大量神经元组成的一个非线性动态系统，尤其适合处理具有不确定关系的化学测量数据，而动力学分析是一种测量动态过程的分析方法，各组分反应速率受到众多实验条件影响，对于各种多元校正方法所基于的模型有着或多或少的偏差。人工神经网络在不预知速率常数及非严格遵循校正模型的情况下，对线性及非线性的动力学模型有着很强的解析能力。八十年代，Hopfield等【128．坨9】的联想记忆网络模式、制约优化网络模型以及Rumelhart等【1301的多层前传网络误差反传算法算法等为代表的一批优秀网络模型的出BP现，掀起了人工神经网络研究的热潮。在我国九十年代初，出现了大批介绍人工神经网络的教材【13卜’3引。在实际应用中的大部分的神经网络模型，一般采用误差反向传播人工神经网络和径向基人工神经网络。利用人工神经网络中的误差反传算法，曾鸽鸣等【134】在紫外光谱区对多组分芳香族体系即苯酚、苯胺、a．萘胺、间二硝基苯和对氧基苯甲醛进行分析，成功地测定了混合体系中各组分含量。Long等【l”悃误差反传算法的三层神经网络测定了二组分的苄基醇混合物，这二个组份在紫外光谱中有明显的非线性关系，结果优于偏最小二乘法和主成份分析法。刘平等【136】将反传人工神经网络应用于多元非线性荧光校正问题，完成了罗丹明、丁基罗丹明、曙光红BB的三组分的测定，文中还定义了逼近度，并用于控制人工神经网络训练中的过拟合现象。而利用径向基人工神经网络法，倪永年等【I3‘7】对在紫外光谱区有吸收的四种食品添加剂麦芽酚、乙基麦芽酚、香兰素和乙基香兰素进行分析，得到满意的结果。同时还利用动力学分光光度法同时测定葡萄糖、蔗糖和果糖【l38l，同样得到满意的结果。Hasani等【139】用人工神经网络法对氨基乙酸和赖氨酸进行了速差动力学同时测定，并与偏最小二乘法进行了比较，结果表明人工神经网络对速率常数K的变动有较好的校正作用，可用于速率常数较接近的动力学多组分体系，同时他还利用此法实现了对四种酚类物质(苯酚，2．氯苯酚，3．氯苯酚和4．氯苯酚)的同时测定【1捌。Safari等【14l"142l利用主成分一反传．人工神经网络结合动力学分光光度法同时测定亚硫酸根离子和硫离子，并详细地探讨了各个参数对此网络对待测组分的预报结果影响。此外还利用此法实现了对钒和铁的同时测定。Absalan等[143]亦利用反传．人工神经网络法结合催化动力学分光光度法实现了在碲的干扰下对硒的测定。申金山等11441利用反传．人工神经网络结合诱导动力学分光光度法实现了对铁和锑的同时测定。何池洋等【¨5J利用反传．人工神经网络结合催化动力学分光光度法实现了对铜和铁的同时测定。Khanehi等【l删利用反传．人工神经网络和偏最小二乘法结合速差动力学分光光度法实现了对咖啡因和可可碱的同时测定，并详细地探讨了这两种化学计量学方法对同时动力学测定的影响。Safari等【1471主成分．反传．人工神经网络技术用于假一级反应体系的计算，从而实现对钴和钒的同时测定。该法用主成分分析提取信息作为人工神经网络的输入信号，在不损失原有信息的情况下缩短了网络的6 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用训练时间。Abbaspour等fJ481用主成分．反传．人工神经网络法结合速差动力学分光光度法同时测定L．半胱氨酸和高半胱氨酸，同时还利用此法实现了对锆和铪的同时测定【1491。Khayamian等【1501利用主成分．反传．人工神经网络法结合催化动力学分光光度法同时测定Os(VIII)和Ru(IV)。Ensafi等【1”1首次将主成分．小波人工神经网络引入速差动力学分析中，实现了对硫氰酸根离子和硫离子的同时测定，同时详细地探讨了不同的主成分的选取方法(特征值排列法和相关排列法)和输出层的节点数的选取方法(一个节点和所有的节点)对测定的影响。Magni等【l52】利用停留技术结合反传．人工神经网络法实现了动力学分光光度法同时测定铜和镍。Jimenez-Prieto等【1”】利用连续试剂加入技术和分批加入技术结合反传．人工神经网络法实现了动力学分光光度法同时测定L．半胱氨酸、N．乙酰基．半胱氨酸和DL．高半胱氨酸，并详细地探讨了两种加入技术对测定的影响。Chamsaz等【154】利用反传．人工神经网络法、径向基人工神经网络结合偏最小二乘法同时测定多种多巴类精神药物，获得满意的结果。8其它化学计量学方法近年来，一种被称为小波变换的数学理论和方法成为众多学科关注的焦点，小波变换具有很强的信号分离能力，很容易把随机噪音从信号中分离出来，从而提高信号的信噪比，在分析化学领域中，小波分析逐渐应用于去噪与平滑，数据压缩等方面。Ren等[155】曾对小波分析理论基于人工神经网络及其解析重叠光谱分析中的应用进行了综述。Depczynski等【l56】也对小波分析进行了一般描述，综述了化学计量学在的小波分析中的新方法，并展望了小波分析在分析化学计量学中的应用前景。Dine等11571把小波变换引入到定量分析中，提出了基于小波变换平滑主成分分析法，该算法既保留普通主成分分析的正交分解，又具备了小波变换的信号分离能力，模拟数据和实验数据的结果表明，算法具有从低信噪比的数据中提取出有用信息，并提高信号的信噪比。Gao等【158】将其用于酪氨酸，二羟基苯丙氨酸和色氨酸的紫外光谱识别。结果表明，小波神经网络对于光谱间的细微结构差别具有很好的识别能力。程翼宇等【I”】通过将小波分解滤噪与特征信息提取相结合，提出一类新的多元光度分析算法．小波基主成分分析方法，该法可(PCRW)有效地减小主成分向量残留噪声所引起误差，显著提高多元校正准确性，并将其用于分析氯霉素、醋酸地塞米松、尼泊金乙脂体系。Ehrentreieh等【I删对小波分析的算法进行了改进，提出了适用于在线信号处理的在线小波分析算法，并为重叠分析化学信号的在线解析提供了计算最佳分解尺度的计算公式。通过对重叠色谱信号和电化学信号的在线处理，在最佳分解尺度计算公式的帮助下，在线小波分析可以快速而方便地对分析仪器给出的分析化学信号进行在线解析，解析的结果能够保持原有的线性关系，可用于重叠信号中组分的定性、定量分析。遗传算法是基于自然界生物进化的基本法进而发展起来的一类新算法，在优化过程中，它无需体系的先验知识，能在许多局部较优中找到全局最优点，是一种全局最优化方法，由于它能有效地处理复杂的非线性问题，在分析化学领域已经有多方面应用，Satyanarayana等ll611和Jalah-Heravi等[162]都曾介绍了遗传算法的原理及其在分析化学等方面的若干应用。何梅等【163I将数值遗传算法同非线性结合，改进和PLS完善了非线性，构造了可以处理多种非线性函数关系的算法，用于解决复杂的结构与性PLS能间的相互关系。杨兵等【j删利用遗传．因子分析光度法对地质样品中15个稀土元素进行了同时测定，遗传因子分析方法(GFA)综合了遗传算法(GA)和迭代目标因子分析法(FA)的优点，不仅实现了校准模型的动态化，而且解决了多组分同时测定时收敛滞缓的问题，提高了分析结果的准确度。免疫算法也是一种新型的数据分析方法，它是通过对生物免疫系统和免疫机制的模拟，提出的一种新型信号拟合算法。该算法根据所提供的标样信息对重叠的分析化学信号进行拟合，从重7 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用叠信号中提取单一组分的信息，从而实现多组分混合信号的解析。对模拟信号和实验信号的处理结果1165]表明，该方法可方便地用于多组分重叠色谱信号的解析。将不同的化学计量学方法相结合，对现有的多组分分析方法进行改进，保留各自原有的优点，也是多组分分析法发展的一个明显的方向。倪永年等‘166I就曾采用傅里叶变换法处理酚类混合物的吸光度数据，先滤去较高频率的噪音，然后再用偏最小二乘法处理。9结束语速差动力学分析法虽然可以解决许多热力学分析方法所不能解决的问题，但其实验条件较为复杂，影响的因素也较多。纵观该领域的研究情况，可以看出，建立在最小二乘法基础上的动力学分析法由于其原理较为简单和容易理解，仍然得到广泛的应用。因子分析和基于因子分析的主成分分析法与偏最dx-乘法因其具有更强的解析能力，逐渐得到推广。在对非线性关系的多组分分析体系中，人工神经网络逐渐被人们用来解决实际问题。一些较为新型的分析方法诸如小波变换法和遗传算法也相继被人们应用。同时必须认识到，没有一种方法能解决实际工作中的所有问题，每种方法都有其局限性，为了充分利用不同化学计量学多组分分析法的优点，往往将两种或两种以上的计量学方法进行组合，利用各自的优点而尽量避开它们的不足之处，形成一系列新的动力学分析方法，这正是化学计量学多组分分析发展的一个方向。从上可知，化学计量学用于速差动力学多组分分析，既可推动速差动力学分析的进一步发展，也使化学计量学的应用范围得以拓展。10参考文献【1】．【2】【3】【4】崔卉，梁逸曾，现代分析化学与化学计量学，分析化笋1996，24(8)，974．980．梁逸曾，自毙等复杂多组纷分笏绣磊反真纪学≠墙学，爹菇长沙：湖南教育出版社，1996．俞汝勤，纪学计量学等礁长沙：湖南教育出版社，1991．高鸿，分析化学存驴诡北京：科学出版社，1991．【5】MiguelP．，Overviewofrecentexpertsystemapplicationsinanalyticalchemistry,CriticalReviews伽AnalyticalChemistry，1996，26(4)：219—237．[6】GloorA．，JunghansM．，6thChemometricsinAnalyticalChemistrySymposium,TrendsinAna纱ticalChemistry，1996，15(10)：vii·vii．[7】许禄，化学毒产量笋方茂北京：科学出版社，1991．【8】HaswellS．J．，WalmsleyA．D．，Chemometrics：theIssuesofMeasurementandModelling，AnalyticaChimicaActa，1999，400(1—3)：399-412．[9】王勇，张卓勇，刘思东，郭黎平，分析纪学手厅雠绔拦西窖缓分析化学，1998，2“9)：l146-1155．【10]汪尔康主编，2，膨绍的分析纪毙北京：科学出版社，1999．【1l】唐波，沈含熙，蔗蛊轮与化学矿署毙分析化学，1994，22(3)：301．307．[12】陆小华，纪学≠产量≠武汉：华中理工大学出版杜1997．【13】张大伦，多元线性回归同时分光光度法，武汉纪工学翟；言弓匈纭1998，20(1)：22．25．[14】MahmoudM．A．，PhaseIanalysisofmultiplelinearregressionprofiles，Communications加Statistics—SimulationandComputation，2008，37(1O)：2106-2130．051BautistaR．D．，AberasturiF．J．，JimenezA．I．，JimenezF．，Simultaneousspcctrophotomctricdeterminationofdrugsinpharmaceuticalpreparationsusingmultiplelinearregressionandpartialleast-squaresregression,calibrationandpredictionmethods，Talanta，1996，43(12)：2107—2115．[16】BautistaR．D．，JimenezA．1．，JimeneZ．F．，AriasJ．J．，Simultaneousdeterminationofdiazepamandpyridoxineinsyntheticmixturesandpharmaceuticalformulationsusinggraphicalandmultivariatecalibration-predictionmethods，JournalofPharmaceuticalandBiomedical,1996，15(2)：183-192．8 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第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用【90】NiY．N．，HuangC．F．，KokotS．，Akineticspectrophotometricmethodforthedeterminationofternarymixturesofreducingsugarswiththeaidofartificialneuralnetworksandmultivariatecalibration,AnalyticaChimicaActa，2003，480(1)：53—65．【91】NiY．N．，WangY．，Applicationofchemometricmethodstothesimulmneouskineticspectrophotometricdeterminationofiodateandpedodatebasedoilconsecutivereactions，MicrochemicalJournal，2007，86(2)：216-226．【92】NiY．N．，CaoD．X．，KokotS．，Simultaneousenzymatickineticdeterminationofpesticides，carbarylandphoxim,withtheaidofchemometrics，AnalyticaChimicaActa，2007，588(1)：131-139．【93】NiY．N．，LiuC．，KokotS．，Simultaneouskineticspectrophotometricdeterminationofacetaminophenandphenobarbitalbyartificialneuralnetworksandpartialleastsquares，AnalyticaChimicaActa，2000，419(2)：185—196．【94】GerlachR．W．，KowalskiB．R．，WoldH．0．A．，Partialleast-squarespathmodellingwithlatentvariables，AnalyticaChimicaActa，1979，112(4)：417-421．【95】GeladiP．，KowalskiB．R．，Partialleastsquaresregression：amtonal，AnalyticaChimicaActa，1986，185(4)：1．17．【96】王镇浦，罗国安，偏最小二乘法(PLS)及其在分析化学中的应用，分析纪笋1989，17(7)：662-669．【97】李华，田敏，偏最小二乘．分光光度法同时测定邻硝基苯酚、间硝基苯酚和对硝基苯酚，分析纪髯1997，25(8)：992—998．【98】梁志华，倪永年，PLS．分光光度法同时测定苯酚、邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚，虏昌尢学鞫贸俾群绚，1997，21(2)：118—122．【99】弓晓峰，黄坚锋，偏最小二乘法用于同步荧光法同时测定维生素B1、维生素B2和维生素B6，分析化毙1994，22(9)：935·938．【100】NiaziA．，AziziA．，RarnezamM．，Simultaneousspectrophotometricdeterminationofmercuryandpalladium丽thThio-Michler’sKetoneusingpartialleastsquaresregressionandorthogonalsignalcorrection,SpectrochimicaActa只口盯彳?MolecularandBiomolecula，Spectroscopy，2008，7l(3)：1172-1177．【101】RafaelF．，DinorazV．，MercedesD．R．C．，AntonioD．H．B．，RosaM．，Fast,clean,low-costscreeningofcadmiumandleadinthemusselMytilusgalloprovincialisLmk．byvisiblespectroscopyandpartialleastsquaresregression,FoodChemistry,2007，105(2)：667-674．【102】Garcia＆，L6pez-CuetoG．，OstraM．，UbideC．，Multicomponentdeterminationsusingaddition-generatedreagentprofilesandpartialleastsquaresregression．AnalyticaChimicaActa，2005，535(1—2)：287—295．【103】Latorre＆M．，SaurinaJ．，CassouS．H．，DeterminationofaminoacidsinoverlappedcapiUaryelectrophoresispeaksbymeansofpartialleast-squaresregression,JournalofChromatographyA，2000，S71(1—2)：331·340．【104】CozzolinoD．，KwiatkowskiM．J．，DambergsILG．，CynkarW．U．，JanikL．J．，SkouromotmisG．，GishenM．，Analysisofelementsinwineusingnearinfraredspecffoscopyandpartialleastsquaresregression,Talanta，2008，74(4)：711-716．【105】CozzolinoD．，MurrayI．，threeA．，ScaifeJ．R．，Multivariatedeterminationoffreefattyacidsandmoistureinfishoilsbypartialleast-sqnaresregressionandnear·infraredspectroscopy，LWT-FoodScienceandTechnology，2005，38(8)：821-828．【106】Szydowska—CzemiakA．，M瓜spectroscopyandpartialleast-squaresregressionfordeterminationofphospholipidsinrapeseedoilsatvariousstagesoftechnologicalprocess，FoodChemistry,2007，105(3)：1179—1187．【107】Ren6eC．A．，JoaoC．D．A．，PoppiR．J．，MeiloC．，VanR．B．，M6nicaF．D．A．，MultivariatecalibrationappliedtoahighlyinterferingchemicalsystemThesimultaneousspectrophotometficdeterminationofalumimumandironinplantsusingxylenolorangeandpartialleast-squaresregression,AnalyticaChimicaActa，2000，423(1)：31-40．【108】MadrakianT．，AfkhamiA．，BorazjaniM．，BahramM．，Partialleast-squaresregressionforthesimultaneousdeterminationofaluminumandberylliumingeochemicalsamplesusingxylenolorange，SpectrochimicaActaPart爿?Molecula，．andBiomolecularSpectroscopy，2005，61(13一14)：2988-2994．【109】OstraM．，UbideC．，ZuriarrainJ．，Interferencemodeling，experimentaldesignandpre-concentrationstepsinvalidationofFeton’sreagentforpesticidedetermination,彳甩口6，f出口ChimicaActa，2007，584(1)：228·235． 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用【110】AmigoJ．M．，DeJuanA．，CoelloJ．，MaspochS．，Amixedhard-andsoft·modellingapproachforthequantitativedeterminationofoxipurinesanduricacidinhumanurille，AnalyticaChimicaActa，2006，567(2)：236．244．【111】AmigoJ．M．，DeJuanA．，CoelloJ．，MaspochS．，Amixedllard—andsoft-modellingapproachtostudyandmonitorenzymaticsystemsinbiologicalfluids，AnalyticaChimicaActa，2006，567(2)：245—254．【112】张军延，顾志澄，稠环芳烃的荧光光度法同时测定，分笏纪髯1991，19(12)：1379·1382．【113】LiuX．Z．，LiuS．S．，WuJ．F．，FangZ．L．，Simultaneousmonitoringofaspirinphenacetinandcaffeineincoupoundaspirintabletsusingasepuentialinjectiondrug—dissolutiontestingsystem州thpartialleastsquarescalibration,AnalyticaChimicaActa，1999，392(2)：273—281．【l14】WoldS．，Kettareh-woldN．，SkagerbergP．，Simultaneousmonitoringofaspirin,phenacetinandcaffeineincompoundaspirintabletsusingasequentialinjecfiondrug-dissolutiontestingsystem、析t11partialleastsquarescalibration,ChememtricsandIntelligentLaboratorySystem，1989，7(4)：53—61．f115】郭寅龙，相秉仁，安登魁，非线性偏最小二乘法在速效伤风胶囊紫外分光光度分析中的应用，分笏纪髯1992，20(7)：745-749．【116】宋文尧，张牙，卡尔量蘑况北京：科学出版社，1991．【117】张有为，维纺与卡参量游拨导尬北京：人民教育出版社，1980．【118】刘信安，石乐明，卡尔曼滤波在分光光度计联机系统中进行多组分同时定量分析的研究，分析纪芳1989，17(12)：1125—1127．【119】李志良，刘一鸣，卡尔曼滤波．分光光度法用于多组分分析，分斩：嬲况透掘1989，8(6)：38-43．【120】曾鸽鸣，李志良，Kalman滤波用于荧光、吸收、导数与同步光谱的研究，分搋影讲学撼1996，15(3)：12-16．【121】韩荣江，杨景和，卡尔曼滤波分光光度法同时测定多组分氨基酸混合物，曲矛疆蚕z：出学魇学撼1998，12(3)：8—12．【122】WangH．X．，LiJ．F．，ChenZ．X．，LiuM．Y．，WangH．Y．，Fastsimultaneousdeterminationofniobiumandtantalumbykalmanfilteranalysis谢thflowinjectionchemiluminescencemethod,AnalyticalSciences，2005，2l(9)：1051-1055．【123】SultanS．M．，WalmsleyA．D．，SimultaneouskineticmethodofthedeterminationofvitaminC，citrateandoxalateemployingtheKalmanfilter，Analyst,1997，122(12)：1601·1604．【124】QuencerB．M．，CrouchS．R．，Extendedkalmanfilterformultiwavelength,multicomponentkineticdeterminations，Analyst，1993，118(6)"695-701．[125]QuencerB．M．，CrouchS．R．，Multicomponentkineticdeterminationoflanthanides、析也stopped—flow,diode-arrayspectrophotometryandtheextendedkalmanfilter，AnalyticalChemistry，1994，6“4)：458-463．【126】张卓勇，刘思东，李保环，田尚衣，刘群，谢忠巍，卡尔曼滤波．分光光度法用于有机反应动力学研究，光学弓骘兕辔分毵1998，18(4)：468-471．【127】ZupanJ．，GasteigerJ．，Neuralnetworks·Anewmethodforsolvingchemicalproblemsorjustapassingphase，dnalyticaChimicaActa，1991，248(1)：】-30．【128】HoopfieldJ．J．，Neuralnetworksandphysicalsystemseithemergentcollectivecomputationalabilities，ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica，1982，79(3)：2554-2558．【129】HopfieldJ．J．，TankD．W．，Neuralcomputationofdecisionsinoptimizationproblems，BiologicalCybernetics，1985，52(4)：141-152．【130】RumelhartD．E．，MeCleellJ．L．，Paralleldistributedprocessing：explorationsinthemicrostructureofcognition．Vo，．J?foundations，Cambridge，M．A．，MITpress，1986．【131】张立明，久五矽经删络的撰型发舆Z!互属上海：复旦大学出版社，1992．【132】郑君里，杨行骏，久磁刀：施北京：高等教育出版社，1992．【133】程相君，秽经例：络发舆翻搠：北京：国防工业出版社，1995．【134】曾鸽鸣，李梦龙，神经网络与紫外光谱法同时测定芳香类化合物，分析科学弓些掘1996，12(2)：121-124．【135】LongJ．R．，GregoriousVn，GenperlineP．J．，Spectroscopiccalibrationandquantitationusingartificalneuralnetworks，AnalyticalChemistry,1990，62(16)：1791—1797．【136】刘平，梁逸曾，多元非线性荧光校正的人工神经网络方法，纪学学撼1997，55(4)：386-392． 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用【137】NiY．N．，ZhangG．W．，KokotS．，Simultaneousspectrophotometricdeterminationofmaltol，ethylmaltol，vanillinandethylvanillininfoodsbymultivariatecalibrationandartificialneuralnetworks，FoodChemistry，2005，89(3)：465-473．[138】NiY．N．，HuangC．F．，KokotS．，AkineticspectrophotometricmethodforthedeterminationofternarymixtIlI℃sofreducingsugarswiththeaidofartificialneuralnetworksandmultivariatecalibration,AnalyticaChimicaActa，2003，480(1)：53-65．【139】HasaniM．，YaghoubiL．，AbdollahiH．，Akineticspectrophotometricmethodforsimultaneousdeterminationofglycineandlysinebyartificialneuralnetworks，AnayticalBiochemistry，2007，365(1)：74—81．【140】HasaniM．，MoloudiM．，Applicationofprincipalcomponent—artificialneuralnetworkmodelsforsimultaneousdeterminationofphenoliccompoundsbyakineticspectrophotometricmethod,JournalofHazardousMaterials，2008，157(1)：161-169【141】SafaviA．，MoradlouO．，MaesumS．，Simultaneouskineticdeterminationofsulfiteandsulfideusingartificialneuralnetworks，Talanta，2004，62(1)：51—56．[142】SafaviA．，AbsalanG．，MaesumS．，Simultaneousdeterminationofv(rv)andFe(II)ascatalystusing‘"neuralnetworks”throughasinglecatalytickineticrun,AnalyticaChimicaActa，2001，432(2)：229—223．【143】AbsalanG．，SafaviA．，MaesurnS．，Applicationofartificialneuralnetworksasatechniqueforinterferenceremoval：kinetic．spectrophotmetricdeterminationoftracea瑚u玎tsofSe(IV)inthepresenceofTe(IV)．Talanta，2001，55(6)：1227—1233．【144】申金山，张新申，陈荣义，李树伟，人工神经网络催化动力学光度法同时测定铁和锑，分析纪髯2004，32(4)：497-499．【145】何池洋，吴根华，程琼，陈有存，催化动力学分光光度法同时测定铜和铁，光学号骘老辔分褫2004，24(4)：730—732．【146】KhanchiA．R．，MahaniM．K．，HajihosseiniM．，MaraghehM．G．，ChaloosiM．，BaniF．，SimultaneousspectrophotometricdeterminationofcaffeineandtheobromineinIranianteabyartificialneuralnetworksanditscomparisonwithPLS，FoodChemistry，2007，103(3)：1062—1068．[147】SafaviA．，AbdollahiH．，NczhadM．R．H．，ArtificialneuralnetworksforsimultaneousspectrophotomelricdifferentialkineticdeterminationofCo(II)andV(IV)，Talanta，2003，59(3)：515-523．【148】AbbaspourA．，MtrzajaniR．，IndirectsimultaneouskineticdeterminationofL·cysteineandhomocysteinebyANNs，Anal)’ticalLetters，2006，39(4)：791-807．【149】AbbaspourA．，BaramakehL．，Applicationofprinciplecomponentanalysis-artificialneuralnetworkforsimultaneousdeterminationofzirconiumandhafniuminrealsamples，SpectrochimicaAetaPartA：MolecularandBiomolecularSpectroscopy,2006，“(2)：477-482D501KhayamianT．，EmafiA．A．，AtabatiM．，SimultaneousdeterminationofOs(Vln3andRu(IV)ascatalysisthroughasinglecatalytickineticrunusingprincipalcomponentartificialneuralnetwork,AnalyticalLetters，2002，35(12)：2039-2052．’【151】EnsafiA．A．，KhayamianT．，TabarakiR．，Simultaneouskineticdeterminationofthiocyanateandsulfdeusingeigenvaluerankingandcorrelationrankinginprincipalcomponentwaveletneuralnetwork,Talanta，2001，71(5)：2021-2028．【152】MagniD．M．，OlivieriA．C．，BonivardiA．L．，Artificialneuralnetworksstudyofthecatalyticreductionofresazurm：stopped—flowinjectionkinetic-spectrophotometricdeterminationofCu(II)andNi(II)，AnalyticaChimicaActa，2005，528(2)：275—284．【153】Jimenez—PrietoR．，SilvaM．，Thecontinuous—addition-of-reagenttechniqueasaneffectivetoolforenhancingkinetic—basedmulticomponentdeterminationsusingcomputationalneuralnetworks，AnalyticaChimicaActa，1999，389(1·3)：13l-139．【154】Cha／nsazM．，SafaviaA．，FadaeeJ．，Simultaneouskinetic-spectrophotometricdeterminationofcarbidopa,levodopaandmethyldopainthepresenceofcitratewiththeaidofmultivariatecalibrationandartificialneuralnetworks，AnalyticaChimicaActa，2007，603(2)：140-146．【155】RenS．X．，GaoL．，Applicationofawaveletpackettransformbasedradialbasisfunctionneuralnetworktoanalyzeoverlappingspectra．ClSP2008：FirstInternationalCongressonImageandSignalProcessing，5：228．232． 第一章速差动力学分光光度法结合化学计量学方法在食品、药物和环境中的应用【156】DepczynskiU．，JetterK．，MoltK．，NiemollerA．，ThefastwavelettransformoncompactintervalsasatoolinchcmometricsII．Boundaryeffects，denoisingandcompression．ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，1999，49(2)：151—161．【157]DineE．，OzdemirA．，BaleanuD．，TasK．，Wavelettransform诵thchemometricstechniquesforquantitativemultiresolutionanalysisofaternarymixtureconsistingofparacetamol，ascorbicacidandacetylsalicylicacidineffervescenttablets．RevismDeChortle，2006，57(5)：505—510．【158】GaoL．，RenS．X．，Quantitativedeterminationofthemulticomponents研thoverlappingultravioletspectrausingwavelet—packedlxamformandpartialleastsquares．JournalofAutomatedMethod＆ManagementinChemistry,2006，86989．(articlenumbeO．【159】程翼宇，方慧生，一类用于多元光度分析的小波基主成分分析法，分析纪学1999，27(2)：170—173．【160】EhrentreichF．，Wavelettransformapplicationsinanalyticalchemistry．AnalyticalandBioanalyticalChemistry，2002，372(1)：115—121．[161】SatyanarayanaD．，KannanK．，ManavalanR．，Geneticalgorithmoptimizedneuralnetworksensembleascalibrationmodelforsimultaneousspectrophotometricestimationofatenololandlosartanpotassiumintablets．SouthAfricanJournalofChemistry-Suid-Afrikaanserydskrif所，．ChemfP，2006，59：3一11．【162】Jalah-HeraviM．，KyaniA．，Applicationofgeneticalgorithm—kernelpartialleastsquareasanovelnonlinearfeatureselectionmethod：ActivityofcarbonicanhydraseIIinhibitors．EuropeanJournalofMedicinalChemistry，2007，42(5)：649—659．【163】何梅，李通化，用数值遗传算法改进非线性PLS法进行构效关系研究，序警学!兹化笋学掘1997，18(6)：854．859．【164】杨兵，王洪艳，遗传一因子分析光度法用于地质样品中15个稀土元素同时测定的研究，分析游星墟2002，2l(2)：53·56．【165】邵学广，陈宗海，一种新型的信号拟合方法一免疫算法，分析化髯2000，28(2)：152．155．【166】倪永年，梁志华．傅里叶变换．偏最d,-乘法用于酚类多组分同时测定．i≯-g祝与应漏乃艺毙2000，17(1)：101．102． 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量第二章化学计量学一动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量1引言本药品是半合成抗生素头孢氨苄(cephalexin)与甲氧苄啶(trimethoprim)的复方制剂。头孢氨苄(结构式见表1)属第一代头孢菌素，它改善了对革兰氏阴性菌细胞壁的穿透能力，减小了结合蛋白的亲和性。显示出较强的广谱抗菌活性，抗菌谱与头孢噻吩相仿，但其抗菌活性较后者为差，适用于敏感菌所致的急性扁桃体炎、咽喉炎、中耳炎、鼻窦炎、支气管炎、肺炎等呼吸道感染、尿路感染及皮肤软组织感染等。甲氧苄啶(结构式见表1)属抑菌剂，为亲脂性弱碱，化学结构属乙胺嘧啶类。其对大肠埃希菌、克雷伯菌属、奇异变形杆菌、沙门菌属、志贺菌属均具有抗菌活性，对肺炎链球菌、淋病奈瑟菌、脑膜炎奈瑟菌的抗菌作用不明显，对铜绿假单胞菌无作用。本药品作用机制为干扰细菌的叶酸代谢。主要为选择性抑制细菌的二氢叶酸还原酶的活性，使二氢叶酸不能还原为四氧叶酸，而合成叶酸是核酸生物合成的主要组成部分，因此本药品阻止了细菌核酸和蛋白质的合成。两种药物配伍，可大大提高抗菌能力，延缓耐药性产出，降低服用剂量。目前报道的测定方法有荧光法【卜31、流动注射分析法降7】、毛细管区带电泳法【8。01、电化学分析法[11-151、液相色谱法【№201、反相液相色谱法[21-251和色谱质谱联用法[26-29I。然而，这些方法常常需要样品耗时的预处理步骤或不够灵敏[30-321。速差动力学方法也许是解决这一问题的较好的方法，用动力学分光光度法同时测定这两种化合物还未见报道。速差动力学方法是一种基于化学性质相似的两种或多种待测组分与同一种试剂发生反应的速率差别来进行测定的方法【331。所得的数据用化学计量学方法处理，这样与常规的动力学数据处理方法相比，可以不需严格地符合动力学的模型[34．35】。表1头孢氨苄与甲氧苄啶的化学结构反应是基于在硫酸介质中，硫酸铈铵氧化头孢氨苄和甲氧苄啶两者的速率差异，详细研究了该反应的最佳条件，探讨了各组分的动力学差异对多组分同时测定的影响。同时，用各种化学计量学方法如：主成分回归法(PCR)、偏最小二乘法(PLS)和径向基人工神经网络(RaV．ANN)对动力学数据进行解析，结果表明：偏最小二乘法(PLS)要优于主成分回归法(PCR)和径向基人工神经网络(RBF．ANN)。将本法应用于药物和人尿中头孢氨苄和甲氧苄啶的测定，测定结果与高效液相色谱法(HPLC)所获得的结果进行比较，结果显示两者之间无显著性差异。17 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量2速差动力学测定法原理速差动力学分析法是基于各组分于同一试剂反应时的速率差异，实现性质相似的多组分物质同时测定。当n个待测组分与同一试剂R反应，生成同一产物时，在试剂过量时反应为假一级，其速率方程可表示为-dca／dt=klcn+k2c2t+盘勋r+⋯+屯Caf(1)式中：伽为试剂浓度，厶，为组分n在t时间点时的浓度，毛为组分n的反应速率常数。对于褪色反应实验可以时间为变量，对式(1)进行积分，则其测量信号可表示为A，=A+蜀lc，+K2，‘：2+K3向+⋯十％tCn(2)式中：厩，表示组分n在t时间点的系数。岛表示为n的初始浓度。A表示试剂空白时的测量信号，可表示为：A=Kotco。若令Co=l则式(2)可表示为A，=Kot+局，，+K2tc2+K3tc3+⋯+瓦tCn(3)对于m组分混合样品可表示成矩阵形式：lAllA12⋯Al^lA2lA22⋯彳2^I；；【_彳，lA。2⋯彳。。其简化形式可写作：Amxn=cmx”l墨6+|，xnC12C22Cm2依据光谱测量信号A与待测物间的内在关系，法不经分离直接得出混合物中各组分浓度。KolKlIKnK∞K12K，2Ko．Kl。K加(4)可用基于因子分析的多元校正等化学计量学方3实验部分3．1主要仪器与试剂Agilent8453紫外可见分光光度计(美国，有恒温搅拌功能)；ZC．10型水浴恒温槽(宁波天恒仪器厂)；电动振荡gL(K苏省盐城市龙冈医疗器械厂)：微量进样器(量程分别为O．5．10肚L，5-50I-tL，20．200J_tL，100．10009L)，机械秒表；联想奔腾Ⅲ计算机。Agilent1100型高效液相色谱仪(配有在线真空脱气装置、四元泵、自动进样器、二极管陈列检测器)，Chemstation化学工作站，ZorbaxEclipseXDB-C18色谱柱(4．6x250mm，5／tm)，AgilentZorbax高压保护柱(C18，12．5mmx4．6mm，59m)，以上均为美国Agilent公司产品。柱温为室温，进样量为209L，流速为lmL／min，流动相由0．04molL以磷酸(75％)和甲醇(25％)组成，检测波长为240nm，头孢氨苄和甲氧苄的保留时间分别为12．22和15．35rain。头孢氨苄和甲氧苄啶标准溶液：用硫酸和冰醋酸(v：v=2：1)的混合溶剂分别配成250ragL。的贮备液。硫酸铈铵标准溶液：准确称取0．10009硫酸铈铵，用0．05toolL．1硫酸溶解后转移至100mL容量瓶并定容，配制成1．0mgmL"1。以上试剂均为分析纯，使用时按需要作适当的稀释。实验用水均为二次蒸馏水。3．2实验步骤用微量进样器准确移取一定量的头孢氨苄或甲氧苄啶溶液于lcm比色皿中，然后加入0．40mL0．05mol／L的硫酸和一定量的二次蒸馏水，使比色皿中溶液总体积为2．25mL，将比色皿置于光路中，在搅拌状态下于70。C中保温90s后迅速加入0．25mL1．0mgmLJ硫酸铈铵溶液(总体积18％％；％●印彩纠，_■1_■．．．，1 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量达到2．5mL)，开始计时，仪器自动扣除空白在312nm下进行动力学扫描(以蒸馏水做参比)。扫描时间间隔为3s，总反应时间为360s。整个反应在恒温和搅拌状态下进行，采集扣除空白后的测量数据，用MATLAB程序对所记录的数据进行计算。4结果与讨论4．1吸收光谱和动力学曲线在700C下，头孢氨苄和甲氧苄啶在酸性介质中与硫酸铈铵溶液反应的吸收光谱如图1所示。从图l中可以看出，在250-400nm范围内，头孢氨苄和甲氧苄啶的吸收光谱相同，且有一个相同的最大吸收波长，为312nm。这就意味着常规的分光光度法很难同时解析它们。于是动力学方法成为一种较好的选择。以这个最大吸收波长为测量波长，采集360s的数据分别作头孢氨苄和甲氧苄啶的动力学曲线(见图2)。它们的动力学速率常数根据假一级动力学模型A=a。(1-exp(-kt))，用单纯形搜索法p6】进行模拟得到头孢氨苄和甲氧苄啶在最大吸收波长处的速率常数为0．0082和O．0060s1，这两种药物的速率常数有差别，因此，本文用化学计量学方法，如：PCR、PLS和RBF．ANN，处理实验中的动力学数据，从而达到同时测定这两种药物的目的。W鲋dengIh(nm)图1头孢氨苄(2mgL．1)和甲氧苄啶(2mgL．1)的反应光谱图硫酸浓度为O．05moi／L，硫酸铈铵浓度为160mgL-1．温度为70。C．11mes(s)图2头孢氨苄(2mgL。1)和甲氧苄啶(2mgL．1)的动力学图实验条件同图l4．2硫酸浓度的影响本实验考察了不同浓度的硫酸对两种药物动力学反应的影响，结果表明，在硫酸浓度为0．01．O．03molL。1时，头孢氨苄和甲氧苄啶与硫酸铈铵反应的速度太慢，而在硫酸浓度为0．14)．2molL-1的条件下，反应又过快，均不利于动力学测定。实验发现硫酸适宜的浓度范围为0．03molL．1-0．10toolL一，其中O．05molL‘1时灵敏度最高，因此实验选择了浓度为0．05toolL‘1的硫酸作介质。4．3硫酸铈铵的浓度影响实验中考察不同浓度的硫酸铈铵对动力学反应的影响，图3结果表明，硫酸铈铵浓度在等于140mgL。1的时候，吸光度变化不明显。在兼顾灵敏度的情况下，综合考虑选择硫酸铈铵浓度为160mgL．1。19ooc口p5竹o( 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量图3不同浓度的硫酸铈铵对AA的影响图4不同温度对AA的影响实验条件同图1实验条件同图14．4温度的影响根据阿仑尼乌斯方程可知‘371，反应温度是影响反应速度的重要因素。因此本文考察了温度对该体系吸光度的影响。图4的结果表明随着温度的上升，吸光度显著增大直N700c。考虑到灵敏度和实际操作，700C被选为温度的最优条件。4．5单组分线性范圈及工作曲线在实验选定的最佳条件下，分别对一系列浓度的头孢氨苄和甲氧苄啶标准溶液进行0．360s扫描，记录动力学数据，作出回归曲线见图5，结果表明，头孢氨苄和甲氧苄啶的线性范围分别为O．5．8．OmgL-I和0．25-4．OmgL～。检出限分别为0．16ragL1和O．12mgL一。回归方程参数见表2。11mes(s)11rnes(s)图5头孢氨苄和甲氧苄啶的动力学曲线实验条件同图120 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量表2头孢氨苄和甲氧苄啶在最大吸收波长处的回归方程参数(卢360s)4．6头孢氨苄和甲氧苄啶合成样品的同时测定利用多元校正方法，目的是利用化学量测数据构造分析体系的模型，并对模型中所含参数进行估计以获取有关物质系统成分的定量信息。本实验中，为了能同时测定头孢氨苄和甲氧苄啶两组分的混合样品，必须首先配制一组混合组分校正溶液，在实验选定的条件下，测定校正组溶液的动力学曲线，确定数学模型，然后通过人工神经网络及多元校正方法进行计算，从而确定神经网络及多元校正模型的参数。再将该校正模型用于解析未知混合物的动力学曲线即可预报出头孢氨苄和甲氧苄啶的浓度。对于多因素影响，实验必须利用一个科学安排的设计实验，这样，即可减少试验次数，又能获得有效的结果，同时也可以获得较丰富的信息，本实验采用正交设计表来安排校正组的溶液组成。同时考虑到头孢氨苄和甲氧苄啶两组分的动力学速率常数相差太小，如果校图6头孢氨苄和甲氧苄啶混合校正组和预报正组溶液太少时，所确定的神经网络模型及多元校正组溶液的浓度组成图模型对混合未知样进行预报时便会产生较大的误差。校正组为空心圆，预报组为实心圆因此本实验采用正交表L。。(4)5，即在实验选定的各组分的线性范围内随机选取4个水平，根据正交表设计，配制16组不同浓度比例的俩组分混合校正组溶液，其浓度组成见图6。同时为了检验各种化学计量学方法的性能，需要一组预报组溶液，本文同样采用正交表L，6(4)5，其浓度组成见图6。表3列出各种化学计量学方法对头孢氨苄和甲氧苄啶的预报结果。2l三口邑Et考￡．E暑言暑一芭t8暑u 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量表3不同的化学计量学方法对来自头孢氨苄和甲氧苄啶合成样品所测的数据源的预报结果比较1括号巾的值为PCR和PLS所选的因子数6括号中的值分别为隐含节点数和伸展系数‘括号中的值为平均【旦1收率由表3结果可以看出PLS方法所给出的％RPEs和％RPEr最小，预报的结果最好，这与通常的经验一致。PCR方法略差于PLS方法，这主要是因为PLS方法同时考虑浓度和吸光度的测定误差，而PCR方法仅考虑吸光度的测定误差。基于以上三种多元校正方法的比较，可以看出PLS方法在三种多元校正方法中预报结果最好，因此它将作为多元校正中最好的方法应用于同时测定实际样品中的头孢氨苄和甲氧苄啶。4．7干扰实验当反应时间为360s时，在最大吸收波长312nm处用上述选择的最佳条件作头孢氨苄和甲氧苄啶的干扰实验。实验结果表明，当头孢氨苄浓度为4．0mgL1，甲氧苄啶浓度为0．80mgL．1时，测定的相对误差不大于士lO％，下列共存物质不干扰测定(以mgL。计)：K+(2250)、Na+(2250)、Cl"(2250)、C032-(2250)、酒石酸(225)、C104"(225)、Br04。(225)、柠檬酸(225)、淀粉(90)、Ug+(90)、Ca2+(90)、C，(45)、Fe2+(45)、Cu2+(45)、Zn2+(45)、Mn2+(45)、抗坏血酸(22．5)、葡萄糖(22．5)。5实际样品测定5．1实际样品预处理5．1．1药物中头孢氨苄和甲氧苄啶的预处理准确称取药品lO片，将内容物研细，精密称取相当于一片药片的质量，溶解在二次蒸馏水中并在振荡器上振荡10l血，离-t二,Smin(转速6000rmin。1)，过滤并定容于50lnL的容量瓶中。5．1．2人尿中头孢氨苄和甲氧苄啶的预处理取人尿1．0mL，加入一定量的头孢氨苄和甲氧苄啶，0．5mL丙酮。在振荡器上振荡5min，离心10min(转速8000rminJ)，取一定体积的上层清液并加入2111L的二氯甲烷萃取丙酮。再在振荡器上振荡5min，离一Q,5min(转速5000rmin。1)，然后用用蒸馏水定容至10mL。5．2实际样品中头孢氨苄和甲氧苄啶的同时测定准确移取一定量的处理了的样品溶液，按章节3．2的实验步骤进行测定，采集动力学数据，用PLS方法对样品中各组分浓度进行预报。另准确移取20皿的该溶液进行HPLC测定，以此作对照，测定结果见表4和5。从表4和5可以看此出PLS方法的测定结果与HPLC测定结果无显著性差异。在人尿中头孢氨苄和甲氧苄啶的回收率在90．105％之间，这就意味着样品中没有严重的干扰。因此，总的来说，推荐的方法能够成功地应用于同时测定实际样品。 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量表4PLS和HPLC方法解析药物中的头孢氨苄和甲氧苄啶的测定结果。5次平均值±标准偏差。PLS和HPLC方法与标示值之间的相对标准误差表5PLS和HPLC方法解析人尿样品中的头孢氨苄和甲氧苄啶的测定结果‘5次平均值±标准偏差。回收率(％)=looxc撞出v"c加^量6结论本文利用抗生素类药物在0．05toolL-1的硫酸中被硫酸铈铵氧化的速率差异，建立了同时测定头孢氨苄和甲氧苄啶的化学计量学．速差动力学分光光度新方法，方法简单易行、条件温和，用于药物和人尿中头孢氨苄和甲氧苄啶的测定取得了满意的结果，与高效液相色谱法(HPLC)所获得的结果进行比较，结果显示两者之间无显著性差异。7参考文献【l】El—Wasseef,Dalia凡，Spectrofluorometricdeterminationofcephalexininpharmaceuticalpreparationsandspikedhumanurineusing2-cyanoacetamide，SpectroscopyLetters，2007，40(6)：797—809．【2】Cruces—BlancoC．，CarreteroA．S．，PeinadoS．F．，CebaM．R．，GutierrezA．F．，DeterminationoftheantibacterialdrugsulfamethoxazoleinpharmaceuticalpreparationscontainingtrimethoprimbyspectrofluorimetryaRerderivatization、Ⅳitllfluorescamine，FreseniusJournalofAnalyticalChemistry,1999，365(5)：444—¨7．【3】IzquierdoP．，GutierrezM．C．，GomezhemA．，Perezbendit0D．，Simultaneousdeterminationofcephradineandcephalexininserumbyderivativesynchronousfuorescencespectroscopy，AnalyticalLetters，1990，23(3)：487．505． 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量【4】【5】【6】【7】【8】【9】【103【1l】【12】【131【14】【15】【16]【17]【18]【19】【20]AI—MomaniI．F．，Flow—injectionspectrophotometricdeterminationofarnoxcillin,cephalexin,ampicillin,andcephradineinpharmaceuticalformulations，AnalyticalLetters，2004，37(10)：2099—2110．PolasekM．，JamborM．，Chemiluminescencedeterminationofantibacterialdrugtrirnethoprimbyautomatedsequentialinjectiontechniquewithpermanganateandhexametaphosphateasreagents，Talanta，2002，58(6)：1253．1261．ZhiZ．L．，MeyerU．J．，VanD．B．J．W．，MeuselM．，Evaluationofanautomatedandintegratedflow·throughimmunoanalysissystemfortherapiddeterminationofcephalexininrawn[1ilk,AnalyticaChimicaActa，2001，442(2)：207—219．MeyerU．J．，2抽Z．L．，LoomansE．，SpenerF．，MeuselM．，Automatedstand—aloneflowinjectionimmunoanalysissystemforthedeterminationofcephalexininwdlk,Analyst,1999，124(11)：1605-1610．ShenY．，LiuH．，RongS．F．，LiY．P．，HuC．Q．，Simultaneousdeterminationofcephradine，L—arginine，andcephalexinincephradineforinjectionbycapillaryzoneelectrophoresis，AnalyticalLetters，2006，39(3)：569-578．TeshimaD．，OtsuboK．，MakinoK．，ItohY．，OishiR．，Simultaneousdeterminationofsulfamethoxazoleandtrimethopriminhumanplasmabycapillaryzoneelectrophoresis，BiomedicalChromatography,2004，lS(1)：51．54．LiQ．F．，ZhangH．Y．，WangH．W．，ChenX．G．，HuZ．D．，Determinationofdissociationconstantsoftrimethoprimandsulfamethoxazoleandtheirconcentrationsinco—trimoxazoletabletsbycapillaryzoneelectrophoresis，ChineseJournalofAnalyticalChemistry，2000，28(7)：793—797．XuM．T．，MaH．L，，SongJ．F．，Polarographicbehaviorofcephalexinanditsdeterminationinpharmaceuticalsandhumanseruln,JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，2004，35(5)：1075-1081．CaraucaH．M．，CabvralD．J．，RochaL．S．，Adsorptivestrippingvoltammetryoftrimethoprim：Mechanisticstudiesandapplicationtothefastdeterminationinpharmaceuticalsuspensions，JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，2005，38(2)：364—369．BerzasJ．J．，RodriguezJ．，CastanedaG．，Partialleastsquaresmethodintheanalysisbysquarewavevoltammetry．Simultaneousdeterminationofsulphamethoxypyridazineandtrimethoprim,AnalyticaChimicaActa，1997，349(1-3)：303—311．Hern,SndezM．J．，SfinchezP．A．，DelgadoZ．M．，VegaL．L．，Differentialpulsepolarographiedeterminationofcephalexinbasedonthecatalyticpre-waveofnickel(it)，AnalyticaChimicaActa，1984，160：335—340．FoggA．G．，FayadN．M．，BurgessC．，Differentialpulsepolarographicstudyofthedegradationofcephalexin：DeterminationofHydrogenSulphideandotherDegradationProducts，Anal)，ticaChimicaActa，1979，110(1)：107．115．BedorD．C．G．，GoncalvesT．M．，FerreiraaM．L．L．，SousaaD．C．E．M．，MenezesA．L．，OliveiraE．J．，SantanaD．P．D．，Simultaneousdeterminationofsulfamethoxazoleandtrimethopriminbiologicalfluidsforhigh-throughputanalysis：ComparisonofHPLC、“tllultravioletandtandemnlassspectrometricdetection,JournalofChromatographyB-AnalyticalTechnologiesintheBiomedicalandLifeSciences，2008，863(1)：46-54．HosseinA．，AbolhassanA．，Rapidandsimultaneousdeterminationofsulfamethoxazoleandtrimethopriminhumanplasmabyhigh-performanceliquidchromatography，JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，2007，43(3)：1146．1150．QiM．L．，WangP．，SunP．，LiuX．，Liquidchromatographicmethodforthesimultaneousdeterminationofcefalexinandtrimethoprimindogplasmaandapplicationtothepharmacokineticstudiesofaeoformulatedpreparation,JournalofChromatographyB-AnalyticalTechnologiesintheBiomedicalandLifeSciences，2006，832(2)：307·312．PereiraA．V．，CassQ．B．，High-performanceliquidchromatographymethodforthesimultaneousdeterminationofsulfamethoxazoleandtrimethopriminbovinemilkusinganon-lineclean．upcolumn，JournalofChromatographyB-AnalyticalTechnologiesintheBiomedicalandLifeSciences，2005，826(1)：139．146．HuS．G．，LiL．，HeX．W．，Comparisonoftrimethoprimmolecularlyimprintedpolymersinbulkandinsphereasthesorbentforsolid-phaseextractionandextractionoftrimethoprimfromhumanurineandpharmaceutical 第二章化学计量学．动力学分光光度法同时测定复方头孢氨苄胶囊中两组分的含量【2l】【22】[23】【24】【25】【26】【27】【28】【29】【30】【3l】[32】【33】【34】【35】【36】【37】tabletandtheirdeterminationbyhigh—performanceliquidchromatography，AnalyticaChimicaActa，2005，537(1—2)：215—222．AminA．S．，ShahatM．F．E．，EdeenR．E．，MeshrefM．A．，Comparisonofion-pairingandreversedphaseliquidchromatographyindeterminationofsulfamethoxazoleandtrimethoptirll，AnalyticalLetters，2008，41(10)：1878．1894．KulokovA．U．，VerushkinA．G．，LoginovaL．P．，Comparisonofmicellarandreversed-phaseliquidchromatographyfordeterminationofsulfamethoxazoleandtrirnethoprim,Chromatographia，2005，61(9—10)：455-463．RaoJ．V．L．N．S．，HarithaG．，VenugopalK．，DhananjayaM．，NagojiK．E．V．，ReversephaseHPLCdeterminationofcephalexinintablets，AsianJournalofChemistry,2004，16t：3-4)：1495—1499．ArgekarA．P．，RajS．V．，KapadiaS．U．，Simultaneousdeterminationofcephalexinandcarbocisteinefromcapsulesbyreversephasehighperformanceliquidchromatography(RP·HPLC)，AnalyticalLetters，1997，30(4)：821-831．PecavarA．，SmidovnikA．，MilivojevicD．，ProsekM．，Areversedphasehigh—performanceliquidchromatographicmethodfordeterminationofcephalexininhumanplasma，HRC-JournalofHighResolutionChromatography，1997，20(12)：674—678．PotterR⋯ABurnsB⋯GVanD．&J．M．，NorthD．H．，DarveshR．，Simultaneousdeterminationof17sulfonamidesandthepotentiatorsorn舱toprimandtrimethopriminsalmonmusclebyfiquidchromatography嘶tlltandemnlassspectrometrydetection,JournalOfAOACInternational,2007，如(1)：343—348．Sorens如L．K．，ElbaekT．H．，Simultaneousdeterminationoftrimethoprim,sulfadiazine，florfenicolandoxolinicacidinsurfacewaterbyliquidchromatographytandemlnassspectrometry，Chromatographia，2004，60(5—61：287—291．BobelA．，McArdellC⋯SSurerM．J．F．，GigerW．，Tracedeterminationofmacrolideandsulfonamideantimicrobials，ahumansulfonamidemetabolite，andtrimethopriminwastewaterusingliquidchromatographycoupledtoelectrospraytandemin刮ssspectrometry，AnalyticalChemistry，2004，76(16)：4756-4764．RenewJ．E．，HuangC．H．，Simultaneousdeterminationoffluoroquinolone，sulfonamide，andtrimethoprimantibioticsinwastewaterusingtandemsolidphaseextractionandliquidchromatography-electrospraym硒sspectrometry,JournalofChromatographia，2004，1042(I-2)：l13-121．AI-GhannamS．M．．Spectrophotometricandatomicabsorptionspectrometricdeterminationofcephalexinandcephradineindosageforms，JournalofFoodandDrugAnalysis，2008，161：2)：19-25．Lopez·MartinezL．，Lopez-de—AlbaP．L．，Leon-RondriguezD．L．M．，Yepez·MurrietaM．L．，Simultaneousdeterminationofbinarymixturesoftrimethoprimandsulfamethoxazoleorsulpharnethoxypyridazmebythebivariatecalibrationspectrophotometricmethod,JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，2002，30(1)：77-85．ToralM．I．，LaraN．，TapiaA．E．，TorresC．，RichterP．，Spectralstudyandsimultaneousdeterminationofsulfamethoxazoleandtrimethoprimbydigitalderivativespectrophotometry，BoletinDeLaSociedadChilenaDeQuimica，2002，47(3)：241-251．MottolaH．A．，KineticAspectsofAnalyticalChemistry．NewYork：Wiley，1988．QuencerB．M．，CrouchS．R．，Multicomponentkineticmethods．CriticalReviewsinAnalyticalChemistry,l993，24(3)：243．262．CullenT．F．，CrouchS．R．，Multicornponentkineticdeterminationusingmultivariatecalibrationtechniques，MicrochimicaActa，1997，126(1—2)：1-9．DraperN．R．，SmithH．，AppliedRegressionAnalysis(3rdedition)，NewYork：Wiley，1998．KellnerR．，MermetJ．M．，OttoM．，MichaelH．W．，Anal),ticalChemistry，NewYork：Wiley-VCH，1998，P．227．25 第三章速差动力学分光光度法同时测定三种磺胺类人工合成甜味剂第三章速差动力学分光光度法同时测定三种磺胺类人工合成甜昧剂1引言甜味剂是一类能赋予食品甜味剂的食品添加剂，按其来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂，其中人工合成甜味剂又分为磺胺类、二肽类、蔗糖衍生物三类。由于人工合成甜味剂在人体内不进行代谢吸收、不提供热量或因为其用量极低而热量供应少且甜度是蔗糖的几十倍至几千倍，又被称为非营养型甜味剂或高倍(高甜度)甜味剂。我国经全国食品添加剂标准化技术委员会审定，由卫生部批准实施的食品添加剂使用卫生标准GB2760中允许使用的人工合成甜昧剂共计7种，其中在市场上比较常见的有糖精钠、甜蜜素、安赛蜜、阿斯巴甜、三氯蔗糖等Ill。安赛蜜、甜蜜素和糖精钠为磺胺类人工合成甜味剂，是市场上使用较频繁的食品添加剂。安赛蜜(见表1．PartA)的化学名称为昏甲基．1，2，3．氧噻嗪-4(3H)一酮．2，2．二氧化物，又称为乙酸磺胺酸钾、A-K糖，是第四代人工合成甜味剂，甜度为蔗糖的200倍。安赛蜜对光、热(能耐2250C高温)稳定，pH值适用范围较广(pH=3．7)，是目前世界上稳定性最好的甜味剂之一，适用于焙烤食品和酸性饮料。甜蜜素(见表1．PartA)的化学名称为环己基氨基磺酸钠，甜度是蔗糖的30．80倍。其优点是甜味纯正，风味自然，在食品加工中具有良好的稳定性，可以代替蔗糖或与蔗糖混合使用，能高度保持原有食品的风味，并能延长食品的保存时间。本品常与糖精钠混合使用(即l：10混合液)可增强甜度并减少糖精的后苦味，同时降低成本。糖精钠(见表1．PartA)的化学名称为1，2一苯并异噻唑．3(2H)．酮．1，1．二氧化钠，又称为邻磺酰苯甲酰亚胺钠，是最古老的甜味剂，已有多年的应用历史，甜度是蔗糖的200．700倍。其优点是价格低廉、性能稳定、用途广泛，且不易被人体所吸收，大部分以原型从肾脏排出；其缺点是味质较差、有明显后苦、安全性一直存在争议。表1安赛蜜、甜蜜素和糖精钠的化学结构(PartA)和在碱性介质中与高锰酸钾的反应机理(PartB)安赛蜜(Acesulfame—K)C4H5N04S甜蜜素C6H12NNa03S(Sodiumcyclamate)糖精钠C7H,NNa03S(Saccharinsodium)O矿降oNHPartB在碱性介质中与高锰酸钾的反应机理(以安赛蜜为例)O矿：po+Mn04‘+OH’一氧化产物+Mn04二NH26蚶0oiroHN 第三章速差动力学分光光度法同时测定三种磺胺类人工合成甜味剂目前，由于糖类物质的过度摄取引起肥胖、糖尿病、高血脂症、龋齿等疾病所产生的负面影响已成为关系人们生活质量与健康水平的重要问题。在社会生活和物质文明高度发展的今天，开发新型有利于健康的功能性甜味剂越来越受到全世界的关注，并必将成为世界甜味剂市场的发展方向【2】。因此，对三种磺胺类人工合成甜味剂安赛蜜、甜蜜素和糖精钠的含量进行监控有重要意义。目前，国内外报道的测定方法主要有液相色谱法【3。12】、气相色谱法【13．141、离子色谱法[15-ISl、毛细管电泳色谱法[19,201、色谱质谱联用法121,22]、流动注射分析法[23-281、毛细管电泳法[29．301、电位滴定法[31,321和分光光度法[33-38】。上述的方法非常耗时，且需要昂贵的仪器和高纯的溶剂。动力学分光光度法操作较为简单，试剂用量较少，选择性也较好。本文采用速差动力学分光光度法同时测定这三种磺胺类人工合成甜味剂。反应基于在碱性介质中，紫红色的高锰酸钾氧化三种磺胺类人工合成甜味剂生成绿色的锰酸钾。在监测波长6C18nm下优化反应最佳条件，采集实验过程中所得的动力学数据用各种化学计量学方法如：主成分回归法(PCR)、偏最小二乘法(PLS)和经典最,b-乘法(CLS)来进行解析，从而实现这三种物质的同时测定。此外，该反应动力学过程的机理及其多组分动力学定量测定的多元校正理论被推导。该方法还成功地应用于实际样品的测定，结果表明与HPLC法相比无显著性差异。2速差动力学方法理论基础假设s个待测组分M，(，=l，2，⋯，s)与同一吸光试剂R(这里为高锰酸钾)反应，生成同一种吸光产物P和／种非吸光产物Q，反应方程式如下：M，+，冰—：qmjP+Qf(，=1，2⋯．，s)(1)在这里，向为待测组分M『的反应速率常数，nj和珑f是反应的计量系数。如果待测组分M，的浓度远远小于吸光试剂R的浓度，即CMj<、福美锌(O．5mgL。1)和福美铁(1．0mgL-1)的吸收光谱图。CTMAB浓度为2．8ragL-1；苯基荧光酮浓度为12mgL～；温度为350C。图2福美双、福美锌和福美铁在最大吸收波长处的动力学曲线。实验条件同图14．2实验条件的选择4．2．1pH的影响实验中考察了7．0-9．6的pH值对三种杀菌剂的吸光度影响(见图3)。结果表明，在pH为9．4时，吸光度值达最大，当pH值继续升高时，吸光度没有明显变化。因此，兼顾灵敏度的情况下，选择pH9．4的硼砂缓冲溶液作为最佳pH。4．2．2表面活性剂CTMAB用量的选择实验研究了不同浓度的CTMAB对该体系吸光度的影响，结果表明当CTMAB浓度在等于2．8mgLd时，AA值的变化不明显，如图4所示，但是兼顾灵敏度和试剂用量的情况下，本实验选2．8mgL．1为CTMAB的最优浓度。pH图3pH对三种杀菌剂吸光度的影响实验条件同图155Concentration(mgL-1)图4CTMAB对三种杀菌剂吸光度的影响实验条件同图louc一—u80—q《 第五章化学计量学．速差动力学分光光度法同时测定三组分有机硫杀菌剂4．2．3苯基荧光酮的影响实验研究了不同浓度的苯基荧光酮对该体系吸光度的影响，结果表明当苯基荧光酮浓度在等于12mgL1时，△A值的变化不明显，如图5所示，兼顾灵敏度和试剂用量的情况下，本实验选12mgL1为苯基荧光酮的最优浓度。图5苯基荧光酮对三种杀菌剂吸光度的影响实验条件如图14．2．4温度的影响根据阿仑尼乌斯方程可知，反应温度是影响反应速度的重要因素。因此本文考察了温度对该体系吸光度的影响。实验结果表明随着温度的上升，吸光度显著增大，但是温度太高又不利于本实验的测定，考虑到灵敏度和实际操作，350C被选为温度的最优条件。4．3福美双、福美锌和福美铁的线性范围及工作曲线在选定的最佳实验反应条件下，分别对一系列浓度的福美双、福美锌和福美铁单组分溶液进行动力学测定，在各单组分的最大吸收波长处测量吸光度随时间的变化，如图6所示。各组分在最优的实验条件下，240s时的线性范围分别为福美双：0．25-4．5mgL～，福美锌：0．1．2．OmgL～，福美铁：0．05．1．OmgL一，检测限分别为：福美双：0．06mgL一，福美锌：0．03mgL～，福美铁：O．02mgL～。三种有机硫杀菌剂的工作曲线参数【37l如表3。由此表可以看出福美双、福美锌和福美铁单组分线性关系较好，检测限较低。表3福美双、褐美锌和福美铁的工作曲线回归方程参数 第五章化学计量学．速差动力学分光光度法同时测定三组分有机硫杀菌剂图6不同浓度(mgL．1)的福美双、福美锌和福美铁在最大吸收波长处的动力学曲线实验条件同图14．4福美双、福美锌和福美铁合成样品的同时测定利用多元校正方法，目的是利用化学量测数据构造分析体系的模型，并对模型中所含参数进行估计以获取有关物质系统成分的定量信息。本实验中，为了能同时测定福美双、福美锌和福美铁三组分的混合样品，必须首先配制一组混合组分校正溶液，在实验选定的条件下，测定校正组溶液的动力学曲线，确定数学模型，然后通过人工神经网络及多元校正方法进行计算，从而确定神经网络及多元校正模型的参数。再将该校正模型用于解析未知混合物的动力学曲线即可预报出福美双、福美锌和福美铁的浓度。对于多因素试验，本实验必须利用一个科学安排的设计实验，这样，即可减少试验次数，又能获得有效的结果，同时也可以获得较丰富的信息，本实验采用正交设计表来安排校正组的溶液组成。同时考虑到福美双、福美锌和福美铁三组分的动力学曲线重叠比较严重，如果校正组溶液太少时，所确定的神经网络模型及多元校正模型对混合未知样进行预报时便会产生较大的误差。因此本实验采用正交表L。。(4)5，即在实验选定的各组分的线性范围内随机选取4个水平，根据正交表设计，配制16组不同浓度比例的四组分混合校正组溶液，其浓度组成见表4。同时为了检验各种化学计量学方法的性能，需要一组预报组溶液，本文同样采用正交表L。“4)5，其浓度组成见表4。将所得混合溶液按实验方法进行测定，采集吸光度．时间数据，从而可建立CLS，PLS，PCR,RBF．ANN和PC．RBF．ANN模型。并用这些模型对16组混合样品进行预报(浓度组成见表5)。预报中二个参数被用来衡量六种化学计量学方法(CLS、PCR、PLSl、PLS2、RBF．ANN和PC．RBF．㈣的性能，它们分别为单组分的百分相对预报误差％RPEs和总的百分相对预报误差％RPET，相应的方程式如下【38】：57ooc∞—p6蚺—口《tQc日^_．6岍^_《 第五章化学计量学．速差动力学分光光度法同时测定三组分有机硫杀菌剂∑(c拍砌删一cij(a删))2％RPET=100×∑(c№棚耐))2i=1∑∑(c舶棚耐)一c{，(删))21三!!三!∑∑(c{『(～))2表4福美双、福美锌和福美铁三组分校正组溶液的浓度组成Oz)(13)58 第五章化学计量学．速差动力学分光光度法同时测定三组分有机硫杀菌剂表6不同的化学计量学方法对来自福美双、福美锌和福美铁合成样品所测的数据源的预报结果比较。括号中的值为PCR、PLSl和PLS2所选的因子数。括号中值为RBF—ANN所选的隐含节点数和伸展系数‘括号中值PC—RBF．ANN所选的因子数，隐含节点数和伸展系数4括号中的值为平均回收率。D为导数对吸光度数据进行求导前后的各种化学计量学方法的预报结果列于表6。可以看出，所有经过对吸光度数据进行求导处理后的化学计量学方法的预报结果都比未进行求导处理的相应的化学计量学方法要好，原因是求导预处理能够在一定程度下能消除噪音和基线漂移的影响。对吸光度数据进行求导前后的PCR、PLSl和PLS2方法的预报能力很相似，但是要好于CLS方法，那是因为PCR、PLSl和PLS2方法是基于因子分析的方法，能够在一定程度上处理非线性体系。与预期的结果一致，吸光度数据进行求导前后PLSl方法比PLS2方法的预报结果好，这主要是因为PLSl方法主要是解决校正问题，而PLS2主要是解决聚类和模式识别问题。此外，吸光度数据进行求导前后的PC．RBF．ANN的预报性能要比RBF．ANN好，这其实主要归功于主成分分析对大量的变量进行降维，消除噪音对其影响。基于以上方法的比较，可以看出PLSl和PC．RBF．ANN模型的预报结果较好，因此将其应用于实际样品中的福美双、福美锌和福美铁的测定。4．5共存物质的影响以引起吸光度变化超过±10％的外来物质视为干扰。在实验条件下，考察了在2mgL．1福美双、1．0mgL。1福美锌和0．5mgL。1福美铁混合溶液中加入不同的共存物质对测定该三种农药的干扰情况。K+，M矿+，cd+，Pb2+，Ag+(100ragL-1)；代森锌，代森锰(5mgL1)；涕灭威，甲萘威，灭害威，残杀威(140ragL。1)：毒死蜱，克菌丹(150ragL．1)；抑芽丹，异狄氏剂(130ragL1)；敌百虫，敌敌畏(225mgL．1)；甲胺磷，水胺硫磷，乙硫磷(260ragL1)均无明显干扰。另外，Fe，Mn，Zn离子的存在将会干扰本实验。但是，这种干扰可以通过实验避免。在萃取过程中福美双、福美锌和福美铁将会被二氯甲烷或氯仿提取出来，而Fe，Mn，Zn离子则继续留在水相中。59 第五章化学计量学．速差动力学分光光度法同时测定三组分有机硫杀菌剂5实际样品测定5．1水果和蔬菜样中福美双、福美锌和福美铁的预处理取经组织搅碎机搅碎的水果或蔬菜样品109于研钵中，准确加入100mgL。1的福美双、福美锌和福美铁标准溶液各2mL，再加入59无水Na2S04，在研钵中用力研碎，移至100mL具塞锥形瓶里，再用约109无水Na：S04分两次将研钵研洗干净，一并移入具塞锥形瓶中，用50mL二氯甲烷将研钵研洗二次，洗净附在研钵上的残留物，洗液并入具塞锥形瓶中，然后加入0．29活性炭以分离色素，置于电动振荡机上振荡2小时，取出，浸泡过夜后过滤，滤液收集于100mL烧杯中，放于通风橱中自然风干，最后用无水甲醇溶解并定容于10mL的容量瓶中，待测。5．2水样中福美双、福美锌和福美铁的预处理量取20mL二次蒸馏水于100mL具塞锥形瓶中，准确加入100mgL’1的福美双、福美锌和福美铁标准溶液各2mL，再加入lg氯化钠，然后加入20mL二氯甲烷进行萃取，振荡30rain后用分液漏斗进行分液，水相置于锥形瓶中加入10mL二氯甲烷进行二次、三次萃取，合并有机相于烧杯中，让它自然风干后加入5mL甲醇并用二次水定容于10mL的容量瓶中，待测。5．3实际样品中福美双、福美锌和福美铁的同时测定准确移取一定量的处理了的样品溶液，按章节3．3的实验步骤进行测定，采集动力学数据，用PLS和PC-RBF-ANN的校正模型对样品中各组分浓度进行预报。测定结果见表7。从表7可以看出在水果、蔬菜和水样中福美双、福美锌和福美铁的回收率在90．110％之间。因此，总的来说，推荐的方法能够成功地应用于同时测定实际样品。6结论本文提出速差动力学分光光度法结合化学计量学方法对福美双、福美锌和福美铁进行同时测定。方法是基于福美双、福美锌和福美铁在硼砂缓冲溶液(pH=9．4)中与苯基荧光酮发生反应紫红色络合物的动力学差别。在反应过程中，影响它们测定的条件被优化。然而，在此反应的动力学过程中，福美双、福美锌和福美铁的反应光谱非常相似，这就意味着很难利用反应过程中的光谱进行解析，于是仅能利用动力学曲线来同时解析这三种组分。此外，利用主成分分析来对反应体系中异常值和非线性的监测，同时，用各种化学计量学方法如：CLS、PCR、PLSl、PLS2、RBF-ANN和PC—RBF．ANN对合成样品中所测量的动力学数据和求导处理后的数据进行分析，从而达到对各待测组分进行预报的目的。结果表明DPLSl和DPC．RBF．ANN方法在各种化学计量学方法中预报结果最好。推荐的方法用于水果、蔬菜和水样的同时测定，测定结果与高效液相色谱法所获得的结果进行比较，结果显示各方法之间无显著性差异。 第五章化学计量学．速差动力学分光光度法同时测定三组分有机硫杀菌剂表7实际样品中福美双、福美锌和福美铁的测定结果福戛豉1丽福美铗福美双福美锌福美铁福美双福美锌福荚铁DPLSl·苹果梨黄瓜西红柿自来水池塘水前湖水1．0001．Ooo1．0001．ooO1．0001．Ooo1．0001．Ooo0．500O．5000．500O．500DPC—RBF．ANN苹果1．0000．500梨1．0000．500黄瓜1．0000．500西红柿1．0000．500自来水1．0000．500池塘水1．0000．500前湖水1．0000．500HPLC苹果梨黄瓜西红柿自来水池塘水前湖水1．0001．ooO1．0001．ooO1．Ooo1．0000．500O．5000．5000．9570．9451．0781．0421．0541．0651．0360．9620．9461．0341．0480．9720．9650．9340．9730．9581．0221．0370．9860．97l1．0260．9450．9621．0521．034O．9640．9740．9471．0321．0280．9620．9591．0371．0580．9591．0361．0460．97l0．9681．0291．0470．9630．52l0．518O．4810．4730．5130．5300．4890．4880．523O．5160．5260．4780．4620．5320．4780．5340．5260．5180．4870．4590．52695．794．5107．8104．2105．2106．5103．696．294．6103．4104．897．296．593．497．395．8102．2103．798．697．1102．694．596．2105．2103．496．497．494．7103．2102．896．295．9103．7105．895．9103．6104．897．196．8102．9104．796．3104．2103．696．294．6102．6106．097．897．6104．6103．2105．295．692．4106．495．6106．8105．2103．697．491．8105．21苹果，梨，黄瓜，西红柿(ragKg"1)和自来水，池塘水，前湖水(mgL-1)一．一一一———————————————————_———-——_-——————●__●—--—‘●-_●---__-____--●___________-_______-__-____-__--●_-_●●-。●_I●___________-_●-●_____’_-__-I_-_______-7文献ChamsazM．，SafariA．，FadaeeJ．，Solidphasemieroexlraction-highpressureliquidchromatographicdeterminationofNabam,ThiramandAzamethiphosinwatersampleswithUVdetection：preliminarydata,Talanta，2005，66(1)：266-270．BarberB⋯LKoskinenW．C．，ShakalieneO．，DeterminationofthiraminriverwaterbyLC-MS，AbstractsofPapersoftheAmericanChemicalSociety，200l，221，U65．WeissmahrK．W．．HoughtonC⋯LSedlakD．L．，Analysisofthedithiocafbamatefungicidesziram,rmneb，andzinebandtheflotationagentethylxanthogenatebyionpairreversed-phaseHPLC，AnalyticalChemistry，1998，70(22)：4800-4804．MoriwakiH．，YamaguchiY．，FukushimaM．，DirectdetectionofZirambyliquidchromatography-atmosphericpressurechemicalionizationnlassspectrometry。RapidCommunicationsInMassSpectrometry，2001，is(23)：2374—2376．EkrothS．B．，0hiinB．，OsterdahlB．G．，Rapidandsimplemethodfordeterminationofthiraminfruitsandvegetableswithhigh-performanceliquidchromatographywithultravioletdetection,JournalofAgriculturalandFoodChemistry，1998，46(12)：5302-5304．OarciaA．L．，GonzalezE．B．，SanzMedalA．，Determinationoftetrarnethylthiuramdisulfide(th跏)inriverwaterbyhigh-performanceliquidchromatography：MicellarversusconventionalreversedphaseU刁习町习qrL 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致谢本论文是在导师倪永年教授的精心指导下完成的。在两年半的硕士学习期间，倪永年教授向我传授了很多宝贵的知识和实验经验，让我终身受益。不仅如此，在生活上倪老师也给予我很多关心，在此谨向倪老师表示我最衷心的感谢!在三年学习期间，特别感谢江西省防疫站江勇科长为我提供了某些必要的实验材料，并对我的工作提出了宝贵意见和建议。还要衷心感谢分析化学学科的其他老师及分析测试中心的各位老师也给予了我很多帮助和指导，使我在专业知识学习上取得了巨大的进步。人之相识，贵在相知；人之相处，贵在相助，受人滴水相助，亦当铭记在心。感谢王勇，张阅，钟学智，彭韵燕，张霞，邓娜，汪双双和赖燕华等同学在共处的实验室生活中给予的欢笑和帮助，师母在我的学习和生活上也提供了许多帮助，在此表示衷心的感谢。感谢生我养我的父母，他们给了我无私的爱，我深知他们为我求学所付出的巨大牺牲和努力，而我至今仍无以为报。祝福他们，以及那些给予我关爱的长辈，祝他们幸福、安康!最后感谢理学院三年来对我的关心和支持。肖卫强2008年11月于南昌大学'