化学计量学速差动力学分光光度法在某些食品和药物分析中的应用

'南昌大学硕士学位论文化学计量学－速差动力学分光光度法在某些食品和药物分析中的应用姓名：陈金凤申请学位级别：硕士专业：分析化学指导教师：倪永年20110607 摘要摘要本论文主要是成刚速羞动力学分光光度法与化学计量学的结合同时测定食品和药物中的某些主要成分。速差动力学分光光度法是根据性质相似的组分与同一试剂反应时的速率差异而不需物理分离进行定量分析，而与化学计量学方法的结合主要是不需要知道准确的动力学模型就bJ．较为准确的解析动力学数据，得到满意的结果。总体来说，本论文主要由五个章节组成。第一章：回顾了近年来化学计量学结合速差动力学方法在食品和药物中的麻用，同时展望了化学计量学在速差动力学分析中的应刚前景，对多无线性回归校正法，导数技术，人工神经网络，平行因子分析和多维偏最小二乘，H点标准加入法，基于冈子分析的多元校正等化学计量学方泫的应埘和发展进行了评述。第二章：建立了一种灵敏，准确，快速的动力学分光光度法同时测定食品中的四种食用色素，香兰素，乙基香兰素，麦芽酚，乙基麦芽酚。在酸性介质中，分析物与三价的铁离了反应生成二价还原态的铁离子，二价铁离子再与铁氰化钾发生显色反心生成普鲁士蓝，最大榆测波长800nm。实验得到的线性范闱(榆测限)分别为：香兰索和乙基香兰素O．2一1．8mgL一(O．06mgL。)；麦芽酚和乙基麦芽酚0．2-2．8mgLJ(O．07mgL一)。反应过程中采集波长范围为700．950nm，波长间隔2nm，反应时间600s，时间间隔2s的动力学数据，应用一阶导数对动力学数据进行滤噪处理，并比较了偏最小二乘和主成分回归法的预报结果，结果显示经过一阶求导后的主成分回归法的预报结果较好。推荐的方法成功地应J}{!J到食品样晶中四种香料的同时测定。第三章：建立了一种简单，快速的动力学分光光度法同时测定药物与兔血清中的头孢拉定，头孢克洛，头孢克肟，并研究这三种药物在兔血清中的药代动力学过程。方法基十在碱性介质中，待测物与紫色的高猛酸钾反应，生成绿色的锰酸钾的速率差别。经过实验条件的优化后，在最大吸收波长698nm下，三种药物的的线性范罔(检测限)分别为：头孢拉定O．8—11．2mgL1(O．24mgL．1)；头孢克洛0．4·9．6mgL．1(0．14mgL-’)；头孢克肟O．8．14．4mgL-I(O．32mgL-1)。实验所得动力学数据用三种化学计量学方法，主成分回归，偏最d"--乘，人工神经网络进行处理，结果显示PLS方法的预报结果最好。推荐的方法用十兔血清中兰种药物的药代动力学研究，得到了这三种药物的药代动力学曲线，并得到蔓种药物在家兔体内的半衰期，结果与HPLC方法相比，无显著性差异。第四章：木文建立了一种简单，灵敏的动力学分光光度法同时测定药物与兔m清中的盼妥拉明和阿拉明。实验表明，铁氰化钾与N，N．--7,基对苯二胺(PPD)发生反应生成红色络合物(反应第一步)，继而与待测物发生络合反应生成结构不同的两种产物(反应第二步)。基于这一反应，提出了速差动力学分光光度法同时测定酚妥拉明和阿拉明的新方法。在最大吸收波长处(酚妥拉明670rim；阿拉明690nm)，二者的线性范闭(榆测限)为0．5．16mgL。((1．19mgL．1)，0．5-24mg一(O．20mgL-I)。在最{圭实验条件下，采集2-30s的动力学数据和400．900rim的光谱数据，建立动力学．光谱三维数据模型，应用化学计量学方法如．甲行闪予分析(PARAFAC)和多维偏最d"--乘(NPLS)方法对三维数据进行解析，结果表明PARAFAC的预报结果最好。井采刚主成分回归法(PCR)，偏最小二乘法(PLS)币H径向基人：r神经网络(RBF。ANN)对动力学二维数据进行解析，结果表明PLS的预报结果最好。因此采}}jPARAFAC和PLS两种化学计量学方法对药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明进行测定，结果与HPLC相比，无显著性差异。 捅要第五章-本文建立了一种灵敏，简单，快速的动力学荧光分光光度法同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氢氯塞嗪，吲达帕胺。方法基于在酸性介质中，待测物与硫酸高铈(无荧光的四价铈离子)发生氧化还原反应生成有荧光的三价铈离子的速率差别。在最大激发波长250nm，最大发射波长355nm处，西向曲明，氯氯塞嗪，吲达帕胺的线性范圈(检测限)分别为O．005．0．12mgLo(1．6x10dmgL以)；O．01．0．20mgL．‘(6．0×lO～mgL-t)；0．03-1．44mgL-‘(8．3x10dmgL-1)。反应过程中固定激发波长250nm，采集发射波长范嗣为280．445nm，波长间隔为2nm，反应时间为600s，时问间隔为2s的动力学一光潜三维数据，采用平行因子分析(PARAFAC)和多维偏最小二乘州PLS)方法对三维数据进行处理，结果表明PARAFAC的预报结果最好。同时在实验过程中采集动力学二维数据，并对二维数据进行一阶导数滤噪处理后所得的动力学数据用主成分回归法(PCR)，偏最小二乘法(PLS)和径向基人工神经网络rRBF—ANN)等多种化学计量学方法进行分析，结果表明经过一阶求导后的PLS方法的预报结果最好。实验中PARAFAC方法成功地应用于减肥保健食品中西布曲明，氢氯塞嗪，吲达帕胺的同时测定，结果良好，与HPLC法相比无显著性差异。关键词：化学计量学：人‘T神经网络；多元校正；速差动力学分析；分光光度法测定；香兰素；麦芽酚；食片J香料；头孢拉定；头孢克洛；头孢克肟；酚妥拉明；阿拉明：西布曲明；氢氯噻嗪： ABATRACTABSTRACTTheresearchmainlyaimsattherapidquantitativedeterminationofcomplexmulti-componentsysteminfoodanddrug．Meanwhile．anoverviewoftheapplicationofchemometricsmethodstodifferentialkineticanalysisinrecentyearswasreviewed．Difierentialkineticapproachesinvolvesimilarspeciesreactingwithacommonreagentorundergoingacommonprocess，differentkineticrateinthereactionorprocessareobservedandusedtodistinguishindividualcomponentswithoutanyphysicalpreseparation．Thechemometrictechniqueswereusefulforhandlingkineticdatatodeterminetheanalytesaccurately．Inthethesis，variouschemometricapproacheswereappliedtodifferentialkineticspectrophotometricdeterminationofsomesubstancesincomplexsystems．Thisthesisiscomposedoffivechapters．Chapterl：Inthischapter．theapplicationofchemometricsmethodstodifferentialkineticanalysisfortheaspectsoffoodanddrugwasreviewed．}{一pointstandard—additionapproach，derivativetechnique，multivariatelinearregressionapproaches，multivariatecalibrationapproachesbasedonfactoranalysis，artificialneuralnetworksapproaches，parallelfactormethod，n·waypartialleastsquaresaresummarizedanddiscussed．Inaddition，theprospectsofchemometricsindifferentialkineticanalysiswerealsogiven．ChapterII：Ahi曲lysensitivekineticspectrophotometricmethodwasdevelopedforthedeterminationoffourflavorenhancers，maltol，ethylmaltol，vanillinandethyIvanillin，infoodsamples．Themethodisbasedonthereductionofjron(111)bythestudiedcomponentsinsulfuricacidmedium(0．0l2molL“)andsubsequentinteractionofiron(il)withhexacyanoferrate(111)toformPrussianblue，whichexhibitsabsorptionmaximumat800am．Theoptimizedmethodwasvalidovertheconcentrationrangesof0．2—2．8．0．2．2．8，0．2—1．8and0．2．1．8mgL。formalt01．ethylmalt01．vanillinandethylvanillinrespectively,andtheircorrespondingdetectionlimitswere0．07，0．07，0．06and0．06mgL～．Themeasureddatawereprocessedbytwochemometricsmethods，partialleastsquares(PLS)andprincipalcomponentregression(PCR)，usingthenormalandthefirst—derivativepretreatments．TheproposedprocedurewassuccessivelyappliedforthedeterminationofthefourcompoundsincommercialfoodsamplesandtheresultswerecomparablewiththosefromareferenceHPLCmethod．ChapterllhAnaccurate，reliable，andsimplekineticspectrophotometricmethodwasdevelopedforthesimultaneousdeterminationofthreecephalosporinantibiotics，cephradine，cefaclorandcefixime．ThismethodreIiesonthedifferentkineticratesoftheanalytesintheiroxidativereactionwithKMn04toproducethegreenmanganateproductinanalkalinesolution．Threechemometricsmethods，principalcomponentregression(PCR)，partialleastsquares(PLS)andradialbasisfunction-artificialneuralnctworks(RBF-ANN)，wereusedtoresolvethemeasureddataandbetterresultswereobtainedbyPLSmodel．Thismodelwassuccessfullyappliedtoapharmacokineticsofthreecephalosporinantibioticsinrabbitplasma，andthequantitativeresultscomparedwellwiththoseobtainedbyHPLCmethod．Theproposedmethodwasappliedtoapharlllacokineticstudyofintravenousanalytesiniectionsinrabbits．ChapterIv．Asimple，sensitive，andaccuratekineticspectrophotometricmethodwiththeaidofchemometricsmethodwasproposedforthedeterminationofphentolamineandaramine．ThemethodreliesontheoxidativecouplingofanalytestoN．N．diethyl．P．phenylenediamineinthepresenceofhexacyanoferrate(111)．CalibrationCurvesfortheindividualanalytesshowedlinearrelationshipsovertheconcentrationrangesof0．1—3．4mgL～at670nmforphentolamineand0．3．14．4mgL1at690nmforaramine．respectively．LODsforphentolamineandaramineare0．04and0．13mgL『1．VariousmultivariateIV ABAI’RAC’lcalibrationmodelswereappliedforthesimultaneouspredictionofthetwoanalytesincludingparallelfactormethod(PARAFAC)，n-waypartialleastsquares州PLS)，partialleastsquares(PLS)，principalcomponentregression(PCR)．radiaIbasisfunction．artificiaIneuralnetwork(RBF-ANN)calibrations．Theproposedmethodwasappliedforthesimultaneousdeterminationoftheanalytesinpharmaceuticalandrabbitplasmasamples，andtheresultswerecomparablewiththosefromarefe·renceHPLCmethod．ChapterV．Ahighlysensitiveandsimplekineticspectroflurometricapproachwasdescribedforthesimultaneousdeterminationofsibutramine，indapamindeandhydrochlorothiazideinmass-reducingtonicsamples．ThemethodiSbasedontheoxidationofthestudieddrugwithcerium(IV)sulfateinacidicmediumtoformthefluorescenceofCe(1II)，forwhichthefluorescenceintensityWasmeasuredat九“_250nmandkm=355nm．Differentvariablesaffectingthekineticresctionsystemunderstudywerecarefullyinvestigatedandevaluated．Undertheopt：imumconditions。theanalyticalkineticcurvesgavelinearrangeofO．005—0．12mgL-1andadetectionlimitof1．6×1O。mgL_‘forsibutramine，0．03．1．44mgL1and8．3x1O。mgL“forindapamide．and0．0卜0．20mgL_and6．0x10。mgL-1forhydrochlorothiazide．Subsequently,toavoidtediousseparationprocedureandimprovetheaccuracyandprecisionfordeterminationfortheanalytes，variouschemometricsapproaches，suchasPARAFAC，NPLS，PCR，PLSandRBF·ANN，withoutandwithtakingfirst．derivative．wereintroducedtomodeIthekineticdataofthesyntheticmixtures．Themethodwassuccessfullyappliedfortheassayofthestudieddruginmass·reducingtonicsamples．Theresultsobtainedwereingoodagreementwiththoseobtainedwiththeref’el℃nCeHPLCmethod．Keywords：Chemometrics；Artificialneuralnetwork；Multivariatecalibration；Kinetic；Spectrophotometricdetermination；Cephradine；Cefacior；Cefixime；Flavorenhancers；Phentolamine；Aramine；Sibutramine；lndapaminde；HydrochlorothiazideVApplicant：JinfengChen(AnalyticalChemistry)SupervisedbyProfiYongnianNiinDepartmentofChemistry，NanchangUniversity 第1章化学讣量学在速差动力学分析中的应用与研究进展第1章化学计量学在速差动力学分析中的应用与研究进展l引言速差动力学分析始于50年代，最初用于生物化学、放射化学和气相扩散等研究，它基于两个或两个以上组分与同一试剂的反应速率差异或对同一化学反应的影响程度差异(如催化、阻抑、活化性能、荧光猝灭等)，并通过一定的数据处理方法来进行性质相似多组分同时测定【IJ。现已有多篇综述及专著对速差动力学分析的基本原理和应川进行了阐述，对其实验技术和一些数据处理方法以及实际样品分析应用进行了探讨和评述【2一钉。‘2H点标准加入法H点标准加入法由Rerg等15l在1988年提出，可在分析物、化学干扰和基体效应同时存在，且样品分析信日．蕈叠严莆时对分析物进行准确测定，如干扰物已知，还可对干扰物浓度直接进行估计。H点标准加入法原理简单，仅需要一维分析数据，它能把十扰和基体产生的分析误差从总分析误差中分离出来，从而得到分析物的无偏差分析结果【6】。H点标准加入法具有消除背景十扰并提高光谱分辨能力的特点，是化学讨。量学膨用于紫外可见分光光度法解决许多传统方法不能解决的问题的一个实例。Mehdi等f7j用H点标准加入法结合紫外光度法同时测定磷酸盐和硅酸盐。Bagherian等18J用H点标准加入法结合光度法同时测定钴和钯。Zolghamein等【9J川H点标准加入法结合紫外分光光度法同时测定Fe(11)和Fe(111)，得到满意的结果。Abbaspour等【IoJ用H点标准加入法结合光度法同时测定Sb(V)和Sb(m)。Abdoilahi等【ll】刚H点标准加入法结合PLS光度法同时测定铁和钒。此外，H点标准加入法还被用于同时测定有机物，Ghasemi等D2I用H点标准加入法结合光度法同时测定抗坏血酸和L一半胱氨酸，Mohammad等【l3】_}l{H点标准加入法结合PLS紫外分光光度法同时测定肼和异烟肼。3导数技术(Derivativetechnique)导数光谱定量测定的基本原理为比尔定律，导数光谱法简便快速灵敏准确，用于混合组分的分析，可排除杂质和其它组分的干扰，从而提高测定的灵敏度。由光学法获得的导数光谱朋于定量测定，通常为导数光谱中波峰与波长垂直距离与药物浓度成正比。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。随着阶数的增加，分辨率有所提高，但灵敏度却随着降低。虽然目前困外新型仪器有测六阶、七阶的介绍，但未见文献应崩的报道，通常以一阶和_-k阶导数光谱的应刚较多【l41。杨萌【15J采用近红外光谱技术分析棉＼氨纶丽料，并对近红外光涪进行一阶导数处理，采J{J偏最d,----乘处理数据得剑满意结果。祝清兰【l6】应用一阶导数光潜法成功实现对氨基苯甲酸的含量的测定。董新荣等⋯运蚪J最小二乘法建立傅立叶变换中红外光谱定量分析模型，以获取苯甲酸和邻苯二叮l酸氨钾的红外吸收光谱，分别以吸收光谱和二阶导数光谱进行中坌E：I-光谱定量分析。Shirkhedkar等【|8J利用零阶和一阶导数光嚆法成功测定药片中替诺福韦的含量。El—Sayed掣憎J采刚一阶导数光谱法结合活性炭对浓缩后痕量的放射性元素铀进行了定量测定，获得满意结果。Kaur等【20J州一阶导数光谱法结合吗啉荒酸吗啉的显色作用同时测定金属离子钴和镍的含量，Toral等12lJ利用二阶导数光谱法成功测定了复方镇痛药盐酸曲马多和对乙酰氨基酚的含量。Eskandari等12习利川零交点二阶导数结合紫外分光光度法同时测定了微胶束中金属离子钯和镍的含 第l章化学计量学在速差动力学分析中的心J峒与研究进展量，提供了～种方便快速的测定方法，同时利悄该法成功的测定了十二烷基硫酸钠介质中的金属离予钯和钻的含量【23】。Taher等【241采用三阶导数光度法结合锌试剂成功测定了痕量的金属离子钯，同时还朋该法成功的测定了痕量的镏【25l。Saad等126J应朋导数光谱法实现对洒石黄和口落黄的同时测定，并获得满意结果。SouriE等【27】应川导数光潜成功测定了降血脂药物辛伐他丁和伊泽替米。Vojkovic等【281采用三阶导数光潜法测定了金属混合物中钯和金的含量，获得满意的结果。Sardana等1291应川三种导数光谱方法同时测定药物盐酸去氧肾上腺素和托品酰胺。陈文华130】建立了一阶导数紫外光谱法测定盐酸麻黄碱强的松龙滴鼻液中盐酸麻黄碱的含量，获得满意的结果。刘雅静等【3IJ等运HjI一阶导数多元线性回归法同时测定氨咖黄敏胶囊三组分，乙酰氨基酚，咖啡冈和氨苯那敏。刘婷等132I将一阶导数分光光度法运用于测定自制糠酸莫米松微乳的含量，结果较满意。安原初等1331采用一阶导数法分光光度法建立了一种安达帕林酯质体中药物含量的测定方法，也得到满意结果。4多元线性回归校正法在回归分析中，如果有两个或两个以上的自变量，就称为多元回归。在实际问题的处理中，一种现蒙常常是与多个冈素相联系的，由多个自变量的最优组合共同来预测或估计因变量，比只用一个自变量进行预测或估计更有效，更符合实际。多元线性回归校正法是化学计量学中一个霞要分支，而速差动力学分析大多基于试剂较大过量下的假一级反应，通过多元校正方法能对其参数进行回归求解，进而进行多组分同时分析【341。王惠等1351运刚多无线性回归法测定Ⅱ甲基蓝聚合的热力学参数，文中以多元线性回归方法分析距甲基蓝的光谱数据，求解出亚甲基蓝单体及二聚体的吸收光谱，测得二聚反应的jI￡衡常数，熵变和焓变，取得良好结果。Karayannis等f361运j}j反推最小二乘法同时解析钴、镍、铁三种离了的混合物和过乙酸、过氧化氡的混合物，他们使用不同波长下的初始速率为测量数据进行解析，而非线性回归作为早期在这方面应朋较多的多元校正方法，取得满意结果。Cladera等㈣将非线性回归}lJ于钻、镍的EGTA．PAR络合置换体系，对其反应速率常数和分析物浓度进行了同时回归测定。陈海春等138I把多无线性回归分光光度法同时测定食品中柠檬黄和日落黄的含量。该方法简单，方便，省去了测定单组分刚‘的萃取，柱层析等步骤。在速差动力学分析法中，催化反应由十灵敏度较高，也得到了广泛的应悄与研究。Gonzalez等139J把多元线性回归用于催化动力学分析体系中，对氰离子、硫离了、可f!硫醪根离了混合物中的两两组分进行了同H寸测定。5基于因子分析的多元校正方法主成分回归(PCR)和偏最小二乘法等(PLS)都足基于因子分析的常刚多元校正方法，近年来广泛的应州于相似多组分的同时测定。这些方法与速差动力学分析法相结合，尤其是偏最d"--乘法的引入，对不预知速率常数和仪存在较小动力学差异体系的分析，以及噪音及千扰的排除等方面有者重要意义【401。偏最d,-乘回归(PLS)是川以解决化学样品分析中存在的变量多晕相关及解释变量多于样本点等实际问题，冈此能解决许多以往川普通多冗回归方法无法解决的问题。Ariana等【"‘J运Hj主成分回归荧光动力学方法同时测定了左旋多巴和卡比多巴两组分。亦有报道运川偏晟小二乘．小波变换一正交信号校正相结合同时测定铁，铝和铍三组分【4zJ。顾志澄等1431、朱仲良等Ⅲ1等提出了多绁分的反应速率图谱，与光谱测定中共存多组分的潜线相似，混合组分的反应速率图谱由各催化剂相互独立的图潜合成，町用主成分回归对催化剂浓度进行解析，并刚交互检验法确定主成分数。Lopez-Cueto等{45J利刖偏最小二乘法方法结合连续试剂加入技术来实现速差动力学分光光度法同时测定邻苯三酚和对苯二酚。Gareia等146l亦利川速差动力学分光光度法，连续试剂加2 第l章化学计量学在速差动力学分析中的应用与研究进展入技术结合偏最小二乘法同时测定半胱氨酸、蛋氨酸和高半胱氨酸。DeLaPena等147】采用速差动力学荧光光度法，偏最小二乘l方法同时测定阿莫西林和克拉维酸。同时，DeLaPena等【4sj亦刚停留．速差动力学分光光度法结合偏最小二乘l、混合线性分析和净信号一经典最小二乘法对克拉维酸和阿莫西林混合物进行解析，并比较了这三种化学计量学方法的预报性能。偏最小二乘法对于多维动力学数据的解析也不失为一种自．效的数据处理T具。Coello等1491采用展开偏最小二乘法和n维偏最小二乘两种方法解析左旋多巴和羟苄丝肼混合物所得的动力学．光谱三维数据，从而实现对它们的准确测定。Nikolajsen等【50J利心荧光．连串动力学分析法结合平行因子分析和n维偏最小二乘方法同时测定肾上腺素和去甲肾上腺素并探讨了这两种方法在荧光．动力学三维数据中的应J甘。Pettas等plJ采用了两种方法(将三维动力学．光学数据展开为不同波长下的动力学二维数据和将三维动力学一光潜数据展开为不同波长下的初始速率二维数据)来处理三维动力学．光谱数据，并结合三种多元校正方法(反推最d,-乘、主成分回归和偏最小二乘法)灾现对钴、镍和铁的同时测定。Fernandez等【521采心二元校正方法(主成分回归法、偏最,b--乘法、展开主成分回归泫和展开偏最,b--乘法)和三级多元校正方法(n维偏最小二乘法和平行冈‘了法)分别处理固定波长下的二维动力学数据、不同波长下三维动力学．光普数据，成功实现对铜、锌、钻、镍和铁的同时测定。偏最小二乘对近红外光谱的复杂的体系也有较好的解析能力，Cozzolino等p习采川近红外光谱法结合偏最,b--乘法同时洒中的多种金属元索，获得满意的结果，同时还刚该法对鱼肝油里的游离脂肪酸进行了研究【54】。还有Szydlowska．Czemiak等f55】川傅立叶变化对菜籽油中的磷脂的中红外光谱进行了解析，得到满意的结果。Coscione等f56j根据二甲酚橙与金属离予铝和铁的显色反麻，利蚪J偏最"b--乘法对其解析进行定量测定，结果令人满意，同时Madrakian等【57l也朋该法对金属锅和铍进行了研究。Ostra等{58l利悄速差动力学分光光度法结合偏最小二乘法同时测定莠去津和甲草胺，同时还有该法测定了莠去津和灭草松。Amigo等159,601首次使川了一种混合硬软模型多7己曲线一交替最小二乘法同时测定黄喋1岭、次黄嘌呤和尿酸混合物。张军延等【6ll利，fJ稠环芳烃的在紫外激发下能发出荧光的性质，对稠环艿烃多组份进行过测定。倪永年等{62螂j还将多元校正方法和人T神经网络方法进行比较，选择预报结果好的方法测定复杂多组分体系中待测组分的含量。。6人工神经网络一，在实际问题中，由于体系中各组分的相互作剧，仪器的嘲有噪音及基线漂移等原闽，使得非线性情况普遍存在。而人工神经网络相比于多元校正法能更好的解决非线性问题。人一lj神经刚络1691是模拟人脑结构向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。现以刚于化学模型识别、测量信号处理、实验条件优化、实验过程控制等研究领域。由于人丁神经劂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。人-1：神经网络原理简单，易学的特点使得其广泛地应用于多组分分析中。动力学分析是一种测量动态过程的分析方法，各绀分反膨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J：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。Absalan等f阳l亦利Hj反传一人‘T神经网络法结合催化动力学分光光度法实现了对硒的测定，并成功去除了碲的干扰。申金山等【丌1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。刘平等172J采，H反传人1二神经网络解决多无非线性荧光校正问题，实现了对罗丹明、丁基罗丹明、曙光红B的三组分的同时测定。Hasani等1731用速差动力学对氨基乙酸和赖氨酸进行了同时测定，人工神经网络法与偏最小二乘法比较，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，同时他还利川此法实现了对四种酚类物质(苯酚，2．氯苯酚，3 第1章化学计量学在速差动力学分析中的应用与研究进展3．氯苯酚和4．氯苯酚)的同时测定174I。Safavi等【75"76I利用主成分．反传．人工神经网络结合动力学分光光度法同时测定硫离子和Ⅱ硫酸根离子，并探讨了网络的各个参数对待测组分的预报结果影响，此外还利用该法实现了对铁和钒的同时测定。何池洋等177J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。Khanchi等【78I利Hj速差动力学分光光度法对咖啡因和町．日j’碱的同时测定，并详细地探讨了反传．人工神经网络和偏最4,-乘法对动力学同时测定的影响。Abbaspour等179】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实现了对L．半胱氨酸和高半胱氨酸的同时测定，同时还利用此法对完成了锆和铪的同时测定f8叫。Khayamian等[Sll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(Vlll)和Ru(IV)。Ensafi等182】首次采刚了主成分叫、波人工神经网络结合速差动力学分光光度法对硫氰酸根离予和硫离予的同时测定，同时详细地探讨了主成分．小波人T神经网络的应j{j与影响冈索。Magni等【8列利Hj停留技术结合反传．人工神经网络法实现了对铜和镍的动力学测定。倪永年等科1利用径向基人工神经网络法对四种食品添加剂麦芽酚、乙基麦芽酚、香兰素和乙基香兰素的紫外光谱进行分析，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Is51，同样得到满意的结果。倪永年等{舶州1也利川人T神经网络方法与其他化学计量学方法的比较，选择最优方法进行多组分测定。7平行因子分析(PARAFAC)和多维偏最小二乘(NPLS)前面所述的方泫多心用于两维数据的解析，对于三维数据的处理，PARAFAC和NPLS则是强有力的化学汁量学方法。两种算法都是把一个原始的三维数据矩阵展开成三个两维得分矩阵。多维偏最小二乘NPI。S是Bro等基于三线性分解和经典PLS提出的三维矩阵校正算法。PARAFAC相比于NPLS，PARAFAC的解集是唯一的1921。David掣93J采埘平行因子分析结合液相色普技术测定鱼中的孔雀石绿和它的代谢产物，得到良好的结果。Ali等【941同时运J=}JPARAFAC和PLS结合紫外分光光度泫同时测定药物与生物体内的四环素，由于PARAFAC应刖0二解析三维数掘包括史多的数据信息，结果要比PLS的预报结果更好。Rocio等f95JI,V．刖吲相微萃耿技术和荧光光度法测定牛奶中的磺胺类药物，J移J1JPARAFAC方法解析得到良好结果。Rosario等№j戍用光诱导荧光光度泫和PARAFAC方法测定地表水中的四环索，也得到满意结果。对于多维偏最4,--乘，Coello等一7J应用二维和三维偏最小二乘方法结合动力学分光光度泫同时测定盘旋多巴和苄丝肼两组份的含量，结果也较满意。金丹等【9s】建立了一种基于PARAFAC算法的三维荧光光谱法同时测定四种混合芳香烃。邓城等pI在同时测定邻苯二酚，问苯二酚，酪氨酸和色氨酸四组分时研究了PARAFAC和SWATLD两种算法在定性和定量测定上的差别。Chen等【l叫膨用PARAFAC算法测定了迮苯和二苯基唑的荧光强度和其在胶束介质中的分配系数。Arroyo等B01l研究了PARAFAC算法在液相色潜质谱联J}j技术中测定龟中孔雀石绿及其代酣产物的含量。Niazi等11021将PARAFAC及PLS算浊结合紫外光度法应J=Ij于测定药物和生物体中的卡托普利；该课题组还将这两种方法应片J于测定生物体内的四环素的含量，取得满意结果f1031。Sene等Il04j研究了将PARAFAC算法存解析多维数据的强大功能J遍刚于人体m清中药物的荧光光涪研究。Gimenez等P051研究了在恩诺沙星存在下测定了环丙沙星的荧光强度并应}f{PARAFAC算法得到很好的结果。Azofra等11061通过I刭相萃取技术检测牛奶中磺胺类药物的荧光强度并心川P：ARAFAC算法测定其含量。DelaPena等110rl应用PARAFAC算法和分析人尿中氟芬那酸和甲氯胺苯酸的激发发射荧光数据。Chasemi等I“堪1应用PARAFAC算法和紫外分光光度法技术联用同时测定维生索B，取得满意结果。Ni等[109]也将PARAFAC应用到速差动力学分光光度法中同时测定食品中Fe和AI二纽分的含量，取得满意结果，课题组还将其应川到农药中氨基甲酸酯类农药lI加J。Ni[⋯i课题组还将PARAFAC算法应用于平行因子．同步荧光法测定食品中的维生素Bl，B2，B6。4 第1章化学计’量学在速差动力学分析中的应用与研究进展8其它化学计量学方法卡尔曼滤波是动态递推性的信号处理方法，将其．【}j于以时问为变量的动力学分析有着明显优势。卡尔曼滤波已用十一级动力学模型参数的计算、酶法单组分动力学测定B121和温度、反应条件、速率常数的误差补偿[113,114I等。卡尔曼滤波_qr解决线性参数统计的估计问题，消除背景噪音与干扰，扶得真实信号与参数估值。它要求预知各个干扰组分的纯波潜，且各组分间的吸光度麻基木符合加和性质。由于它是一种递推式的讨。算方法，不需要同时采用全波谱或全时域的测量数据，冈此特别适．}{』于实时分析和在线分析。叶英植等【’15,1哺J采用卡尔曼滤波速差催化动力学停流光度法同时测定了铁、镍和铜体系以及铁、银和锰体系。Forster等⋯7】将卡尔曼滤波_}lj十醇类物质的酶法速差动力学分析，其测定的相对标准偏差均在10％以内。Quencer等【IIg,I憎】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-它和速率常数变动及其它冈素对滤波的影响，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【120I。遗传算法(GeneticAlgorithm)是模拟生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，它最初由美国Michigan大学J．Holland教授于1975年首先提出来的。进入90年代，遗传算法迎来了兴盛发展时期，无论是理论研究还是应用研究都成了十分热门的课题。不但它的应心领域扩大，而且利用遗传算法进行优化和规则学习的能力也显著提高。此外一些新的理论和方法在应用研究中亦得到了迅速的发展，这些无疑均给遗传算法增添了新的活力。遗传算法的应用研究已从初期的组合优化求解扩展到了许多更新、更工程化的J避用方面。遗传算法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，由十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。王娟等㈣】利崩遗传算法优化神经网络的结构参数和连接权承，得到优化的神经网络来测定木耳中的铜和铁。吴剑掣”21把遗传算法川于粮食和饲料中Zn斗，Cd2’，C02+，Ni2+，Mn孙和cu2+六种组分的同时测定取得满意结果。免疫算法．IA(ImmuneAlgorithm)是将免疫概念及其理沦应用于遗传算法，在保留原算法优良特性的前提下，力图有选择、有目的地利坩待求问题中的一些特征信息或知识来抑制其优化过程中出现的退化现象。免疫算法的属性宵抗原，抗体，免疫疫苗，免疫算子，免疫调节，免疫记忆和免疫识别。该算法根据所提供的标样信息对蓖叠的分析化学信号进行拟合，从重叠信号中提取单一组分的信息，从而实现多组份混合信号的解析。倪永年等1123】就曾采Hj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结语速差动力学分析泫虽然町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，影响的冈素也较多。纵观该领域的研究情况，可以看到，化学计量学『H十速差动力学多组分分析，既q推动速羞动力学分析的进一步发展，也使化学讣量学的虎川范踊得以拓宽。同时必须认识到，在优化实验条件，进～步提高测定的稳定性、广泛性、准确性方面，仍有许多工作可做。10参考文献Il】倪永年，蔡英俊，偏最d,-乘速差动力学分光光度法同时测定酪氨酸和色氨酸，玲彩群畿2008，29(3)433-4355 第l章化学计量学在速差动力学分析中的应用与研究进展【2】【3】【4】【5】【6】【7】[sl【9】【lO】【12】【13】f19][20】【2i】f22】[23】张东，张春H西，万莉，鸡冠花红褪色速差动力学光度法同时测定铬和锰，街金分毵2008，28(4)：39-42LiJ．M．，ZhangC．P．，ZhaiQ．z．，Inhibitivekineticspeetrophotometricdeterminationofproteinusingsulfonazo(i11)一potassiumperiodatesystem，AsianJournalofChemistry,201l，23(4)：1810-1814MaksimovicJ．P．。Kolar-AnicL⋯ZAnicS，R．，Quantitativedeterminationofsomewater-solublebvitaminsbykineticanalyticalmethodbasedontheperturbationofanoscillatoryreaction，Journalofthebrazilinanchemicalsociety，2011，22(1)：38-48ReigF．B．，FalcoP．C．，H．pointstandardadditionsmethod，part1，fundamentalsandapplicationtoanalyticalspectroscopy，Analyst，1988，Il3(7)：1OIl·l016FranciscoB．R．，PilafC．E，H·pointstandardadditionsmethod，partJ，fundamentalsandapplicationtoanalyticalspectroscopy,Analyst,l988，1l3(7)：l065-1068MehdiN．，MajidM．．KobraZ．，SimultaneouskineticdeterminationofphosphateandsilicatebyspectrophotometricH．pointstandardadditionmethod，JournaloftheChineseChemicalSociety，2008，55(2)：362—368BagherianG，ArabC．M．，EskandariH．，SimultaneousdeterminationofcobaltandpalladiuminmicellarmediausingH—pointstandardadditionmethodandpartialleastsquareregression，SpectrochimicaActaPartA，2007，67(2)：378-384ZolIghameinJ．，AbdollahiH．，JaefarifarD．，AzimiG．H．，SimultaneousdeterminationofFe(11)andFe(111)bykineticspectrophotometricH-pointstandardadditionmethod,Talanta，2002，57(6)：1067—1073AfkhamiA．，BahrainM．，Meancenteringofratiokineticprofilesasanovelspectrophotometricmethodforthesimultaneouskineticanalysisofbinarymixtures，AnalylicalChimiraaActa，2004，526(2)：2lI-2I8AbdollahiH．，ZolghameinJ．，AzimiGH．，JafarifarD．，SimultaneousspectrophotometricdeterminationofironandvanadiumbyH-pointstandardadditionmethodandpartialleastsquaresregressioninmicellarmedium，Talanta，2003，59【6)：l141-l151GhasemiJ．，SeifiS，，SharifiM．，GhorbaniR．，AminiA．，SimultaneouskineticspectrophotometricdeterminationofascorbicacidandL·cysteinebyH—pointstandardadditionmethod．MicrochimicaActa．2004，l48(3-4)：259·265MohammadA．K．，MohammadM，A．．MohammadH．M．，FatemehB．，SimultaneouskineticspectrophotometricdeterminationofhydrazineandisoniazidusingH·pointstandardadditionmethodandpartialleastsquaresregressioninmiceilarmedia：CroaticaChemicaAcla,2009：82(4)：729-738王玲，李淑云，一阶导数光谱法测定氧氟沙牮滴耳液含最，≯鳕馐彰7鹭识20ll，9(6)：195杨萌，近红外光谱技术在棉＼氨纶面料分析中的应用，中国纤检，201l，22：61．63祝清兰，一一阶导数光谱法测定对氨基苯qI酸的含麓，2010．纪．，．舶’以24(9)：20-22u夸本样，王玲，董新浆，二阶导数额处理法往巾红外光潜定最分忻巾的应用铆I：究，2008，27(7)ShirkhedkarA．A．，BhirudC．H．，SuranaS．，DeterminationoftenofovirinpharmaceuticalformulationbyzeroorderandfirstorderderivativeUV-spectrophotometrymethods，ResearchJournal∥ChemistryandEm,ironment,2008，120)：49—50E1．SayedA．A．，HamedM．M．，HmmadH．A．，El—ReefyS．，Collection／concentrationoftmccuraniumforspectrophotometricdetectionusingactivatedcarbonandfirst—derivativespectrophotometry,RadiochimicaActa，2007，95(J)：43-48KaurV．，MalikA．K．，VermaN．，Simultaneousdeterminationofcobaltandnickelusingmorpholinedithiocarbamate(MDTC)asreagentbytirstandsecondderivativespectrophotometry,JournalofTheChineseChemicalSoeieO,,2007，54(3)：715-7221_oralM．1．。RivasJ．，SaldiasM．，SotoC．，OrellanaS．，SimultaneousdeterminationofacetaminophenandtramadolbysecondderivativespectrophotometryJournalofTheChileanChemicalSociety，2008，53(2)：1543一1547EskandariH。Zero—crossingsecondderivativespeetrophotometryforsimultaneousdeterminationofpalladiumandnickelusingl·(2-pyridylazo)-2一naphtholinmixedmicellarsolutions，AnnamDiChimica，2004，94(7—8、：591·599EskandariH．。SaghselooA．G，Secondandfirst·derivativespectrophotometryforefficientsimultaneousandindividualdeterminationofpalladiumandcobaltusing1-(2-pyridylazo)-2·naphtholinsodiumdodecylsulfate6q习卅刀踟．1，Irl 第1章化学讣量学在速差动力学分析中的应用与研究进展【24】【25】【26】【27][28】【29】【30】[31】【32】【33】[34】【35】【36】【37】【38】【39】【40】【41】【42】【43】【44]【45Jmiceilarmedia，AnalyticalSciences，2003，19(I1)：1513-1518TaherM．A．，MostafaviA．，MobarakehS．Z．M．，Modifiedanalcimeloadedwithzinconasausefulmaterialfortheseparationandpreconcentrationoftracepalladiumanditsdeterminationbythird—derivativespectrophotometry,JournalofAnalyticalChemistry,2007，62(I1)：1022-1027TaherM．A．，MobarakehS．Z．M．，Applicationof1,2-dihydroxybenzene一3，5-disulfonicacidfortheseparationandpreconcentrationoftracemolybdenumanditsdeterminationbythirdderivativespectrophotometry,JournalofAnalyticalChemistry，2005，60(7)：619·624SaadA．，NaziraS．，RashaA．，Determinationoftartrazineandsunsetyellowinfoodstuffsbyderivativespectraphotometricmethod，Asianjournalofchemistr)’201l，2(23)：l825-1828SouriE．，AmanlouM．，Developmentandvalidationofaderivativespectrophotometricmethodfor‘simultaneousofsimvastatinandezetimide，E-Journalofchem括try，2010，7(I)：59．64VojkovicV．，Druskovicv．，Simultaneousdeterminationofpalladium(1i)andgold(111)inmixturesbythirdderivativespectrophotometryusing3-hydroxy-2-methyl-I—phenyl-4-pyridoneligand，CroaticaChemicaActa，2003，76(i)：87—92SardanaS．，MashruR．C．，Simultaneousdeterminationofphenylephrinehydrochlorideandtropicamideinophthalmicdosagefromwiththreerapidderivativespectrophotometric，JournaloftheChileanchemicalsociety,2010，55(1)：515—518陈文华，一阶导擞紫外光谱法测定盐酸麻黄碱强的松龙滴鼻液中盐酸麻黄碱的含量，手国炙i验方材学荣j赢2009，15(8)：35．37刘雅静，徐业杰，孙苓苓，一阶导数．多元线性庳l归法同时测定氨咖黄敏胶囊三纽分的含量，曲西区菇荣‘苍2009，38(6)：538秘_善刘婷，一阶导数分光光度法测定自制糠酸莫米松微乳的含晕，药学乡筋臻碡矿窀2010，18(1)：86．87安原初，刘利萍，一阶导数光谱法测定阿达帕林脂质体中药物含最，伊四新≥务热矗2010，19(6)：534—536高云霞，孙宝盛，冯海英，多元线性回门离子选择电极澎：测定铅和镉，阿杞罄毵微学统’雾嬲2006，23(1)：17·19于慧，赵学财，张春荣，申大忠，多元线性州门法测定咂甲基蓝聚合的热力学参数，影群壁7j学徨才笋嬲2010，24(2)：48·51．。Pettasi．A．，KarayannisM．1．Simultaneousspectra·kineticdeterminationofperaceticacidandhydrogen■peroxideinabrewerycleaning—in—placedisinfectionprocess，AnalyticaChimicaActa，2004，522(2)：275-280。，CladeraA．，GomezE．，EstelaJ．M．，Cerdav．，Computermethodforthesimultaneouskineticdeterminationofcompoundsinmixturesbasedontheuseofdiode-arrayspeetrophotometry,AnalyticaChimicaActa，I993，272(2)：339—344．陈海春，王必娜，多元线性蚓归分光光度法同时测定柠檬黄承1日落黄，绽器贸袭与分析翟毖弼2001，4：29．30GonzalezV．，MorenoB．，SiciliaD．，RubioS．，Perez—BenditoD．，Micellarcatalysisinkineticmulticomponentanalysis：simultaneousdeterminationofbinarymixturesofcyanide，sulfide，andsulfiteions，AnalyticalChemistry，1993，65(14)：1897—1902夏珍珍，汪淑华，倪永年，化学计量学．动力学分光光度法同时测定两种糖皮质类激素，分析科学学抛2011，27(2)：147·152ArianaP．P．，MiguelA⋯CGabrielaA．I．，Simultaneouskinetic-spectrofIuorometricdeterminationoflevodopaandcarbidopausingpartialleastsquaresregression，AnalyticalScience，2009，25(11)：130l-l304薛永林，任守信，赵志高，高玲，化学计量学方法J『iil时测定铁、钳和铍，分删笋学撼2010，26(5)：543．545GuZ．C．，WangX．D．，Theapplicationofprincipalcomponentregressiononsimultaneousmulticomponentdeterminationsthroughasinglecatalytickineticrun，Talanta，1995，42(2)：205·2lOZhuZ．L．，GuZ．C．，ChenR．M．，HanC．Q．，LuB⋯LSimultaneousdeterminationofcatalystsbasedonthedifferencesinthecharacteristicratespectraofcatalytickinetics，AnalyticaChimicaActa，1994，298(1)：19—26．Lopez-CuetoG．，LizarretaJ．，OstraM．，UbideC．，Multicomponentdeterminationsbypartialleast·squaresregressionanalysisoffast-reactionmultiwavelcngthprofilesobtainedbycontinuousadditionofareagent，7 第l章化学计量学在速差动力学分析中的心用与研究进展Talanta，2002，58(3)：569-578[46】GarciaR．，Lopez·CuetoG．，OsWaM．，UbideC．，Multicomponentdeterminationsusingaddition-generatedreagentprofilesandpartialleastsquaresregression，AnalyticaChimicaAeta，2005，535(1-2)：287·295[47】DelaP．A．M．，AcedoV．M．I．，EspinosaM⋯ASanchezM．R．，Stopped·flowfluorimetricdeterminationofamoxycillinandclavulanicacidbypartialleast·squaresmultivariatecalibration，Talanta,2002，56(4)：635．642【48】DeLaP．A．M．，EspinosaM．A．，ValenzuelaM．1．A．，OoicoecheaH．C．，OlivieriA．C．．Comparativestudyofnetanalytesignal-basedmethodsandpartialleastsquaresforthesimultaneousdeterminationofamoxycillinandclavulanicacidbystopped—flowkineticanalysis，AnalyticaChimicaActa,2002，463(1)：75·88‘[49】CoelloJ．，MaspochS．，VillegasN．，Simultaneouskinetic·spectrophotometricdeterminationoflevodopaandbenserazidebybi·andthree-waypartialleastsquarescalibration，Talanta，2000，53(3)：627—637【SO】NikolajsenR．P．H．，BookshK．S．，HansenA．M．，BroR．，Quanti黟ingcatecholaminesusingmulti—waykineticmodeling，AnalyticaChimicaAeta，2003，475(1—2)：137一150fSl】PettasI．A．，KarayannisM．I．，Applicationoftwo—waydecompositionmethodsinthesimultaneousdeterminationofcobalt，nickelandironbycouplingstopped·flowtechniquesandCCDdetection，AnalyticaChimiea,4eta92003，491(2)：219-229【52】FemandezF．M．，TudinoM．B，，TroccoliO．E．，Multicomponentkineticdetermination—ofCu，Zn，Co，NiandFeattracelevelsbyfirstandsecondordermultivariatecalibration，AnalyticaChimicaAeta，2001，433(I)：119一134【53】CozzolinoD．，KwiatkowskiMJ，，DambergsR．G．，CynkarW⋯UJanikL．J．，SkouroumounisG．，GishenM．，Analysisofelementsjnwineusingnearinfraredspectroscopyandpartialleastsquaresregression，Talanta,2008，74(4)：711-716[54】CozzolinoD．，Murray1．，ChreeA．，ScaifeJ．R．，Multivariatedeterminationoffreefattyacidsandmoistureinfishoilsbypartialleast—squaresregressionandnear·infraredspectroscopy，LWT-FoodScienceandTechnology,2005，38(8)：821-828f55】Szyd{"owska·CzerniakA．，MIRspectroscopyandpartialleast·squaresregressionfordeterminationofphospholipidsinrapeseedoilsatvariousstagesoftechnoIogicaIprocess，FoodChem詹try,2007，105(3)：lj79一J187【56】Ren4eC．A．，Jo{loC．D．A．，PoppiR．J．，MelloC．，VanR．B．，M6nicaF．DA．，Muhivariatecalibrationappliedto．⋯ahighlyinterferingchemicalsystem，thesimultaneousspectrophotometricdeterminationofaluminiumandironinplantsusingxylenolorangeandpartialleast-squaresregression，AnalyticaChiraicaAeta，2000，423(1)：3140f57】MadrakianT，，AfkhamiA．，BorazjaniM．，BahrainM．，Partialleast—squaresi"egressionforthesimultaneousdeterminationofaluminumandberylliumingeochemicalsamplesusingxylenolorange，SpectrochiraicaActaPart爿：MolecularandBiomolecularSpectroscopy,2005，6t(13一14)：2988—2994【58】OstraM．，UbideC．，ZuriarrainJ．，Interferencemodeling，expefimenmldesignandpre—concentrationstepsinvalidationofFeton’sreagentforpesticidedetermination，Anal),lienChimieaAola,2007，584(1)：228·2351591AmigoJ．M．，DeJuanA．，CoelloJ．，MaspochS．，Amixedbard—andsoft—modellingapproachforthequantitativedeterminationofoxipurinesanduricacidinhumanurine，AnalyticaChimicaActa，2006，567(2)：236-244160JAmigoJ．M．，DeJuanA．，CoelloJ．，MaspochS．，Amixedhard-andsoft-modellingapproachtostudyandmonitorenzymaticsystemsinbiologicalfluids，AnalyticaCh#nicaActa,2006，567(2)：245—25416l】张年延，顾：占潞，稠纠：劳烃的荧光光度法同H’J测定，分枥：化甓1991，19(12)：1379．1382162】NiY．N．，DengN．，KokotS．，Asimplekineticspectrophotometricmethodforsimultaneousdeterminationoftetmcyclinesbysueofchemometircs，AnalyticalMethod,20IO，2(9)：1302-1309f63】NiY．N．，DengN．，KokotS．，Simultaneousenzymatickineticdeterminationofearbamatepesticideswiththeaidofchemometircs，InternationaldournalofEnvironmenalAnalyticalChemistry,2009，89(13)：939·955【64】NiY．N．，XiaoW．Q．，KokotS．，Applicationofchemometircsmethodforsimultaneouskineticspeetrophotometricdeterminationofaminocarbandcarbarylinvegetableandwatersample，JournalofHazardousMaterials，2009，168(2·3)：1239-1245165】NjY．N．，DengN．，KokotS．，Differentialkineticspectrophotometricdeterminationofmethamidophosand8 第1章化学计量学在速差动力学分析中的应用与研究进展【66】【67】【68】【69】【70】[71】【72】【73】【74】【751【76】【77】【78】【79】[80】【81】【82】f83】『84][85】fenitrothioninwaterandfoodsamplesbyuseofchemometires，ChineseJournalofChemistry，2010，28(3)：404—4lONiY⋯NWangY．，ApplicationofchemometricmethodstothesimultaneouskineticspectrophotometricdeterminationofiodateandperiodatebasedOllconsecutivereactions，MicrochemicalJournal,2007，86(2)：216—226NiY⋯NCaoD．X．，KokotS．，Simultaneousenzymatickineticdeterminationofpesticides，carbarylandphoximwiththeaidofchemometrics，AnalyticaChimicaActa，2007，5880)：131-139NiY．N．，LiuC．，KokotS．，Simultaneouskineticspectrophotometricdeterminationofacetaminophenandphenobarbitalbyartificialneuralnetworksandpartialleastsquares，AnalyticaChimicaActa，2000，4l9(2)：185．196ZupanJ．，GasteigerJ．，Neuralnetworks·Anewmethodforsolvingchemicalproblemsorjustapassingphase，AnalyticaChimicaAeta，199l，248(1)：l一30AbsalanG．，SafaviA．，MaesumS．，Applicationofartificialneuralnetworksasatechniqueforinterferenceremoval：kinetic—spectrophotmetricdeterminationoftraceamountsofSe(IV)inthepresenceofTe(IV)，Talanta，2001，55(6)：1227-1233中金山，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，分矽7：纪尝2004，32(4)：497·499刘’|，"梁逸曾，多元非线性荧光校正的人工神经网络方法，纪学学)磁1997，55(4)：386．392HasaniM．，VaghoubiL．，Abdol!ahiH．，Akineticspectrophotometricmethodforsimultaneousdeterminationofglycineandlysinebyartificialneuralnetworks，AnayticalBiochemistry,2007，365(i)：74—8lHasaniM．，MoloudiM．，Applicationofprincipalcomponent-artificialneuralnetworkmodelsfor冀⋯simultaneousdeterminationofphenoliccompoundsbyakineticspectrophotometricmethod，JournalofHazardousMaterials，2008，l57(I)：161-169SafariA．，MoradlouO．，MaesumS．，Simultaneouskineticdeterminationofsuifiteandsulfideusingartificialneuralnetworks，而肠nta，2004，62(1)：5l一56SafaviA．，AbsalanG．，MaesumS．，SimultaneousdeterminationofV(iV)andFe(11)ascatalystusing“neuralnetworks”throughasinglecatalytickineticrun，Ana纱twaChimicaAeta,2001，432(2)：229-223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，光学笋毛i踏学分扼2004，24(4)：730—732KhanchiA．R．，MahaniM．K．，HajihosseiniM．，MaraghehM．G．，ChaloosiM．，BaniF．，SimultaneousspectrophotometricdeterminationofcaffeineandtheobromineinIranianteabyartificialneuralnetworksanditscomparisonwithPLS，FoodChemistry，2007，l03(3)：1062．1068．AbbaspourA．，MirzajaniR．，IndirectsimultaneouskineticdeterminationofL-cysteineandhomocystcinebyANNs，AnalyticalLetters．2006，39(4)：791-807AbbaspourA．，BaramakehL．，Applicationofprinciplecomponentanalysis·artificialneuralnetworkforsimultaneousdeterminationofzirconiumandhafniuminrealsamples．SpectrochimicaAetaPart爿：MolecwlarandBiomolecularSpectroscopy,2006，64(2)：477-482KhayamianT．，EnsafiA．A．，AtabatiM．，SimultaneousdeterminationofOs(VIll)andRu0V)ascatalysisthroughasinglecatalytickineticrunusingprincipalcomponentartificialneuralnetwork，AnalyticalLetters，2002．35(12)：2039．2052EnsafiA．A．，KhayamianT．，TabarakiR．，Simultaneouskineticdeterminationofthiocyanateandsulfideusingeigenvaluerankingandcorrelationrankinginprincipalcomponentwaveletneuralnetwork，Talanta，2001，7l(5)：202l-2028MagniD．M．，OlivieriA⋯CBonivardiA⋯LArtificiaineuralnetworksstudyofthecatalyticreductionofresazurin：stopped—flowinjectionkinetic-spectrophotometricdeterminationofCu(11)andNi(1i)，dnalytieaChimicaActa，2005，528(2)：275—284NjY．N．，ZhangG，W．，KokotS．，Simultaneousspectrophotometricdeterminationofmaltol，ethylmaltol，vanillinandethylvanillininfoodsbymultivariatecalibrationandartificialneuralnetworks，FoodChemistry，2005，89(3)：465-473NiY．N．，HuangC．F．，KokotS．，Akineticspectrophotometricmethodforthedeterminationofternary9 第l章化学讨‘量学在速差动力学分析中的应J}}j与研究进展mixturesofreducingsugarswiththeaidofartificialneuralnetworksandmultivariatecalibration，AnalyticaChimicaAeta，2003，480(I)：53—65[86JNiY．N．，XiaoW⋯QSimultaneouskinticspectrophotometricdeterminationofcephalexinandtrimethopriminpharmaceuticalpreparationandhumanurinewiththeaidofchemometrics，ChineseChemicalLetters,2008，19(8)：981—984f87JNiY．N．，WangY．，KokotS．，Simultaneouskinticspecwophotometricanalysisoffivesyntheticfoodcolorantswiththeaidofchemometrics，Talanta，2009，78(2)：432-44l【88】NiY⋯NWangY．，KokotS．，Simultaneouskintic-spectrophotometricdeterminationofmaltolandethylmaltolinfoodsamplesbyusingchemometrics，FoodChemistry,2008，109(2)：43l438【89】GuiY．，NiY，N．，KokotS．．Simultaneousdeterminationofthree5-nitroimidazolesinfoodstuffsbydifferentialpulsevoltammetryandchemometrics，ChineseChemicalLetters，20ll，22(5)：59I-594【90】GuiY．，NiY．N．，KokotS．，Applicationofmultiway·variatecalibrationtosimultaneousvoltammetricdeterminationofthreecatecholamines，AnalyticalMethods，2011，3(2)：385—392[911NiY．N．，CheuJ．F．，KokotS．，Investigationofthepharmacokineticsanddeterminationofcertaincephalosporinsinrabbitplasmabyakineticspectrophotometricmethodwiththeaidofchemometrics，ScienceChinaChemistry,201l，54(5)：827—834f92】WangH．B．，ZhangY．J．，XiaoX．，YuS．H．，LiuW．Q．，Applicationofexcitation-emissionmatrixfluorescencecombinedwithsecond．ordercalibrationalgorithmforthedeterminationoffivepolycyclicaromatichydrocarbonssimultaneouslyindrinkingwater，AnalyticalMethod,201I，3(3)：688-695【93]DavidA．，CruzO．M．．LuisA⋯SFranciscoP．，AdvantagesofPARAFACcalibrationinthedeterminationofmalachitegreenanditsmetaboliteinfishbyliquidchromatography-tandemmassspectrometry,．10urnalofChromatographyA，2008，ll87(卜2)：1-10194】AllN．，MohammadS．，PARAFACandPLSappliedtospectrophotometricdeterminationoftetracyclineinpharmaceuticalformulationandbiologicalfluids。ChemicalPharmaceuticalBulletin，2006，54(．5)：71i-7l3【95】RocioD．A．，LuisA．S．，MariaC⋯0Optimizationofasolid·phaseextractionprocedureinthetluorimetricdeterminationofsulfonamidesinmilkusingthesecond·orderadvantageofPARAFACandD-optimaldesign，AnalyticalandBioanalyticalCremate．．2010，396(2)：923-935[96】Rosarios⋯VDoloresG．M．G．，MartG．M．，HectorC．G．，Highlycollinearthree-wayphotoinducedspectrofluorimetricdataarraysmodelledwithbilinearleast·squares：Determinationoftetracyclinesinsurfacewatersamples，Talanta，2006，70(4)：774-783【971CecileJ．，MaspochS．，VillegasN．，Simultaneouskinetic·spectrophotometricdeterminationoflevodopaandbenserazidebybi—andthree·waypartialleastsquarescalibration。Talanta，2000，53(3-4)：627--637【98】邓琥．尚丽一’R基丁-四组分同时测定的PARAFAC和SWATLD算法及比较．老纡；垮老趟努厩2009，29(4)：1088·1092【99l金丹，李囡刚，张』三钧，殷高方，赵南京，刘文清，基于PARAFAC算法的二三维荧光光谱法测定四种混合芳香烃，力二晦彤搿光学笋弼2010，5(4)：276．282【100】ChenH．，KennyJ．E．，ApplicationofPARAFACtodeterminationofdistributionconstantsandspectraoffluorescentsolutesinmicellarsolutions，Analys，，2010，7(1351：1704—1710f101】ArroyoD．，OrtizM．c．，ArabiaL．A—SAdvantagesofPARAFACcalibrationinthedeterminationofmalachitegreenanditsmetaboliteinfishbyliquidchromatography·tandemmassspectrometry。JournalofChromatographyA，2010，135(7)：1704-1710【102】NiaziA，，GhasemiN．，PARAFACandPLSappliedtodeterminationofcaptoprilinpharmaceuticalpreparationandbiologicalfluidsbyultravioletspectrophotometry，AnanaliDiChimica,2007，97(9)：845—858【1031NiaziA．，SadeghiM．，PARAFACandPLSappliedtospectrophotometricdeterminationoftetracyclineinpharmaceuticalformulationandbiologicalfluids，ChemicalandPharmaceuticalBulletin，2006，54(5)：7ll一713fi041SenaM．M．，TrevisanM⋯GPoppiR．J．，PARAFAC：Achemometrictoolformulti-dimensionaldatatreatment,applicationsindirectdeterminationofdrugsinhumanplasmabyspectrofluorimetry，QuimicaNova，2005，28(5)：910-920【105】GimenezD．，SarabiaL．，OrtizM．C，，ThemaintenanceofaPARAFACcalibrationandthesecond-order 第l章化学计量学在速差动力学分析中的应用与研究进展property：applicationtothedeterminationofciprofloxacininpresenceofenrofloxacinbyexcitation—emissionfluorescence，AnalyticalChimicaAeta，2005，544(1·2)：327-336【106】AzofraR．D．，SarabiaL．A．，OrtizM．C．，Optimizationofasolid·phaseextractionprocedureinthefluorimetriedeterminationofsulfonamidesinmilkusingthesecond-orderadvantageofPARAFACandD—optimaldesign，Analyticalandbioanal),ticalchemistry,2010，396(2)：923·925【107lDelaP．A．M．．DiezN．M．，GilD．B．，Simultaneousdeterminationofflufenamicandmeclofenamicacidsinhumanurinesamplesbysecond．ordermultivariateparallelfactoranalysis(PARAFAC)calibrationof‘micellar-enhancedexcitation．emissionfluorescencedata，AnalyticaChimicaActa，2006，559(1-2)：250—259f108】GhasemiJ，"AbbasiB．，SimultaneousspectrophotometricdeterminationofgroupBvitaminsusingparallelfactoranalysis：PARAFAC，JournalofChinesesociety,2005，52(6)：l123-l129【109】NiY．N．，HuangC．F．，KokotS．，Simultaneousdeterminationofironandaluminiumbydifferentialkineticspectrophotometricmethodandchemometrics。AnalyticaChimica,4cta，2007，599(2)：209_2l8【110】NjY⋯NHuangC．F．，KokotS．，Applicationofmultivariatecalibrationandartificialneuralnetworkstosimultaneouskinetic·spectrophotometricdeterminationofcarbamatepesticides，ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，2004，7l(2)：177一l93【lI11倪永年，蔡英俊，平行因子一同步荧光法测定食品中维生素Bl，B2和B6，光学学与光学分褫2005，25(10)：164l一1644【l12】RutanS．C．，BrownS．D．，Two—dimensionandthree—dimensionalfiringofenzymekineticdatawiththekalmanfilter,AnalyticaChimicadcta,I985，l75(9)：219-229【l13】CorcoranC．A．，RutanS．C．，Characterizationoftemperaturecorrectionmethodforkineticmethodsofanalysiswiththeextendedkalmanfilter，AnalyticalChemistw．，1988，60(22)：2450—2454”。[114】WentzellP⋯DVanslykeS．J．，ParallelkalmanfiIternetworksforkineticmethodsofanalysis，,4nalytica’ChimicaActa，1992，257(!)：173·18l【I15】叶英植，韩华云，陈jE华，卡尔曼滤波速差动力学停留光度法同时测定铁、镍、铜．夕笏纪芳i995，23(10)：l126·l131【116】YeY．Z．，MaoH．Y．，ChenY．H．，Catalytickineticsimultaneousdeterminationofiron，silverandmanganesewiththeKalmanfilterbyusingflowinjectionanalysisstopped·flowspectrophotometry，Talanta，1998，45(6)：1123-l129·“【ll7】ForsterE．，SlivaM．，OttoM．，PerezBD．，Enzymaticdeterminationofalcoholmixturesatthenanogramlevelbythestopped-flowtechnique，AnalyticaChimicaActa，1993，274(I)：109-116【ll8】QuencerB．M．，CrouchS．R．，Extendedkalmanfilterformultiwaveiength，multicofnponentkineticdeterminations，,4nalyst,1993，118(6)：695—701【l19】QuencerB．M．，CrouchS．R．，Multicomponentkineticdeterminationoflanthanideswithstopped-flow’diode—arrayspectrophotometryandtheextendedkalmanfilter,,4nal．vticalChemistry,1994，66(4)：458-463【120】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，光辔学匆老学分织1998，18(4)：468．471【121】-T．娟，王淑菊，孙伶，遗传算泫神经蚓络．光度法同H寸测定木耳中的铜和铁，安籀衣泡影毙2010，(38)7：3313．3314【122】吴剑，卢利军，王英华，陈国新，李楠，王洪艳，李俊锋，遗传算法用于粮食和饲料111多组分同时测定，镪料检灏与品瑗控钠．2006．’：58．60【123】倪永年，梁志华，傅啦叶变换．偏最小二乘法用’r酚类多纽份同时测定，矿第祝与龙动‘纪毙2000，17(1)：101．102 第2章化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食朋香料1引言第2章化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食用香料香兰素，乙基香兰素，麦芽酚，乙基麦芽酚是食品中常用的四种合成香料，咖啡，面包，巧克力和牛奶等许多食品中都含有大量的香料{II。尽管香料可提高食品的香味，但大量食用可引发头痛，恶心甚至影响肝脏等功能【2j。只li{『有许多方法对这四种香料进行测定，倪永年课题组f31采用紫外光度法同时测定这四种香料，得到的线性范围为1．O．20．0mgL～，麦芽酚，乙基麦芽酚，香兰素，乙基香兰素的检测限分别为0．39，0．56，0．49和O．38mgL～；他们【41还采用动力学分光光度法同时测定麦芽酚和乙基麦芽酚，测得的线性范围均为4．0—76．0mgL．1，检测限分别为1．6和1．4mgL-l；对香兰索和乙基香兰索的同时测定，Ohashi等f5f采_f{j毛细管电泳法得到的线性范围为5-500mgL_‘，榆测限为1．6mgL～；DeJager等16】采川液相色谱质谱连用技术得到的线性范同分别为香兰索O．38．8．59mgmL一(检测限为O．07mgL_1)和O．33．2．27mgmL一(榆测限为O．05mgL-1)；除此之外，还有反相液相色谱和气相色谱等方法也对这四种香料进行了同时测定17圳。速差动力学是基于两种或多种待测物与同一试剂反应的速率差别两j建立起来的方泫，与化学计量学结合叮避免样品复杂的顸处理问题‘101。亚铁离子与饮氟化钾町形成蓝色的普鲁十蓝溶液，这种蓝色络合物对光的吸收敏感，可大大提高测定的灵敏度和选择性。Guo等就是应用铁一钬氰化钾体系对奋乃静进行测定，得到的线性范围为O．05—25．0mgL。和榆测限为0．049mgL_II¨1；倪永年课题组也应川普鲁十蓝体系对五种色素进行了定量测定，得到了较低的检测限O．04-0．5mg一[12J。本沦文提出一种灵敏，简单的动力学分光光度法结合化学计量学同时测定食品中的四种食用香料，麦芽酚，乙基麦芽酚，香兰岽，乙基香兰索。方法基于四种待测物与三价铁离了发生氧化还原反应，生成的二价铁离子与铁氰根离予形成普鲁士蓝蓝色络合物的速率差别。2化学计量学基于因子分析的多元校正方法近年来广泛的应用于动力学多组分分析中，它们不仅可以解决线性的化学体系问题，对非线性的体系也能得到良好的预报结果。主成分回归(Principalcomponentregression。PCR)㈣和偏最小二乘法(Partialleastsquares，PLS)114]是两种常l}j的多元校正方法，它们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I{i!I来确立它们各自的校正模型，然后未知样品中并绀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}{J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●二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眸进行分解II川。导数分光光度法|l6J町以分离最叠严承的光谱信号，消除由体系中其它组分哆I起的背景十扰，因而足一种有效地光谱处理技术。3实验部分3．1仪器和试剂12 第2章化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食用香料Agilent8453紫外可见分光光度计(带有搅拌功能并有恒温槽)；ZC。10型水浴恒温槽(宁波天恒仪器厂)；电动振荡机(江苏省盐城市龙冈医疗器械厂)；SA．720pH乇-F(Orion)；微量进样器(量程分别为0．5—101aL、20．200I_tL、100．10000L)；秒表；联想奔腾III计算机。Agilent11oo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，5I_tm)，AgilentZorbax高压保护柱(C18，12．5mmx4．6ram，5I-tm)，以上均为美国Agilent公司产品。柱温为窜温(20±loC)，进样量为lOpL，流速为1mL／min，流动相由甲醇与O．02％KH2P04．H3P04溶液(体积比为30：70)组成，检测波长为274nm，香兰素，乙基香兰素，麦芽酚和乙基麦芽酚的保留时间分别为5．4，7．5，9．1和10．7min。文献t17l对该高效液相色谱方法有详细的描述。麦芽酚，乙基麦芽酚，香兰索，乙基香兰素(100mgL．1，上海试剂二厂)，按常规方法配制，测定时按需要进行稀释；铁(0．006molL『1)．铁氰化钾(O．030molL-1)混合溶液，准确称取1．4469固体Fe2(S04)3(NH4)2S04·24H20样品和2．469gK3Fe(CN)6于250ml容量瓶中，加水稀释至刻度；硫酸溶液(O．1molL～，浙江莹光化工有限公司)；所用试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。3．2实验步骤用微量进样器准确移取一定量的香料标准溶液(总体积：工mL)于lem比色『fJ【中，然后加入0．3mL0．1toolL．1硫酸溶液和(1．8．x)mL的二次水，插入微型搅拌器进行搅拌，迅速开启秒表t=Os，将比色皿置于恒温75℃的比色皿架中保温2min后，迅速加入O．4mL铁(0．006toolL-1)．铁氰化钾(0．030toolL-I)使总体积为2．5mL，．并开始计时，仪器自动扣除试剂空白并进行动力学扣描。扫描波长范围为550．1050nm，波长间隔为1Ilm，反应时间为600S，时间间隔△t为2s。采集扣除试剂空白后的测量数据，用MATLAB6．5程序对所记录的数据进行运算和处理。4结果与讨论4．1吸收光谱和动力学曲线香兰素，乙基香兰素，麦芽酚，乙基麦芽酚在酸性介质中的吸收光谱如图1A。从图1A中可以看出四种香料的紫外吸收较弱，且光涪晕叠严重，直接的光度泫测定较难得到满意结果。四种香料与铁．铁氰化钾体系反应生成普鲁士蓝蓝色络合物，最大吸收波长800nm，大大提高了测定的灵敏度(图1B)。因此，可建立一种灵敏，有效的动力学分光光度法同时测定这l』q种香料。香料+Fe”+H20一氧化产物+Fe2++H’4Fe”+3[Fe(CN)6]扣+xH20o普鲁士蓝(Fe4[Fe(CN)6]3·xH20)反应后的动力学曲线见图lC，可以看出动力学曲线非常相似，冈此用常规的动力学方法，如：对数外推法和比例方程法，很难同时解析这两种化合物。据假一级动力学模型A=口“1．exp(．后伪，刚单纯彤搜索法进行模拟得到，麦芽酚，乙基麦芽酚，香兰素和乙基香兰素的反应数率常数分别为O．0010，O．0029，0．0012和0．0021s～。根据反应速率的差别可采用速差动力学结合化学计量学来分离严重重叠的光谱。本论文采用PLS，PCR，DPLS和DPCR(D=对原始光菪进行一阶导数处理)一系列化学计量学方法柬解析光潜数据。13 第2章化学讨‘量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食用香料4．2试验条件的优化WaveIel’gh(nm)图I：A．四种香料的紫外光谱吸收图；香兰素，乙基香兰素，麦芽酚，乙基麦芽酚(浓度均为0．4mgLd)B．反应后四种香料的紫外光谱吸收曲线：T=75。C。Cms04=0．016molL．1，Ve(i11)=9．6x101molL．1，CKalretCN_161=4．8x10dtoolL-1，其它实验条件如图AC．四种香料的动力学曲线，最大吸收波长800am，实验条件如图B实验中考察了不同介质的pH值对体系吸光度的影响，结果表明，吸光度随着pH的增加先增大后减小，当pH值为1．6甘"J’，吸光度最大。因此，选择pH值1．6(硫酸浓度为0．012toolL．’)作为体系的最佳酸度。实验中考察了不同体积的三价铁离了(6．Oxl0弓toolL。1)和铁氰化钾(3．OxlO之toolL-J)对体系吸光度的影响。结果表明，吸光度随着溶液体积的增加而增加，当溶液体积到400pl时，吸光度几乎没有什么变化。因此．兼顾灵敏度的情况下，选择溶液体积到400¨l即铁(9．6×104toolL-I)和铁氰化伊11(4．8×10。3toolL-I)作为三价铁离予一铁氰化钾的最仕浓度。实验中考察了55．850C的温度对体系吸光度的影响。结果表明，随着温度的增加，吸光度随着温度的增加l酊增加，考虑灵敏度和实际操作，750C被选为温度的最佳条件。4．3单组分的线性范围及工作曲线在最件试验条件下，在各单绢分的最火吸收波}乏800nm处洲量吸光度随时间的变化，如图2所示。在t=600s各单组分在最大吸收波长处的回门方程参数【婚1见幽2内插图。从内插图可以看出，麦芽酚和乙基麦芽酚的线性范围都为O．2．2．8mgL．1，而最低检测限均为0．07mgL～，香兰素和乙基香兰索的线性范阐都为0．2．1．8mgL．‘，而最低检测限均为0．06mgL一。相比于其他方法‘3J’61，本方法具有较高的检测限和灵敏度。14oucⅢp爱2●uc曩^I_．om2 第2章化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食用香料图2香兰素，乙基香兰素，麦芽酚和乙基麦芽酚的动力学瞌线，J}，6，，和LOD分别为拟合。直线的斜率(Lmg-1)，截距，线性相关系数和最低检测限(mgL．1)，实验条件同图1=蒂．4．4合成样品的同时测定为了用较少的测定次数获得较大的样品信息，本实验采用正交设计表来安排校正组的溶液组成。根据正交表OAl。(44)设计【内】，配制16组校正组溶液，对应于麦芽酚，乙基麦芽酚，香兰素，乙基香兰素的浓度范刚为O．2一1．6，0．2一1．6，0．2-2．8和O．2_2．8mgL～。试验过程中采集16x301的吸光度矩阵和16x4的溶度矩阵，根据PLS，PCR，DPLS和DPCR方法建立校正模型，为了验证模型的准确性，配制16组预报组混合溶液。预报中三个参数被Hj来衡量各种化学计量学方法的性能，它们分别为单组分的百分相对预报误差％RPEs和百分回收率％Recovery，总的百分相对预报误差％RPET，相应的方程式知J下【201：％RPEs=100×∑(勺(m删。f)_勺(删))2，!：：：!．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一∑(c似砌删))2％Recovery=100×∑(c撇拥删／c∥(删))／肛，2l15 第2章化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食川香料％RPET=100×∑∑(勺(嘲删一c{，(删))2竺!!二!∑∑(气(～，)2在这里，C谢。stim甜cd和Cij(addcd)分别为预报组中第／个待测组分在第i个样品予集中的预报浓度和真实浓度，n和m分别为样品数和组分数。各种化学计量学的预报结果如表l，我们可以发现，对于原始的动力学数据处理，PLS的预报结果优于PCR，当动力学数据被一阶求导后，发现PLS和PCR的预报结果均有改善，可能是冈为一阶求导可对基线进行了校正，清除干扰减少了预报误差。这个结果也与之前的研究结果一致【3，2I，22l。冈此，DPLS作为最优的数据处理方法应用于实际样品的测定中。表1各种化学计量学方法预报结果的比较。括号巾的值为PLS，DPLS，PCR和DPCR所选的因子数。括号巾的值为、It均刚收率4．5干扰实验为了验证木方法的选择性和日JI靠性，对食品样品中可能存在的干扰物质作了一系列试验。当反应时问为600s时，在最大吸收波-长800nm处刚上述选择的最佳条件作麦芽酚(O．8mgL．1)，乙基麦芽酚(O．8mgL。1)，香兰索(0．6mgL-I)和乙基香兰索(O．6mgL-1)的二十二扰实验。相对误差在士lO％范围内，下列共存物质不千扰测定(以mgL-’计)：蔗糖，葡萄糖，Na(1)，K(I)，Ca(11)(400)；日落黄，洒石黄，苋菜红，胭脂红，亮蓝和靛蓝(150)；Zn(il)，Mn(II)，Pb(il)，Cu(11)和Fe(1lI)(80)。5实际样品测定5．1实际样品预处理准确称取精密粉碎的刚体样品100g(饼干，巧克力，糠果)，液体样·j己(橙fl-)looml过滤，75ml的嘲体粉未和75mI的液体样品分别倒入250ml的三角烧瓶中，加入150ml的无水乙醇在震荡器上震荡2h，取上层清夜转入lOml的离心管中，4000rpm离心10rain。上层清夜转入25mI的容量瓶中，加入5．0mL95％的乙醇备川。5．2实际样品的测定本论文提山的动力学方法结合DPLS应用于实际食品样品的测定中，移取一定鼙的待测液按3．2节16 第2章化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食用香料的实验步骤进行测定，采集动力学数据，然后再川DPLS方法的校正模型对样品中各组分浓度进行预报。此外，准确移取20乩的上层清液进行HPLC测定以作对照，测定结果见表2。从表2可以看出，食品中通常有～种以上的香料，并且巧克力中香料的含量要比其它食品中的高。此外，测定结果与HPLC测定结果无显著性著异，相对标准偏著在10％以内。这就意味着推荐的方法能够成功地应用于同时测定实际样品。表2食品样品中四种香料的测定结果(ragL-1)。。3次，Ii均值±标准偏茕括号巾为HPLC的测定值“标准加入后的测定值。IPl收率(％)=100×[(c舱耐值．k堆舢八精一c怜捌债)／c标准钿^位】6结论本文建立一种灵敏，简单的动力学分光光度泫结合化学计量学同时测定四种食刚香料，麦芽酚，乙基麦芽酚，香兰紊，乙基香兰索。方法基于待测物它们在硫酸介质中与FeH发生氧化还原反应生成Fe2十，继而与铁氰化钾发生显色反应生成蓝色的普鲁氏蓝的的速率差别。然而，在此反应的动力学过程中，监测的反应产物(普鲁氏蓝)相同，这就意味着很难利用反心过程中的光谱进行解析，于足仅能利刖动力学曲线来同时解析这五种组分。同时，PLS，PCR，DPLS，DPCR州来处理实验所得的动力学数据。结果DPLS方法预报结果最好。推荐的方法用于同时测定实际样品中麦芽酚，乙基麦芽酚，香兰素，乙基香兰索四种香料，结果与HPLC方法进行比较，无显著性差异。多元校正方法不仅能解析氯叠严霞的光谱，对于反应速率差别较小的非线性体系也由很好的解析能力。另外，普鲁士蓝蓝色络合物是对光的吸收敏感，能大大高测定的灵敏度。这些都是本义方法的特点。7参考文献【1】HeathH．B．，Flavortechnology：profiles，productsandapplication，AVlPublishingCo．，Westport，CT,1978，17 第2章化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品中的四种食用香料【2】【3】【9】【10】【12】【13】【14】【15】【16】【17】f18】f19】【20】【2l】【22】199_207HanX⋯SDevelopingsurveyofvanillininChina,SichuanChemicalIndustryandErodingControl,2002．5：36．37NiY．N．，ZhangQw．，KokotS．，Simultaneousspectrophotometricdeterminationofmaltol，ethylmaltol，vanillinandethylvanillininfoodsbymultivariationcalibrationandartificialneuralnetworks，FoodChemistry,2005，89(3)：465—473NiY．N．，WangY．，KokotS．，Simultaneouskinetic·spectrophotome_tricdeterminationofmaltolandethylmaltolinfoodsamplesbyusingchemometrics．FoodChemistry,2008．109(2)：43l-438OhashiM．，OmaeH．，HashidaM．，SowaY．，lmaiS．，Determinationofvanillinandrelatedflavorcompoundsincocoadrinkbycapillaryelectrophoresis，dournalofChromatographyA，2007，l138(1-2)：262-267DeJagerL．S．，PerfettiG．A．，DiachenkoGW．，Determinationofcoumarin，vanillinandethylvanillininvanillaextractproducts：liquidchromatographymassspectrometrymethoddevelopmentandvalidationstudies，JournalofChromatographyA，2007，l145(1·2)：83-88DeJongJ．，StoisserB．，WagnerK．，TomassenM．，DriessenJ．，HofmannP，PutzkaH．A．，Determinationofmaduramicininfeedingstuffsandpremixturesbyliquidchromatography：Development，validation，andinterlaboratorystudy,JournalofAOAClnernational,2004，87(5)：1033-104lMatejicekD．，KiejdusB．，MikesO．，SterbovaD．，Kubanv．，Applicationofsolid-phaseextractionfordeterminationofphenoliccompoundsinbarriquewines，AnalyticalandBioanalyticalchemistry,2003，377(5)：340-345BoyceM．C．，HaddadP．R．，SostaricT．，Determinationofflavourcomponentsinnaturalvanillaextractsandsyntheticflavouringsbymixedmicellarelectrokineticcapillarychromatography,,"lnalyticaChimicadcta，2003．485(2)：179-186BahrainM．，AfkhamiA．，RecentapplicationofkineticmethodsinmuItj-conlponentanalysis，Journalo．fthelranianChemicalSociety,2008，5(3)：352—366GuoL．，ZhangY．，LiQ．M．，Spectrophotometricdeterminationofperphenazinewiththedetectionsystemofpotassiumferricyanide—Fe(111)inpharmaceuticalandserumsamples．SpectrochimicaActaPart一：MolecularandBiomolecularSpectroscopy，2009，74(2)：307·3llNiY．N．，WangY．，KokotS．，Simultaneouskineticspectrophotometricanalysisoffivesyntheticfoodcolorantswiththeaidofchemometrics，Talanta，2009，78(2)：43244lBrownC．w．，ObremskiR．J．，AndersonP．，Infraredquantitativeanalysisinthefourierdomain：processingvectorrepresentations，AppliedSpectroscopy，1986，40(6)：734-742GeladiP．，KowalskiB．R．，Partialleast—squaresregression：atutorial，AnalyticaChimicaActa，1986，l85(1)：I-17KhajehsharifiH．，MousaviM．F．，GhasemiJ．，ShamsipurM，，Kineticspectrophotometricmethodforsimultaneousdeterminationofseleniumandtelluriumusingpartialleastsquarescalibration，AnalyticaChimicaActa，2004，512(2)：369·373El-SayedA．A．Y．。El—SalemN．B．，Recentdevelopmentofderivativespectrophotometryandtheiranalyticalapplications，AnalyticalSciences，2005，2l(6)：595-614GB／T21917-2008，Methodfordeterminationofethylmaitolinbeverage，NationalStandardofthePeople’sRepublicofChinaMillerJ．N．，Basicstatisticalmethodsforanalyticalchemistry,part2，calibrationandregressionmethods，Analyst，1991，116(II)．3-14NiY．N．，Theapplicationofchemometricsinanalyticalchemistry,ChineseSciencePress，Beijing，2004OttoM．，Wegscheiderw．，Spectrophotometricmulticomponentanalysisappliedtotracemetaldeterminations，AnaO叮icalChemistry,l985，57(1)：63—69NiY．N．，XiaoW．Q．，KokotS．，Adiflbrentialkineticspectrophotometricmethodfordeterminationofthreesulphanilamideartificialsweetenerswiththeaidofchemometrics，FoodChemistry,2009，l13(4)：1339-1345NiY．N．，QiZ．B．，KokotS．，Simultaneousultraviolet·spectrophotometricdeterminationofsulfonamidesbymultivariatecalibrationapproaches，ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，2006，82(1-2)：24I．2471J，J1JM胪№p隅 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种D．内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种B．内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程l引言头孢菌素属于8一内酰胺类广谱半合成抗生素，主要应用于治疗由革兰氏阳性和阴性细菌引起的感染。其杀菌机理是与细菌细胞膜上的青霉索结合而造成细胞壁的缺损，致使细胞破裂而死亡。由天然头孢菌素裂解．获得的母核7．氨基孢烷酸(7-ACA)，在其侧链C3(R2)位和C7(R1)位处引入不同功能基团，从而合成一系列头孢菌素：其中R2为抗菌活性决定基团，Rl能影响抗菌效率及药代动力学性质。所以C3和C7位的基团对头孢菌素的抗药性和稳定性都有重要的影响【1，2】。表I三种头孢菌素的分子结构和反应机理一头孢菌素类抗生索可分为第一、二、三、四代。分类的依据主要是按其发明年代的先后和抗菌特点以及对B．内酰胺酶稳定性的不同就抗菌活性而言。对十B．内酰胺酶，第三代比第一代具有更广曾的抗菌作用。头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟分别属于第一，第二和第三代高效头孢菌素，分子结构见表l。在空腹的状态下，[J服头孢拉定后人体对药物吸收迅速，成人空腹口服500mg的剂量，给药1小时后血药吸收峰浓度可达16．5mgLJ左右，6小时后累积排除给药量的90％【31。头孢克洛Lj服吸收良好，且大部分都是从胃肠吸收，血药浓度峰值在给药后的30．60rain内出现，在正常人体内的半衰期为O．5-o．7小时，临床上一般一天三次给药，以维持恒定的有效阻药浓度，收集给药后0-6小时的血清样品就可进行该药物的药代动力学研究【4"5】。头孢克肟的血浆半衰期为34小时，如果肾脏功能受损，时间或许更长。65％的头孢可肟随血浆餐臼在体内运输，24小时后，20％的lJ服剂量都以原药形式随尿排出【6J。目前，国内外测定这三种药物的研究较多，从已有的文献看主要有紫外分光光度法17,81、荧光分光光度法19,10l，高效液相色谱法【11,12】，电化学法1131。然而，上述方法需要繁重的样品预处理和费时的分析过程。对于大量样晶的分析，研究其药代动力学过程，建立一种简单快速的测定方法是十19 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种p．内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程分必要的。速差动力学分光光度法在药物分析研究方面已有应用1141，相对于其它方法它有如下特点【151：(1)动力学方法可以避免那些不希望发生的副反应的影响：(2)与某些分析方法相比，动力学方法较为快速；(3)可以用来分析密切相关化合物的混合物，这些化合物能进行同样类型的化学反应但速度有差别。本论文建立了一种简单快速的动力学分光光度法同时测定头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟并研究其在家兔体内的药代动力学过程。试验中采用了三种化学计量学方法，主成分回归(PCR)、偏最小二乘(PLS)、径向基函数．人j[神经网络(RBF-ANN)来处理实验数据。测定原理为待测物与高锰酸钾发生氧化还原反应，生成绿色的锰酸钾的速率差别。2方法原理2．1速差动力学测定法原理假设s个待测组分M，(，=1，2⋯．，s)与同一试剂R(高锰酸钾)反应，生成同一种吸光产物P和／个不同的产物Q，(见表1)，反应方程如下：M+巧R山妒+Q『(J『2l，2⋯．，s)’(1)在这里，弓为H的反应速率常数，巧和竹是反应的计量系数。如果试剂R的浓度相比于待测组分的浓度大大过最，则反应可视为假一级【161。待测组分M，，试剂R和产物P的速率方程fIJ-表示为：f‰2C"M“。exp(一勺n钆．。2％．。。吩％．。(卜exp(-k／0)■，。mjcA，，。(1。exp(。弓，))(2)在这里，c^吼『t哳，and铆，分别为M_』，R和P在t时刻H．J．的浓度，CMj．O和锄。为嗨和R的衲始浓度。女lI果在研究的波艮范罔内高反应试剂R和产物P光谱最叠且吸光度具有加含性，那么在任一时间1下的待测组分M，的吸光度如，，随时间变化的表达式町以表示为：k=￡麓bCry．,+s幺ibc‰=‰．6【(竹吃一吩钱)(J-exp(一舻炉口哦】2‰，，％"(3)在这里KⅣ=6【∽各《，-巧嘭)(1-exp(一印))+口啦】(它足任一刚’问t下某一待测组分M的比例系数)。如果J种待测组分参加反应且所有的待测匀1分吸光度具自．加合性，那么任一时间I下所有待测组分的吸光度A，能表示为：42∑ho％，(4)j=l如l果配制甜个标准样品，那么在在给定的波长下，任--u,；问1时吸光度数据．ⅡJ．表示为：A。=G。K、，(5)头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟被紫红色的高锰酸钾氧化，生成绿色的锰酸钾，在608rim下监测锰酸钾吸光度的变化。反应物光谱重叠且吸光度具有加和性。根据光谱测量信弓A与待测物浓度的内在关系，就能在动力学机理未知的情况下建立多元校正模型从而I司时测定三种待测物质的 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种p．内酰胺类抗生索并研究其在家兔体内的药代动力学过程含量。2．2化学计量学2．2．1基于因子分析的多元校正方法主成分回归和偏最小二乘等都是基于因子分析的常用多无校正方法，均可解析相似多组分体系而不需要复杂的前处理117-t91。主成分回归法足对响应矩阵进行主因予分析，从较多的因子中提取若干个主要冈予，然后将提取主网子后所得的特征响应矩阵对浓度进行回归，这样既口J．以消除部分误差的影响，又可以克服矩阵相关问题给多组分同时测定带来的局限，从而提高了预报的准确度。偏最小二乘法也是一种基于因予分析的多元校正方法，与主成分回归的区别是：它不仅将响应矩阵进行分解，提取主因子，还将浓度矩阵进行分解提取主因予，因而具有更强的提供信息的能力，所建立的校正模型更稳定，有更强的抗二卜扰能力【2咐2i。将这些方法与速差动力学分析法相结合，尤其是偏最d,-乘法的引入，对不预知速率常数和仅存在较小动力学差异体系的分析，以及噪音及干扰的排除等方面有着重要意义田彩l。2．2．2径向基．人工神经网络人．T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别、测量信号处理、实验条件优化、实验过程控制等研究领域。由于人：r：神经网络足由大量神经元组成的一一个非线性动态系统，尤其适合处理具有不确定关系的化学量测数据。人T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126】。3实验部分3．1试剂和仪器所用试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟的标准溶液(100mgL．1)，按常j{!l!方法配制，测定时按需要进行稀释：O．01toolL-1的高锰酸钾溶液(上海试剂一厂)，溶液实际浓度通过滴定法‘27I来确定；3molL-I的氧氧化钠溶液(上海试剂二厂)按常规方法配制。Agilent8453紫外可见分光光度计(有搅拌功能并带有恒温槽)：ZC．10型水浴恒温槽(宁波天恒仪器厂)；电动振荡机(江苏省盐城市龙冈医疗器械厂)：SA．720pH计(Orion)；微量进样器(量程分别为O．5．101aL，5．50pL、20．200pL、100．1000luL)；秒表：联想奔腾lll计算机。Agilent1100型高效液相色普仪(配有在线真空脱气装置、四元泵、自动进样器、二极管阵列检测器)，Chemstation化学ir作站，ZORBAXEclipseXDB．C18色潜柱(4．6x250mm，51am)，AgilentZorbax高爪保护柱(Cl8，12．5minx4．6mm，5J_tm)，以上均为美困Agilent公司产晶。柱温为窀温(20oC)，进样量为20¨L，流速为1mLrain一，流动相由乙醇一乙腈一0．025molL叫KH2P04(5：8：87／V：V：V)的缓冲溶液组成，检测波长为265nm，头孢克肟，头孢克洛和头孢拉定的保留时间分别为5．10，8．57和10．18min。3．2实验步骤用微量进样器准确移取一定量的头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟(总体积：xmL)的标准溶液于2l 4结果与讨论4．】吸收光谱及动力学曲线三妻竺婴警耋谱严霞重叠，且有吸收较弱。这就意味着常规的分光光度法很难同时解析它0】。。釜兰要璧翌挈妻篑粤曹苎孽酸钾反应后，生成绿色的锰酸钾的光潜吸收大大增强，因此间接的务尧兑丕法即动力学分光光度法成为～种较好的选择。⋯⋯～⋯“P—ar。t一。R)。o．璺竺_+间360s，检测波长是产物锰酸钾的最大吸收波长608nm。同时可以看出熹I"J抒I"Jlll．r胎tX栅I,"1"挈譬酸钾光谱有重叠，困此很难J{j常规的分光光度法而不需分离来同时测定它们。此爵，。动力学分耄兰景釜烹法成为一种较好的选择。在最大吸收波长处，头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟晶二j，；篓率常数根掣假⋯级动力学模型A=acXl—exp(．x-t))，Ⅲ单纯形搜索法f2s1进行模拟得到，o．0094。o．0065,"YJJJ1二y～：引s，nj以有洲二确．酮明刀掌嗣还军常数不相同但差别不大，这就意味着用常铷的动力学方法，如：对数外推法和比例方程法，很难同时解析这两种化合物。冈I比。本．口．I：lJ仙豢讣丧}堂青并．，／l。lJ：。一PC。R⋯,P⋯LS,R．BF-ANN来处理实验所得的动力学数据，从而达到同时测定头孢拉定，头孢兜耋?篓翟妻要堂皇竺。．实譬过譬中州加义孢拉定，头孢克洛和头孢克肟和未加头孢拉定，头籀妄落和头孢克肟的吸光度差值l△AI来优化实验条件。。⋯⋯”旱：竺誊箩銎翌冀毒f参翌挚冀j．，圣跫寥洛，头穆克肟4．8mgL-1)的紫外吸收光谱图；B-三种銎孢菌索(头孢拉定，普孢克洛，头孢克暨4．8m警L。)在最大吸收波簇品；：‘谅焉沥莘菡；品。o，CNaOH。0．56toolL～，靠~h。04--"14．0xl04molL‘1⋯⋯一～4．2实验条件的选择22∞uc母^_。o蚺2 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种p一内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程实验中考察了2．0．11．6×104toolL。的高锰酸钾对头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟体系吸光度的影响，结果表明当高锰酸钾浓度为8．4x104molL～，在608nm处的吸光度差值lAAI几乎不再增大。兼顾灵敏度的情况下，本文选择高锰酸钾浓度为11．6×10‘4toolL一。实验中考察了0．08．0．64molLJ的氡氧化钠对头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟体系吸光度的影响，结果表明当氢氧化钠浓度为0．48molL．’时，在608nm处的吸光度差值l△AJ几乎不再增大。兼顾灵敏度的情况下，木文选择氧氧化钠浓度为0．56molL-1。实验中考察了在30．750C范罔内温度对体系吸光度的影响，发现当温度增加到650C，在608nm处的吸光度差值I△AI几乎不再增大。在兼顾灵敏度的情况下，本文选择700c作为反应的最佳温度。4．3单组份的线性范围和工作曲线在最佳实验条件下，分别记录一系列不同浓度的头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟在最大吸收波长608nm下的动力学数据，得出三种待测物的动力学曲线(图2A一2C)，在t=360s时的回归方程参数f291见图2D。可以看出在t=360s时，单组分待测物在608nm下的线性范嗣和榆测限分别为：头孢拉定(O．8．11．2mgL～，0．24mgL"1)，头孢克洛(0．4．9．6mgL～，O．14mgL-1)和头孢克肟(O．8·14．4mg。L．1，O．32mgLJ)。可以看出单组分线性关系较好Co删mtion{rnaL．b图2头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟的动力学曲线，实验条件同图l4．4混合样品的测定23 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种D。内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程为了实现对合成样品及实际样品中头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟含量的定量测定，首先必须建立一个数学模型来对样品进行预报，即先配置一组混合校正溶液，在实验选定的条件下，对它们进行动力学曲线扫描，将所得动力学曲线进行多元校正及人工神经网络讨‘算，并确定各参数。然后利用该模型对未知浓度的预报组进行各组分的浓度预报。为此，需要配制一系列浓度配比不同的两组分标准溶液，在本实验中，采崩正交表正交设计OAl6(45)t3I】来安排实验，头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟的浓度范同选择在1．6-6．4，0．8．5．8和1．6-9．0mgL．。内。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PCR、PLS、RBF．ANN模型。并朋这些模型对16组混合样晶进行预报，预报结果列于表2。由表2结果可以看出PLS方法所给出的％RPEs和％RPET【32J最好，这与通常的经验一致。所以本试验选择PLS方法朋来进行实际样的测定和家兔体内的药代动力学研究。表2各种化学计量学方法的预报结果比较。括号巾的值为各种方法所选的因子数“括号|tI的值为平均f【11收牢4．5干扰实验为了验证实验方法的选择性以更好的进行实际样的测定．我们对实际样品中可能存存的干扰物质作了研究。当反应时间为360s时，待测物的浓度分别为头孢拉定(3．2mgL-I)，头孢克洛(1．6mgL．I)和头孢克肟(3．2mgL．I)，在最大吸收波长608nm处J{；l上述选择的最佳条件作干扰实验。存测定的桐对误差不大·|：-4-10％的情况下，下列共存物质不干扰，实验结果列于表3。表3干扰物质对实际样中头孢拉定，头孢克洛和头孢克肟测定的影响干扰物质干扰物质与混合物问浓度比值cu2十，Ni2+"ca2+和zn2+Mn”，Mg”，AI"和C02+Na’和Fe2+葡萄糖200150lOO405实际样品测定5．1实际样品预处理5．1．1药片样品的预处理心于本论文分析的用药购于南昌的药店：头孢克肟片(1Jl东海山制药厂)，头孢克洛胶囊(上海健 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种13．内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程坤制药厂)和头孢拉定胶囊(山西制药厂)。准确称取药品20片，将内容物研细，精密称取相当f一片药片的质量，(10mg的头孢克肟，25mg的头孢克洛，25mg的头孢克洛)溶解在二次蒸馏水中并在振荡器上振荡10rain，离心5min(转速6000rmin"。)，过滤并定容于50mL的容量瓶中。5．1．2家兔血清样品的预处理动物实验：家兔两只，体晕2．0-I-_0．2kg，禁食6h后分别抽取lml的血‘样处理后做空白实验，然后分别以一定量的剂量在家兔耳缘静脉左侧给药，并在给药后20，30，40，50，70，120，200，300，400，500rain自耳缘静脉右侧分别收集1mI血样，置于含肝素抗凝剂的离心管中，3000r／min离心15rnin，分离得血浆样品。兔血清样品处理：精密吸取血浆样品O．5mi置于离心管中，加入lO％三氯醋酸80I-tl(沉淀蛋白)，在震荡器上震荡5rain混匀，4000r，rain离心15min，取上清液50pl进行紫外和高效液相色谱测定133-361。，··一5．2实际药物的测定和三种药物的药代动力学研究本实验方法应用于实际药物和家兔体内的药代动力学研究以验证其准确性。实验过程中采集动力学数据，用PLS的校正模型预报，于HPLC方法的测定比较，结果见表4。从表4可以看出木方法的测定结果与HPLC测定结果相比，相对标准误差在10％以下，两种方法无显著性差异。且本方法测定的值与药晶标示值之间误差也很小，所以推荐的方法能够成功地应用于实际药片的测定。．表4PLS法对药物中头孢克肟，头孢拉定，头孢克洛的测定结果．．方法标力÷值(mg／片)测得值(mg／)4‘)4RSE(％)。头孢兜肟头孢拉定头孢兜洛头孢克肟头孢拉定头孢克洛，，睫，头孢兜肟头孢拉定头孢允洛—————’————————————————邓lE”—————一一3三次测定的’r均值“PLS和HPLC的测定值与标豕值的相对标准偏差按5．1．2节对家兔体内三种药物的药代动力学进行研究，图4A为三种药物的平均血药浓度刊‘问曲线，由上’nJ‘知，头孢克洛，头孢拉定在家兔体内消除快速，60．80min内在体内的代谢率-u】．达50％，呈现明显的剂量依赖性，表明二者应采用频繁给药或采川静脉滴注方式给药，从而保证恒定的有效血．药浓度，为临床心药提供实验依据。给药4小时后，家兔体内的缸药浓度太低，超出夺实验的榆测范嗣以至于检测不到。头孢克肟在家兔体内的代谢速度略慢，在160．200min家兔体内的代谢率可达50％。头孢克洛比头孢拉定在人体内代谢快，但在本实验中反应不出，可能和种属差25 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种D一内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程异有关。图4B为三种药物在家兔体内代谢结果的动力学曲线表示图。三种药物的药代动力学参数见表5，这个结果与以往的研究结果相似‘3，6"2卯，且与HPLC方法相比无显著性差异。图4：A．头孢拉定，头孢克洛，头孢克肟在家兔体内的平均血药浓度一时问曲线；B-头孢拉定，头孢克洛，头孢克肟在不同代谢时间下的血药浓度曲线．实验条件如图1B表4家兔静脉注射药物后三种头孢菌素在家兔体内的药代动力学参数参数头孢拉定头孢克洛头孢克肟％。(mg一)a5．85．65．9，，?(rain)660．0160．04c册甜：最大血药浓度6f，?：药物半衰期6结论本义建立了一种简单快速的动力学分光光度法结合化学计量学同时测定三种13．内酰胺类头孢菌素，头孢拉定，头孢克洛，头孢克肟，并研究其在家兔体内的药代动力学过程。方法足基二卜在碱性介质中，紫红色的高锰酸钾氧化待测物生成绿色的锰酸钾的动力学差别。各种化学计量学方法如：主成分回归法(PCR)、偏最d、--．乘法(PLS)、径向基函数．人]：神经网络(RaF．ANN)用来处理实验所得的动力学数据，从而达到预报待测组分浓度的目的，这样口丁以克服光谱严最币叠和反应动力学过程中的非线性等缺点。通过各种化学计量学方法的结果比较．表明PI，S的计算结果比其它各种方法的结果好。本方法用于同时测定药物和兔血清中的头孢拉定，头孢克洛，头孢克肟，结果与HPLC方法比较无显著性差异。随后，将本方法府川十研究了三种药物在家兔体内的药代动／J学过程，取得良好的结果，为三种药物的临床研究提供了实验依据。7参考文献【I】PerlmanD．，Structure·activityrelationshipamongthesemi—syntheticantibiotics，NewYork：AcademicPress，1977【2】Rodenasv．，GarciaM．S．，Sanchez-PedrenoC．，AlberoM⋯ISpectrophotometricmethodsforthedeterminationofcephradineorcettazidineinhumanurineusingbatchandflow·injectionprocedures，JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，1997，1501)：1687一i693一．-1o￡一l_至-芒juoul_50 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种13．内酰胺类抗生素并研究其在家兔体内的药代动力学过程【10】【ll】【i2】【22】【23】【24】[25】【26】Velosefreferencesite，http：／／www．velosef．comSourgenH．，DerendorfH．，SchifferenH．，Pharmacokinetieprofileofcefaclor,InternationalJournalofClinicalPharmacologyandTherapeutics，l997，35(9)：374—380SidesG．D．，FransonT．R．，DeSanteK⋯ABlackH．R．，Acomprehensivereviewoftheclinicalpharmacologyandpharmacokineticsofcefaclor,ClinicalTherapeutics，l988，ll(SupplA)：5-17PhysiciansDeskReference(PDR)，PublishedbyThomsonMedicalEconomicsCompanylnc．，ElectronicVerison，Montvale，NJ，2003PatelS．A．，PatelN．M．，PateIM．M．，Spectrophotometricmethodsfortheestimationofcephalexinintabletdosageforms，lndianJournalofPharmaceuticalSciences，2006，68(2)：278—280Saleheta．，El—ShabouryS⋯RMohamedF．A．，RagehA．H．，Kineticspectrophotometricdeterminationofcertaincephalosporinsusingoxidizedquercetinreagent，Spectrochimica,4cta,PartA，2009，73(5)：946·954FaRahA．，El—WalilyM．，GazyA．A．，BelalS．E，KhamisE．F．，Quantitativedeterminationofsomethiazolecephalosporinsthroughcomplexationwithpalladium(1i)chloride，JournMofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，l999，20(4)：643—653OmarM⋯AAbdelmageedO．H．．AttiaT．Z．，Kineticspectrofluorimetricdeterminationofcertaineephalosporinsjnhumanplasma，Talanta，2009，77(4)：l394-1404BaranowskaI．．MarkowskiP．，OaranowskiJ．，Simultaneousdeterminationofl1drugsbelongingt0fourdifferentgroupsinhumanurinesamplesbyreversed·phasehigh·performanceliquidchromatographymethod，dnalyticaChimicaActa．2006．570(11：46—58ChoiS⋯JRyuJ．H．，LeeH．w．，LeeM⋯JSeoJ．H．，TakS．K．，LeeK．TJ，Rapidandsimplemethodfordeterminationofeephradineinhumanplasmausingliquidchromatography·tandemmassspectrometryt，t．一(LC-MS／MS)：applicationtothebioequivalencestud),，JournalofChromatographyB，2009，877(31)：4059-4064ReddyGv．S．，ReddySJ．，Estimationofcephalosporinantibioticsbydifferentialpulsepolarography,Talanta，l997，44(4)：627-63lCrouchS．R．，CullenT．F。．ScheelineA．。KirkorE⋯SKineticdeterminationsandsomekineticaspectsofanalyticaIchemistry,,4nal)，ticalChemistry，l998，70(12)：53-l06Perez—BenditoD．，Gomez-HensA．，SilvaM．，Advancesindruganalysisbykineticmethods，JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalvsis，1996，14(8—10)：917-930HarveyD．，ModCITIAnalyticalChemistry，NewYork：McGraw．Hill，2000OttoM．，Chemometricsstatisticsandcomputerapplicationinanalyticaichemistry,Chichester：Willy·VCH，1999AbdolIahiH．．SororaddinM．H．，NaseriA．，Simultaneousspectrofluorometricdeterminationofpiroxicamandpyridoxineusinggeneralizedrankannihilationmethod，AnalyticalSciences，2006，22(2)：263-267NiY．N．，WangY．，KokotS．，Simultaneouskineticspeetrophotometricanalysisoffivesyntheticfoodcolorantswjththeaidofchemometries，Talanta,2009，78(2)=432—441ErgonR．，ConstrainednumericaloptimizationofPCR／PLSRpredictors，ChemometricsandIntelligentLaborator),Systems．2003，65(2)：293·303NiY．N．，WangY．，KokotS．，Multicomponentkineticspectrophotometricdeterminationofpefloxacinandnorfloxaciniilpharmaceuticalpreparationsandhumanplasmasampleswiththeaidofchemometrics．Spectrochimica,4eta,尸“，，A，2008，70(5)：1049-】059NiY．N．，WangY．，KokotS．，Simultaneouskinetic·spectrophotomctricdeterminationofmaltolandethyJmaltolinfoodsamplesbyusingchemometrics，FoodChemistry,2008，l09(2)：431-438WoIdS．，TryggJ．，BerglundA．，AnttiH．，SomerecentdevelopmentsinPLSmodeling，ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，2001。58(2)：131．150GhasemiJ．，NiaziA．。Simultaneousdeterminationofcobaltandnickel，comparisonofpredictionabitilyofPCRandPLSusingoriginal，firstandsecondderivativespectra,MicrochemicalJournal,200l，68(1)：1-1INiY．N．，XiaoW．Q．，KokotS．，Adifferentialkineticspectrophotomelricmethodfordeterminationofthreesulphanilamideartificialsweetenerswiththeaidofchemometrics。而耐Chemistry，2009，ll3(4)：1339-l345CastellanosA．，MartinezBlancoA．，PalenciaV．，ApplicationofradialbasisneuraInetwcIrksforareaforest，嘲Ⅲ吲嘲忉嘲例珂钾习印刀踟明伽嵋U¨口n¨口 第3章动力学分光光度法结合化学计量学同时测定药物和兔血清中的三种p．内酰胺类抗生索并研究其在家兔体内的药代动力学过程InternationalJournal‘"InformationTheoriesandApplications’：2007，14(3)：218-222【27】VogelA．I．，ATextbookofQualitativeInorganicAnalysis，4thed．，Landon：Longman，1978【28]DraperN．R．，SmithH．，AppliedRegressionAnalysis．3rded．，NewYork：Wiley．1998【29】MillerJ．N．，Basicstatisticalmethodsforanalyticalchemistry,part2，calibrationandregressionmethods，areview,Analyst,1991，116(I)：3—14【30】KhanI．U．，SharifS．，AshfaqM．，Asghat,M．N．，Simultaneousdeterminationofpomssiumclavulanateandcefiximeinsyntheticmixturesbyhigh-performanceliquidchromatography,JournalofAOACInternational,2008，91(4)：744—749【31】NiY．N．，ApplicationofChemometricsinAnalyticalChemistry,Beijing：ChineseSciencePress，2004【32】OttoM．，WegscheiderW．，Spectrophotometricmulticomponentanalysisappliedtotracemetaldeterminations，AnalyticalChemistry,l985，57(I)：63-69【33】KucukA．，Kad,ogluY．，CelebiF．，Investigationofthepharmacokineticsanddeterminationoftramadolinrabbitplasmabyahigh-performanceliquidchromatography-diodearraydetectormethodusingliquid—liquidextraction，dournalofChromatographyB，2005，816(1-2)：203-208【34】Szkutnikn，DyderqkiS．，MajcherK，Delerminationofpethidineinrabbitplasmabycapillarygaschromatography，JournaloJ‘PharmaceuticalSciences，2001，l4(4)：317-321f35】XuF．Q．，Zhangz．J．，TianY．，JiaoH．Y-，LiangJ．B．，GongG．Q．，High-performanceliquidchromatographyelectrosprayionizationmassspectrometrydeterminationoftulobuterolinrabbit’Splasma，dournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，2005，37(1)：187·193【36】LiuX．F，DingC．Q．，GeQ．H．，ZhiX．J．，ZhouZ．，DeterminationofnorelgestromininrabbitplasmabyLC·MS／MSanditsapplicationtOthepharmacokineticstudyofORTHOEVRA．．IournalofChromatographyB，2009，877(3)：31I-31528 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明第4章动力学分光光度法一化学计量学同时测定药物与兔血清中的酚妥拉明和阿拉明1前言．酚妥拉明为仅肾上腺素受体阻滞药，可直接扩张血管，临床上用于血管痉挛性疾病。近年来发现该药新埘途为海绵体内注射治疗阳萎。酚妥拉明对伐1和仪2受体均有效flJ，能拈抗血液循环中的。肾上腺索和去甲肾上腺素的作用，扩张血管，显著降低周同血管阻力，并增加心肌收缩力，有助于消除肿水肿f2l；阿拉明为拟肾上腺索药，以0c受体为主，对B受体作州较弱，有中等增加心肌收缩力作刚，增加脑动脉及冠状动脉的血流量。两药联用时，阿拉明对受体的作脂被酚妥拉明所阻断，却保留了阿拉明对p受体的兴奋作用，两药的p受体兴奋作用可直接扩张支气管平滑肌，改善肺循环。由于阻断a受体，扩张大脑小动脉，改善中枢神经系统的循环，+提高了呼吸中枢的兴奋性。还由于其拟胆碱作用，使肠蠕动加快，故能改善肠麻痹、肠胀气等症状【34l。因此，酚妥拉明和阿拉明连J{j，在临床上有蕈要意义。由于它们具自．较强的副作朋，为了指导临床安全有效用药，精确测定其在制剂中的含量非常重要。迄今报道的其它测定方法有化学发光法181、液相色谱法[9jOl，电化学方法等I川。在以上方法中，有些方法需要费时的样品预处理。到目前为止，文献中尚未见用动力学分光光度法结合偏最小二乘和H点标准加入法同时测定酚妥拉明和阿拉明的报道。因此-‘本文建立一种快速、准确和灵敏的动力学分光光度法同时测定药物和兔血清中酚妥拉明和阿拉明的含量。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心的速率差别来进行测定的方法112J。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[1a,14]。另外，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。平行因予分析法(PARAFAC)足处理兰维数据的有效方法，并借助三线性分解理论[15-19】对该模型分解获得分解矩阵，该方法无须谱峰搜索，无须参数配对。此外由于该算法中使刖了四阶累积量，所以适刚于任意高斯噪声环境。该法最大的优点是它的低秩分解具有唯一性，而在传统的二维数据的双线性分解中，如果没有足够的辅助信息一般得不到真实的谱图，在分解过程中只要选择正确的因子数口而日．信噪比合适，分解的结果使足反映真实的者图[20-22]。％cH2C)2N<>N心cHsc心ck良===；《：：二二>NH+一吲㈨矿一他c峨南<>NHO—H％CH2C)：N<>NH—j!!!_÷(H32—≮>一NHNH’、．￡、j掣．，kn，人丫mL，’。-c峭☆H2R1R2(H3CH2C)2NINDOPHENOLScheme1．酚妥拉明和阿拉明在微碱性介质中的反应机理(Rl：酚妥拉明；R2：阿拉明)。本论文研究了多种化学讨‘量学方法结合速羞动力学分光光度法同时测定药物和兔血清中酚妥拉明和阿拉明的含量。在pH=7．4的磷酸盐缓冲溶液中，铁氰化钾氧化N，N一二甲基对苯二胺(PPD)，29 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明氧化产物与酚妥拉明和阿拉明发生络合反应生成两个不同的络合产物(反应机理见Scheme1)，其最大吸收波长分别为670nm和690nm。多种化学计量学方法对动力学光曙数据进行解析，例如：平行因子分析(PARAFAC)，多维偏最小二乘(NPLS)，主成分回归(PCR)，偏最小二乘(PLS)，径向基．人工神经网络(RBF．ANN)。2基本方法原理2．1光谱法．速差动力学测定法原理若有两种待测组分A和B与同一试剂R发生反应，量时反应为假一级，A，B，PA和PB的速率方程可表示为：c^==c氏。0exp(一k^1)cB2CB．oexp(一蚝f)CpA=CA,O【1-exp(一k明CpB2CB，o[1-exp(-bf)】生成两种有色络合物P^和PB，当试剂过在这里，CA，cB，CpA和cPB是反应物A和B和生成物PA和PB在t时刻的浓度；的起始浓度；缸和蚝为相应的速率常数。产物PA和PB在任一时问f下的吸光度可表示为：(】)(2)(3)(4)c九。和Ca,o为反应物A和B彳PA=鼽6cpA=CA，o鼽6【1-exp(一kD】=颤‰(5)彳PB=evabcpB=cB．oevab【l—exp(一蚝，)】喝CB，0(6)在这里，彳删和A，竹对心，时刻产物的吸光度；EPA和自憎分别为产物的摩尔吸光系数：蜀和‰为任一时问t下待测组分的比例系数：6为比色⋯【的宽度。对fm组混合样晶，在f时刻的动力学吸光度数据可表示成矩阵形式：A。。=G力K2。(7)甫一J二式可见，对于速差动力学方法我们列‘不刖知道其具体的反应机理，跟据反膨物的速率差别实现对多纰分的定量测定。2．2化学计量学原理2．2．1平行因子分析(PARAFAC)，多维偏最小二乘(NPLS)平行阗·子(Parallelfactor，PARAFAC)分析被广泛应用于三维和高维数据的分析及应州仁2’231，对三维数据的处理通常都是先将它降维再运川化学计量学方法，对于一个动力学三维矩阵来说，吸光度．H寸1酒7．吸收波长构成的三维数据矩阵，通常是将它将至三个二维数据A，B和C。对于PARAFAC的讣算，我们前先建立一个三线性模型：，’嘞=∑％b％+口北i=1，．．．上j=l，．．．，z拓l，．．．，Kttl(8)式中Xok表示三维光谱数据矩阵；6请表示该模型对数据模拟时的随机残余误羞124】；平行凶子分析是基于三线性分解理论，采J}J交替最小二乘算法实现的一种数学模型。与二维数据不同模型不同，；F行因子分析的解集不足唯一的。理想情况下，平行因予模型的闻予数应该等于混合物中的组分数。每个因子的载荷代表了一种纯组分对混合物荧光的贡献125,26]。NPLS(多维偏最小二乘)法122J也是处理三维数据的有效手段，对于建立的三维数据矩阵，也是将其转化为三个二维数据阵和残差矩阵再计算。30 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明2．2．2偏最小二乘回归(PLS)和主成分回归(PCR)偏最小二乘回归(PLS)和主成分回归(PCR)足用以解决化学样品分析中存在的变量多重相关及解释变量多于样本点等实际问题。由于偏最小二乘回归能解决许多以往刖普通多元回归方法无法解决的问题，因l而近年得到有关研究人员的苇视，并应蒯到各学科领域．当实验假设含有11组分的标准混合液，稀溶液光密度与浓度符合比耳定律，且各组分问的光密度具有良好加和性，则可用偏最小二乘回归计算。PLS是通过配制含有m个组分的个标准混合物的浓度矩阵e，这11个标准混合物利刚矩阵正交分解，建立数学模型，把扫描标准混合物在t个波长处的光密度矩阵结果A分解为列正交阵与行正交阵之积。本试验对测定的混合样品的光密度矩阵C进行处理，所得标准混合样品校正集的光密度数据建立偏最d,-乘数学模型，再建立正交预报集进行预报．以加入值和预报值结果为判据，确定预报性能．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。而不同之处在十PLS方法还需要对浓度矩阵进行分解【2¨。2．2．3径向基一人工神经网络(RadialBasisFunction—ArtificialNeuralNetwork)由于径向基．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：r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12s-30l。．．一￡3实验部分3．1仪器和试剂酚妥拉明和阿拉明贮备溶液(100mgL-I)，铁氰化钾钾溶液(8．0×1o-3toolL-1)，PPD溶液(O．02toolL,-‘)，磷酸盐缓冲溶液(pH=7．4)，所用试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。Agilent8453紫外町见分光光度计(美囡，有恒温搅拌功能)；SA．720pH-；l"(Orion)；ZC．10型水浴恒温槽(宁波天恒仪器厂)；电动振荡机(江苏省盐城市龙冈医疗器械厂)；微量进样器(量程分别为0．5．10laL，5-50pL，20．200vL，100．1000pL)，机械秒表；联想奔腾lIn悖#机。Agilent1OO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，5I_tm)，AgilentZorbax高闩、保护柱(C18，12．5mmx4．6ram，5pro)，以上均为美困Agilent公司产品。柱温为窜温，进样量为20pL，流速为lmLmin一，流动相由三乙胺和Ffl醇(30：70Iv：v)组成，检测波长为278nm，酚妥拉明和阿拉明的保留时问分别为13．2和9．18rain。3．2实验方法月I微量迸样器准确移取一定量的待测物于1cm的比色皿中，依次加入0．03mL0．02moiL。的PPD溶液，0．03mL的磷酸盐缓冲溶液和一定量的=次蒸馏水，使比色Illt中溶液总体积为2．25mL，将比色』JJL置于光路巾，在搅拌状态下于20℃中恒温1．5min后迅速加入0．25mL8．Ox10。toolL。1铁氰化钾溶液(总体积为2．5mL)，并开始计时，酚妥拉明和阿拉明分别在670nm和690nm下进行动力学扫描，扫描时问问隔为2s，总反应时间为30s。在400-900nm波长范围下，采集动力学光谱数3l 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明据，实验所得数据均辟jMATLAB程序进行计算。4结果与讨论4．1光谱和动力学曲线酚妥拉明和阿拉明的紫外吸收如图lA，从图lA．日J’以看出二者的吸收光谱严晕莆叠且吸收较弱。这就意味着运用常规的分光光度法很难同时解析它们。当两种待测物与铁氰化钾和PPD的生成物反应后，生成产物的光谱吸收大大增强，且出现两个最大吸收峰(图1B)，因此间接的分光光度法即动力学分光光度法成为一种较好的选择。反应的原理是在pH=7．4的磷酸盐缓冲溶液中，铁氰化钾氧化N，N．二甲基对苯二胺，氧化产物与酚妥拉明和阿拉明发生络合反应生成两个不同的络合产物[30】，其最大吸收波长分别为670nm和690nm(见Scheme1)，反应时间30s。同时可以看出产物的吸收光谱差别不足很大。另外，在最大吸收波长处，酚妥拉明和阿拉明的动力学速率常数根据假一级动力学模型A=姒1．exp(．幻))，用单纯彤搜索法13Il进行模拟得到O．1138和0．0072s一，可以看出二者的动力学的速率常数不相同，动力学分光光度泫方法成为一种较好的选择，图lC为二者的动力学曲线。因为二者的速率差别不大，这就意味着川常规的动力学方法，如：对数外推法和比例方程法，很难同时解析这两种化合物。因此，本义川化学计量学方法，如：PARAFAC，NPLS，PCR、PLS、RBF．ANN来处理实验所得的动力学数据，从．向．达到同时测定的目的。实验过程中用加酚妥拉明和阿拉明和未加酚妥拉明和阿拉明的吸光度莠值lAAl来优化实验条件。‘|oC门口o∞D《Wavelengh(nm)图lA-酚妥拉明(1．0mgL．1)和阿拉H)J(2．4mgL-。)在弱碱性介质qb(pH=7．4)l举J紫外光谱吸收图B-反应后酚妥拉明(1．0ragL．。)和阿拉N(2．4mgL-1)的紫外吸收曲线；铁氰化钾的浓度为8．0x10。molL-’，PPD的浓度为2．0x10一molL-1，pH为7．4，温度为200CG酚妥拉明(1．0mgL．1，九。。。=670nm)和阿拉明(2．4mgL-1，九。．。--690rim)的动力学曲线，其它条件如图lB32ooc毋o．Jo协Q《 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔阻清中的酚妥拉明和阿拉明缓冲溶液的pH，PPD溶液的浓度，氧化剂K3Fe(CN)6的浓度以及温度都会影响实验过程，特别是有色产物的生成(也就是检测物)，实验条件必须经过优化以提高测定的灵敏度和精确度。本实验采刚单一冈素条件优化法。木实验考察T2．0．10．0X10’4molL-I浓度的K3Fe(CN)6对两种药物动力学反应的影响，结果表明，K3Fe(CN)6适宜的浓度范围为8．0x104molLo时灵敏度最高，因此实验选择了KsFe(CN)6浓度为8．O×104molL一。实验中考察不同浓度的PPD对动力学反应的影响，结果表明，PPD浓度在等于2．0x10_4molL-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PPD浓度为2．0×10-4toolL～。本实验考察了温度对该体系吸光度的影响。结果表明随着温度的上升，吸光度变化不明显。考虑到实际操作，200C被选为温度的最优条件。最后选定的测定条件为：pH(7．4)，PPD(2．0×10-4toolL-J)，K3Fe(CN)6(8．0x10。4molL-J)，温度(20oC)。4．3单组分的线性范围和工作曲线在实验选定的最件条件下，分别对一系列浓度的酚妥拉明(k。。x=670nm)和阿拉明标准溶液(h。。=690nm)进行动力学扫描，记录实验数据，作出回归曲线，结果表明，酚妥拉明和阿譬明的线性范降1分别为o．1．3．4mgL．1和o．3．14．4mgL～，检出限1321分别为0．04和o．13mgL．1，各组翁的线性图和回归方程参数见图2。本实验结果与其他方法测定结果133,341相比，在灵敏度上有一定优势。由于酚妥拉明和阿拉明的反心产物不同，采集时间O-30s，波长400．900nm的动力学数据，结果如图3。Time(s)图2酚妥拉明和阿拉明动力学曲线，膏，b，，和LOD分别为拟含宜线的斜率(Lm91)，截距，相关系数和最低检测限(mgL-。)．实验条件如图IB．33 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明O7·C。^．os芒。4～旦∞o032。2’O}·‰一一，．，、，：三叁7)o8r,c瀛。ooo4．4合成样测定。25O2一{叫∽一{Ⅺ”5{408-一‘衍蕊v鞫elengh(nm)每赫图3：A．酚妥拉明(1．6mgL。)在2-30s时问的动力学三维吸收曲线图B．阿拉明(6．0mgL-1)在2-30s时间的动力学三维吸收曲线图C一酚妥拉明(1。6mgL-‘)和阿拉明(6．0mgLJ)混合组分在2-30s时间的动。力学三维吸收曲线图．其它条件如图lB在酚妥拉明承15可拉明的线性范围内，川正交设计OA，(32)的方法对校正组和预报合成样的浓度进行设计和配制，它们的浓度组成范围分别为酚妥拉明：O．3．2．2mgL～；阿拉明：2．0．8．6mgL一。在各自选定的最大吸收波长下，采集动力学光谱数据，采J|jPLS法和PARAFAC法进行预报，两种方法预报的相对标准偏差(RPE)ps】列于表l。从分析结果可以看出，由于三维数据中的样品信息比二维数据更多，所以在预报的相对标准偏差比二维数据小。在二维数据的处理中，PLS优于其它两种方法，这也于以前的经验一致114"I6，17J。表I各种化学计量学方法的预报结果比较％RPEs％RPE．f方法酚妥拉明阿拉明PARAFACNPLSPI。St3)8PCR(3)"RBF—ANN(5，400)。i骊蕊r——一—话两万—————————丽广一I．4(99．6)3．7(97．8)3．2I．4(99．7)3．8(97．4)3．3I．5(99．4)4．0(97．7)3．51．6(98．5)4．4(95．9)3．78括号rfl的位为化学计最学力‘法所选的冈彳：数6括号巾的值为jl，均叫收率(％)4．5干扰实验实验考察了实际样品中可能存在的物质对测定的影响。结果表明，酚妥拉明和阿拉明的浓度为34 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明2．0mgL．1和6．0mgL～，相对误差不大于士1O％时，下列共存物质不干扰测定(以mgL．1计)：葡萄糖，CaCl2(500)；KBr，呋喃苯胺酸，NaN03(200)；ZnS04，NaCI，KC!淀粉0oo)。5实际样品测定5．1药物和兔血清中酚妥拉明和阿拉明的预处理将市售的甲磺胺酚妥拉明注射液和重洒石酸问羟胺用二次水溶解，稀释到合适的范罔并定容至容量瓶中。取兔血清0．5mL，加入一定量的酚妥拉明和阿拉明，0．5mL丙酮(除去血清中的蛋白质)。在振荡器上振荡5min，离心5min(转速6000rmin。)，取一定体积的上层清液并加入3mL的二氯甲烷萃取丙酮。再在振荡器上振荡5min，离心5min(转速6000rmin一)，然后J=Ijj蒸馏水定容至10mL。5．2实际样品酚妥拉明和阿拉明的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，分别州PLS和PARAFAC的校正模型对样品中各组分浓度进行预报。另准确移取20灿的该溶液进行HPLC测定，以此作对照，测定结果见表2和3。从表2和3可以看此出两种方法的测定结果与HPLC测定结果无显著性差异。在人血清中酚妥拉明和阿拉明的回收率在90-115％之间。因此，推荐的方法能够成功地应川于同时测定实际样品。r一‘表2PARAFAC，PLS和HPLC方法解析实际药品中酚妥拉明和阿拉明的测定结果甲磺胺酚妥拉明注射液，上海旭东海普药业有限公司PARAFAC10．00无9．878±0．006朱检出PLS10．00无9．812±0．0lO朱检出HPLC10．00无lO．102±0．005来检出。重酒石酸问羟胺注射液，北京永康药业有限公司．PAKAFAC无10．00采检出10．213±0．002PLS无lO．oo朱检出10．561±0．004HPLC无10．00朱检出10．124±0．005．1．2亨无-1．9无1．0+无无2．15．61．2‘3次jI，均值±标准偏荠“PARAFAC，PLS和HPLC方法的测定值与标示值的枷对标准偏差35 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明表3PARAFAC，PLS和HPLC方法测定兔血清中酚妥拉明和阿拉明的含量。3次，I，均值±标准偏差“叫收玮"--(％)--1oo×(c蛤疆值／e加^I缸)6结论本义利Hj在pH=7．4的磷酸盐缓冲液中，有机显色剂PPD被铁氰化钾氧化，氧化产物进晌与酚妥拉明和阿拉明发生显色反应，建立了同时测定酚妥拉明和阿拉明的速差动力学分光光度新方法。在最佧实验条件下，两种待测物的光谱严鼋霍叠，这就意味着很难利H』反应过程中的光潜进行解析，于足仅能利用动力学曲线来同时解析这两种组分。本实验采刚动力学反应体系结合化学计量学PARAFAC和Pl，s对它们进行同时觯析，这两种方法用十实际样品的测定，与HPLC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。参考文献【1】Hot]mannB．B．，LefkowitzR．J．，Thepharmacologicalbasisoftherapeutics，PergamonPress，NewYork，1991【2】【3】【4】f5】【6】【7】【8】SeungW．A．，SangH．K．，JinH．K．，SeokC．，CheolH．Y．，HeeW．W．，JaeM．S．，lnsukS．，JaeY⋯JPhentolamineinhibitsthepacemakeractivityofmouseinterstitialcellsofcajalbyactivatingATP—sensitiveK4channels，ArchivesPharmacalResearch，2010，33(3)：479-489GouldL．，ReddyC．V．R．，Phentolamine，,4mericalHeartdournal，1976，92(3)：397-402HatzichristouD．G．。ApostolidisA．，TzortzisV．，HatzimouratidisK．，KouvelasD．，Effectsoforalphentolamine．takenbetoresleep，onnocturnalerectileactivity：adouble·blind，placebo·controlled，crossoverstudy，International．10urnalofImpotenceResearch，2001，5(13)：303-308Rubio．AuriolesE．，LopezM．，LipezkerM：，LaraC．，RmnirezA．，RampazzoC．，HunadodeMendozaM．T．，LowreyF．，LoehrL．A．，LammersP．，Phentolaminemesylateinpostmenopausalwomenwithfemalesexualarousaldisorder：Apsychophysiologicalstudy，JournalofSexandMaritalTherapy2002，28(11)：205-215CritchleyL．A．H．，KarmakarM．K．，ChengJ．H．H．，CritchleyJ．A．J．H．，Astudytodeterminetheoptimumdoseofmetaraminolrequiredtoincreasebloodpressureby25％duringsubarachnoidanaesthesia,AnaesthIntensiveCare，1999，27(2)：170·174工欣，酚妥拉明、阿拉明联合佐治小儿肺炎的疗效观察，临床医药实践，2009，1800)：2120-2121HuangY．M．，LiuW⋯BFlow．injectionchemiluminescencedeterminationofphentolaminebasedonits 第4章动力学分光光度法一化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明【9】【lO】[12】【13】【14】【15】f16】【17】【18】【19】【20】【2l】[22】【23]【24】【25】【26】【27】【28】[29】enhancingeffectontheluminol—potassiumferricyanidesystem，JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis，2005，38(3)：537-542Perez-UrizarJ．，Aguirre·BanuelosP．，Castaneda-HernandezG．，Flores-MurrietaF．J．，AnimprovedassaybyHPLCwithamperometricdetectionforthedeterminationofphentolamineinplasma,JournaloftiquidChromatographyandRelatedTechnologies，2000，23(4)：557—564EiichiM．，TsutomuO．，HiroshiM．，Simultaneousidentification／determinationsystemforphentolamineandsildenafilasadulterantsinsoftdrinksadvertisingroborantnutrition，ForensicScienceInternational，2002，130(2)：140·146P’erez·UrizarIJ．，Aguirre-Ba。nuelosP．，Casta"neda—Hem’andezG．，Flores-MurrietaF．J．，AnimprovedassaybyHPLCwithamperometricdetectionforthedeterminationofphentolamineinplasma，JournaloftiquidChromatographyandRelatedTechnologies，2000，23(4)：557-564NiY．N．，WangY，KokotS．，Multicomponentkineticspectrophotometricdeterminationofpefloxacinandnorfloxacininpharmaceuticalpreparationsandhumanplasmasampleswiththeaidofchemometrics，SpectrochimicaAeta尸artA，2008，70(5)：l04弘l059NiY．N．，WangY．，KokotS．，Simultaneouskineticspectrophotometricanalysisoffivesyntheticfoodcolorantswiththeaidofchemometrics，Talanta，2009，78(2)：432-441NiY．N．，XiaoW．Q．，KokotS．Adifferentialkineticspectrophotometricmethodfordeterminationofthreesulphanilamideartificialsweetenerswiththeaidofchemometrics，FoodChemistry,2009，I13(4)：1339一1345KourtiT．，MacGregorJ．F．，Processanalysis，monitoringanddiagnosis，usingmultivariateprojectionmethods，ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，1995，28(1)：3·21AliN．，MohammadS．，PARAFACandPLSappliedtospectrophotometricdeterminationoftetracyclineinpharmaceuticalformulationandbiologicalfluids，ChemicalandPharmaceuticalBullets，2006，54(5／：71l一713．DavidA．，CruzM．O．，LuisA⋯SFranciscoP．，AdvantagesofPARAFACcalibrationinthedeterminationofmalachitegreenanditsmetaboliteinfishbyliquidchromatography-tandemmassspectrometry，JournalofChromatographyA，2008，1187(!一2)：1-10一NiY．N．，HuangC⋯FKokotS．，Simultaneousdeterminationofironandaluminiumbydifferentialkineticspectrophotometricmethodandchemometrics，AnalyticaChimicaAeta，2007，599(2)：209—218SmildeA．K．?GeladiP．，BroR．，MultiwayAnalysisinChemistry，Wiley,Chichester,2000～GeladiP．，Analysisofmultiway(multimode)data，ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，1989，7(1—21：1l·30RocioD⋯ALuisA⋯SMariaC⋯OOptimizationofasolid—phaseextractionprocedureinthefluorimetricdeterminationofsulfonamidesinmilkusingthesecond-orderadvantageofPARAFACandD—optimaldesign，AnalyticalandBioanalyticalChemistry．2010，396(2)：923-935BroR．，Exploratorystudyofsugarproductionusingfluorescencespectroscopyandmulti·wayanalysis，Chemome护icsandIntelligentLaboratorySystems，l999，46(2)：133-147AnderssonC．A．，BroR．，TheN—waytoolboxformatlab，ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，2000，52(1)：1-4BroR．，Multi—wayanalysisinthefoodindustry：models，algorithmsandapplications，DoctoralThesis，UniversityofAmsterdam，1998NiyN．，HuangC．E，KokotS．，Applicationofmultivariatecalibrationandartificialneuralnetworkstosimultaneouskinetic．spectrophotometricdeterminationofcarbamatepesticides，ChemometricsandIntelligentLaboratorySystems，2004，7l(2)：177一l93KarlB．，JohnM．H．，LloydW．B．，BruceR．K．，Asecond—orderstandardadditionmethodwithapplicationtocalibrationofakinetics-spectroscopicsensorforquantitationoftrichloroethylene，JournalofChemometrics，l995，9(4)：263乏82NiY．N．，DengN．，KokotS．，Asimplekineticspectrophotometricmethodforsimultaneousdeterminationoftetracyclinesbyuseofchemome仃ics，AnalyticalMethods，20l0，2(9)：l302-1309HaykinS．，NeuraINetworks，AComprehensiveFoundation，Macmillan，NewYorkNY1994CastellanosA．，AnalM．B．，Palenciav．，Applicationofradialbasisneuralnetworksforareaforest,37 第4章动力学分光光度法．化学计量学同时测定药物和兔血清中的酚妥拉明和阿拉明InternationalJournal“InformationTheoriesandApplications”，2007，14(3)：218。222【30】MasoumehH．，MahsaM．，Applicationofprincipalcomponent-artificialneuralnetworkmodelsforsimultaneousdeterminationofphenoliccompoundsbyakineticspectrophotometricmethod，JournalofHazardousMaterials，2008，157(1)：161-169【3l】DraperN⋯RSmithH．，Appliedregressionanalysis(3rded．)．1998，NewYork：Wiley【32】MillerJ．N．，Basicstatisticalmethodsforanalyticalchemistry,part2，calibrationandregressionmethods，areview,Analyst，1991，116(1)：3—14【33】ChenL．，DeterminationphentolaminemesilatechewabletableusingHPLCmethod，Jiangximedication，2008，43(12)：1398·1400【34】WengS．w．，Spectrophotometricdeterminationofphentolaminemesilatechewabletable，SpectrophotometricInstrumentAnalysis，2000，l：39-4l【35】OttoM．，Wegseheiderw．，Spectrophotometricmulticomponentanalysisappliedtotracemetaldeterminations，AnalyticalChemistry，l985，57(1)：63-6938 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氧氯噻嗪和吲达帕胺第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中西布曲明，氢氯噻嗪和吲达帕胺的含量1引沿新型减肥药西布曲明为非苯丙胺类食欲抑制药，由德困Knoll公司研制，该药十1997年l1月获美困FDA批准在美国上市；2000年5月，该药获国家药品监督管理局(SDA)批准在中国上市，用于治疗肥胖症。盐酸西布曲明为口服中枢作刖的减肥药，作用机制为抑制中枢神经细胞对5．羟色胺和去甲肾上腺素再摄取，降低食欲，同时还可通过机体产热促进脂肪组织的消耗lll。氧氯嚷嗪和吲达帕胺作为利尿剂与西布曲明同时使用从而达到减轻体霞的效果。三种待测物的分予结构如表l。目前关于盐酸西布曲明引起的药物不良反应已有不少报道，此外还有多例的死亡报告。近年来，一些不法分子利刚大多数人认为中药无毒副作用的认识误区，在减肥类中成药和保健食品中非法添加盐酸西布曲明，有些含量远超过安全剂量范围，严蕈危害消费者健康【7l。表1西布曲明，氢氯噻嗪和吲达帕胺的化学结构(PartA)和在碱性介质中与硫酸高铈的反应机薹J．(PartB)PartB在碱性介质巾与高锰酸钟的反应机理待测物+Ce4++H+_氧化产物+Ce3+在文献报导中，1：t前的测定方法有荧光法l3’，紫外光度法【4．7】，反相液相色谱法【8一n，电化学法it21。然而，这些方法常常不够灵敏或要耗时的样品预处理步骤，且消耗大量的溶剂、试剂和时间。”j动力学分光光度法同剥‘测定这三种化合物还未见报道。速差动力学方法足一种基于化学性质相似的两种或多种待测纽分与同一种试剂发生反应的速率差别而建立的方法。所得的数据HJ化学计量学方法处理，相比于常规的动力学数据处理方法，不需严格地符合动力学的校型【l孓bI。本文建立了一种速差动力学荧光分光光度法结合化学汁量学同时测定减肥保健食品中的西靠曲明，氢氯I噻嗪，吲达帕胺的新方法。方法基于待测组分在酸性介质中与硫酸高铈反应速率的差别。反应过程中研究了反应条件的影响，在选定的最佳实验条件下，最大激发波长255nm，最佳发射波长350hm处采集动力学光谱三维荧光数据矩阵。各种化学计量学方法。如：PARAFAC，NPLS，PCR、PLS、RBF．ANN和PC．RBF．ANN，，}；J来对校正组的混合物建立校正模型，随后片j此校正模型来解析保健食品中三种待测组分的浓度。39 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氢氯噻嗪和吲达帕胺2方法原理2．1速差动力学方法理论基础若有疗个待测组分S。与同一试剂R发生反应，生成刀种荧光产物Pn，当试剂过量时反应为假一级，其速率方程和吸光度信号可表示为：c跏=‰．0exp(-k砌O(1)c砌=CSn．0【I-exp(一‰f)】(2)彳砌=锄6锄=‰．o锄6【I-exp(-‰f)】=如Csn．o(3)在这里，‰，Cpn，A砌分别对应t时刻反应物S。，产物P。的浓度和吸光度：CSn．o为S。的起始浓度；‰，毋啊分别为S。的反应速率常数和产物PlI的摩尔吸光系数；如为任一时间f下某一待测组分sn的比例系数；6为比色Jl|【的宽度。对：j：m组混合样品，在f时刻的动力学吸光度数据可表示成矩阵肜式：A。埘=Cm，。砀埘(4)由上式可见，对于速差动力学方法我们可不用知道其具体的反应机理，跟据反应物的速率差别实现对多组分的定量测定。2．2多元校正和人工神经网络主成分回归(PCR)和偏最小二乘(Pl。S)等都是基于冈了分析的常用多，．二校正方法。主成分同归法是对响心矩阵进行主因子分析，从较多的因子中提取若干个主要因予，然后将提取主因子后所得的特征响麻矩阵对浓度进行回归，这样既可以消除部分误差的影响，又可以克服矩阵相关问题给多组分同时测定带来的局限，从向．提高了预报的准确度。偏最小二乘回归是埘以解决化学样-锚分析中存在的变量多苇相关及解释变量多于样本点等实际问题。由于偏最小二乘回归能解决许多以往川普通多元回归方法无法解决的问题，冈而近年得到有关研究人员的晕视，并应刚到各学科领域。当实验假设含有n组分的标准混合液，其稀溶液光密度与浓度符合比耳定律，且各组分问的光密度具有良好加和性，则町川偏最小二乘回归计算。与主成分回归的区别是：它不仅将响应矩阵进行分解，提取主因了，还将浓度矩阵进行分解提取主冈f，因而具有更强的提供信息的能力，所建立的校JE模型更稳定，有更强的抗干扰能力【16J。将这些方法与速差动力学分析法相结合，尤其是偏最小二乘法的引入，对不预知速率常数和仅存在较小动力学差异体系的分析，以及噪音及干扰的排除等方面有着莺要意义I¨J。人工神经网络是模拟人脑结构构筑起来的人工智能模型，它具有自适应、白组织、自学习能力。现以用于化学模型识、量测信弓处理、实验条件优化、实验过程控制等研究领域。由于人T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最测数据。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挝有着很强的解析能力[18-201。23平行因子分析(PARAFAC)和多维偏最小二乘(NPLS)平行因了(paralJelfactor，PARAFAC)乡,)-析足三面(three．)或更高面阵(multi—wayarrays)低秩分解(10wrankdecomposition)的总称。其模型的拟合通常采川交替三线性最小二乘回归(TrilnearAlternatingLeastSquaresRegression，TALS)，其具体思路为：在围定上次迭代获取的部分矩阵估计 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氨氯噻嗪和吲达帕胺值基础上，估计其他矩阵，该交错映射形式的最小二乘回归过程循环下去，直至收敛，其具体实现可通过收敛性能良好的COMFACMATLAB工具包完成12¨。平行因子分析法是基于三线性分解理论采用交替最小二乘法实现的一种数学模型，广泛应用于三维和高维数据的分析及应用，用来分解N维数据到N个负载矩阵中。比如测量得到的荧光数据矩阵是一个lxJxK的矩阵。其中I为样品数I：t矩阵，J为发射波长矩阵，K为时间波长矩阵。利用平行因予分析模型，将其分解为得分矩阵A，负载矩阵B和C，分解模型口j．分解为：上‰=∑％如％+％／=1，2⋯．z户l，2⋯．，z七=】，2⋯·，K(5)，=l式中瓢表示三维光谱数据矩阵；P触表示该模型对数据模拟时的随机残余误差122-261；N．PLS(多维偏最小二乘法)也是处理多维数据的常用方法，它的特点是其得分矩阵-口J‘以有一个最大的自变量。其处理三维数据的方式和PARAFAC方法一样，也是将三维数据矩阵分解为三个二维数据阵125-27】。。．．，，．．⋯．．．．3实验部分3．1仪器和试剂PELS55荧光分光光度计(有恒温搅拌功能)；ZC．10型水浴恒温槽(宁波天恒仪器厂)：电动振荡机(江苏省盐城市龙冈医疗器械厂)；SA．720pH讣(Orion)；微量进样器(量程分别为0．5一10BL，5-50pL，20．2001．tL，l00．1000pL)；机械秒表；联想奔腾IlI计算机。一．．—～Agilent1100型高效液相色潜仪(配有在线真空脱气装置、四无泵、自动进样器、二极管陈列检测器)，Chemstation化学工作站，ZorbaxEclipseXDB．C18色谱柱(4．6×250mm，5弘m)，AgilentZorbax高压保护柱(e18，12．5mm×4．6mm，5pm)，以上均为美国Agilent公司产晶。柱温为窜温，进样量为20uL，流速为1mL／min，流动相以甲醇．水(25：75／v：v)，检测波长230nm。西布曲明，氢氯嚷嗪和吲达帕胺的保留时间分别为3．5，4．6和7．5min。．西伽曲明，氢氯嗪嗪和吲达帕胺(50mgL一)的标准溶液，按常规方法配制，测定时按需要进行稀释：0．2molL-Z的硫酸溶液(上海第二试剂厂)；O．OlmolL。的硫酸高铈溶液溶角牮在0．2molL．。的硫酸溶液中配制而成；所川试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。3．2实验方法川微量进样器准确移取一定量的待测物标准溶液(xm1)于lcm比色I虮中，然后再依次加入0．5mL0．2molL。1氢氧化钠溶液和一定量的水使比色肌的总体积为2．4raL。插入微型搅拌器进行搅拌，迅速开启秒表，将比色山I．置于700C的恒温槽保温90s后，迅速加入O．10mL的硫酸高铈(0．01toolL．I)溶液使总体积为2．5mL，并丌始计时，仪器自动扣除试剂空白并进行动力学扫描。在最大激发波长为255nm，最大发射波长为350nm，波长问隔为2nm，反应时问为600s，li,J‘问间隔△t为2s。采集扣除试剂空白后的测量数据，用MATLAB6．5程序对所记录的数据进行处理。4结果与讨论4．1荧光动力学曲线本实验分别测定了西稚曲明，氧氯噻嗪，吲达帕胺在对应的最大激发和发射波长处的动力学曲4l 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氢氯嚷嗪和吲达帕胺线。如图1所示，根据假‘一级动力学模型A=a0(卜exp(．幻))，用单纯形搜索法进行模拟得到西布曲明，氢氯喋嗪，吲达帕胺的动力学速率常数为0．0060和O．0095s～，这就意味着用常规的动力学方法，如：对数外推法和比例方程法，很难同时解析这两种化合物。因此，本文心化学计量学方法，如：PARAFAC，NPLS，PCR、PLS、RBF．ANN和PC．RBF．ANN，来处理实验所得的动力学数据，从而达到同刚‘测定西布曲明，氢氯嚷嗪，吲达帕胺的目的。4．2实验条件的选择图l西布曲明，氢氯噻嗪，吲达帕胺(浓度均为0．08mgL。1)在k，。=250nm和九。。=355nm的动力学吸收曲线，硫酸浓度为0．04molL-1，硫酸高铈浓度为4．0X104toolL-1，温度为70。C，空白为不加药物的吸收曲线，其它条件相同实验中考察了1．O×10-4．6．0×104toolU1的硫酸高铈对西布曲明，氡氯嚷嗪，吲达帕胺测定的影响，结果表明当硫酸高铈浓度为4．0×104toolL一，在最大激发发射波长处的吸光度羞值IAAl几乎不再增大。兼顾灵敏度的情况下，本文选择硫酸高铈浓度为4．O×10"4toolL1为实验最侍浓度。实验中考察了0．0I．O．06molJ_1的硫酸浓度对西稚曲明，氢氯嚷嗪，吲达帕胺测定的影响，结果表明当硫酸浓度为0．04molL一时，在最大激发发射波长处的吸光度差值lAAl几乎不再增大。兼顾灵敏度的情况下，本文选择浓度浓度为0．04mol一。实验中考察了在45．750C范围内温度对西命曲明，氢氯嚷嗪，吲达帕胶测定的影响，结果表明，当温度增加到70。C，吸光度差值lAAl几乎不再增大。兼顾灵敏度的情况下，本文选择700c作为反应的最t丰温度。4．3单组份的线性范围及工作曲线配制⋯系列不同浓度的两布曲明，氧氯嚷嗪，吲达帕胺溶液，在实验选定的最佳反应条件下进行动，，J学反f姬，在最大激发波长250nm和最大发射波长355nm处测嚣西布曲明，氧氯噻嗪，吲达帕胺吸光度随时间的变化，如图2所示，可得三者的线性范}}司和枪洲限分别是：西布曲明(O．005．0．12mgL一，1．6x10。mgl，J)，氧氯嗪嗪(O．01．0．20⋯gl。～，6．0x10。3mgL‘)，"JI达帕胺(O．03一1．44mgL～，8．3x10。mgL．I)。在同定时间t=600s时，本实验还讨论了西布曲明，氢氯噻嗪，吲达帕胺的适宜线性范围，其回归线性方程参数见内插图。可以看到川本泫测定三种待测物的灵敏度相对较高，相关性较好。实验过程中阎定最大激发波长250nm，采集发射波长250-450nm，时间0-600s的动力学三维数据，如图3。42暑～协cm岩c—mocmo协8J03一L 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西行曲明，氢氯噻嗪和一．婴竺塑堕一．—————————————————————————————————————————————————————————一一50。，．Hydrochioro蛳azideⅫⅫ、～＼’．350、---、Emissionws“．ength(nm)0’Indapamide：m．：岳X芝∽C旦．妄∞oCoU协∞o三LL图2西布曲明，氢氯噻嗪，吲达帕胺的动力学曲线，詹，6，，和LOD分别为拟合直线的斜率(Lmg"1)，截距，相关系数和最低检测限(mgL’1)。其它条件如图l矗‘桫缈，茹。-、二’、、Emis目onⅢ。““g帅”妊《黔、6I)o一图3西布曲明，氢氯噻嗪，吲达帕胺(浓度均为0．08mgL．‘)的三维荧光动力学曲线43净一岍co_c—mocDu∞m．10r、一止斗岩岍c卫c—mucmu∽．∞一Io丁一止～．．．一．。攀榔一遴一誊a篾篓一．，^■+”*．．一羹旁．．州．．矽。。、。嚏 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氢氯嚷嗪和吲达帕胺4．4合成样品的同时测定为了探讨动力学差异对西布曲明，氧氯噻嗪，吲达帕胺三组分同时测定的影响，必需配制一组混合校正溶液，在实验选定的条件下进行动力学反应，并获得校正组溶液的动力学数据。将所得数据进行多元校正并确定各参数，然后利川该模型对未知浓度的预报组进行各组分的浓度预报，即可预报出西布曲明，氢氯嚷嚷，吲达帕胺的浓度。冈此本实验需要配制一系列三组分浓度配比不同的标准溶液，在本实验中，采刚正交表正交设计L。6(4)5来安排实验，‘在实验选定的各组分适宜线性范圈内配制成16组混合校正组溶液。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。从而建立PCR、PLS、RBF．ANN和PC．RBF．ANN模型。并刚这些模型对16组混合样品进行预报。预报中三个参数被刚来衡量六种化学计量学方法的性能，它们分别为单组分的百分相对预报误差(％RPEs)和百分回收率(％Recovery)，总的百分相对预报误差(％RPET)【28l。表2不同的化学计量学方法对合成样品西布曲明，氢氯噻嗪，吲达帕胺的预报结果比较。括号中的位为PCR和PLS所选的冈子数6括号叶1值分别为隐含节点数和伸膨系数‘括号叶-值分别为冈子数，隐含-1wt．^|-数和伸展系数4括号rfI的值为’l‘均川收牢并种化学计量学方法的预报结果列于表2。可以看出由PARAFAC和NPLS方弦所给的RPEs和RPET小】f．其它化学计量学方法，这主要是因为二三维的动力学荧光数据比二维的动力学数据增加丫更多的样d6信息。此外，从表2还}玎以看出对十动力学数据的处理，PLS方法的预报结果最好。PLS方法所给的RPEs和RPET要稍微低于PCR方法．这主要足冈为PLS方法同时考虑浓度和吸光度的测定谈差，而PCR方法仅考虑吸光度的测定误差。同时，可以注意到PC．RBF．ANN方法所给的预测结果要优于RBF．ANN方法，这主要是冈为主成分分析町以在不损失原有信息的情况卜．对测量信号进行降维处理，使人T神经网络的输入量大为减少，提高了网络在计算的稳定性和模型的预报能力。对原始的动力学数据经过一阶导数处理后，各种化学计量学方法的预报误差都有所降低，这是因为导数处理可以有效的消除背景干扰和噪音。基于以上各方法的比较，可以看出PARAFAC 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氧氯嚷嗪和吲达帕胺方法的预报结果最好，因此它将应用于实际样品中西布曲明，氢氯噻嗪，吲达帕胺的同时测定。4．5干扰实验本文对减肥饼干，减肥巧克力，减肥咖啡和减肥奶茶中常见的几种共存离子和物质进行了干扰测定。样品中常见的酚类和碱类物质在样品处理中加入庚烷磺酸钠溶液而被除去。在测定条件下，当西布曲明，氡氯噻嗪，吲达帕胺的浓度均为O．08mgL．1时，测定的相对误差控制在土lO％之内，下列共存物质不干扰测定(以mgL-l计)：Na(1)，K(I)，Ca(II)(500)；葡萄糖，蔗糖，果糖(350)；Zn(11)，Mn(1I)，Pb(1I)，Cu(10和Fe(111)(zoo)。5实际样品测定5．1实际样品预处理购买市场上的减肥饼干，减肥咖啡，减肥巧克力，减肥奶茶四种样品做实际样的测定。准确称取lO．Og粉碎均匀的同体样y．-j二250ml容量瓶中，JJU入!OOmlfit醇，在振荡器上振荡60min，取上层清液在lOml的离心管中，加入2ml庚烷磺酸钠溶液以除去样品中含有的酚类和碱类物质，3000r／min离一l二,5min。取清液十25ml容量瓶中，甲醇定容后进行定量测定。(庚烷磺酸钠溶液：称取庚烷磺酸钠2．029，加水至1000mL，加三乙胺0．8mL，用冰醋酸i周pH／iS_3．0)。5．2实际样品的测定将处理好的样品溶液按照章节3．2的实验步骤进行测定，采集动力学荧光光磬三维数据用PARAFAC方法进行解析，结果如表3所示。如表所示西布曲明，氧氯嚎嗪，吲达帕胺的回收率在90．1lO％之问，这就意味着样品中没有严蕈的干扰，且与HPLC方法相比结果无显著性差异，说明本方法测定结果可靠。从上表还_日J‘看出，同体减肥食品以食欲抑制剂为主，而冲剂减肥食品大都以食欲抑制剂和利尿剂一块使刚。因此，推荐的方法能够成功地应用于实际样品中三种待测物的同时测定。表3PARAFAC方法解析减肥保健食品中的西布曲明，氢氯噻嗪，吲达帕胺的测定结果样品检测量(”g分1)加入量(嵋g-1)检测量(ugg-’)6Recovery(％)。减犯巧克力西布曲明452．1+0．1(452．4±0．2)4氢氯嚷嗪未检出吲达帕胺米检出减吧饼干i『q布曲明316．24-0．1(317．4±O．1)氯氯噬嗪朱检出吲达帅胺朱检ljl减粑咖啡两布曲明282．04-0．1(284．3-+0．1)氢氯嚷嗪255．7±0．2057．3±O．2)吲达帕胺未检出减昵奶茶西布曲I!Jj未检出4546I．6±0．I(462．0+0．1)4．8+0．1(4．9±0．2)4．9+0．1(5．04-0．1)327．O±0．2(326．8+0．n4．8+0．1(4．9+0．1)4．9±0．1(5．1±O．2)392．9±0．1(394．0t-O．21260．44-0．2(262．!_4-0．1)5．1±0．1(5．24-0．1)10．61-0．200．4±o．1)95(96)96(98)98(100)108(106)96(98)98(102)109(1IO)94(96)102(104)106(104)0O0O5O5O5O 第5章荧光动力学分光光度法结合化学计量学同时测定减肥保健食品中的西布曲明，氢氯噻嗪和吲达帕胺‘5次平均值±标准偏差6标准加入后的检测量。【口llI!之率(％)=IOOx(c扫==·(．朦始样品中的考量)／c标准加八量6结论传统的方法同时测定西布曲明，氢氯嚷嗪，吲达帕胺常常需要苛刻的实验条件和耗时的化学分离步骤。而本文中推荐了一种简单和快速的化学计量学．动力学分光光度法同时测定三种待测物。方法是基于在硫酸介质下，待测组分与无荧光的硫酸高铈反应生成有荧光的三价铈离子的速率差别进行分析。此外，反应动力学过程的机理及其多组分动力学定量测定的理沦被推导。在不同的数据源下(采集动力学光谱三维数据，动力学时问二维数据并运用一阶导数对光谱进行处理I；{f后比较)，将各种化学计量学方法，如：平行网子分析(PARAFAC)，多维偏最小二乘州PLS)，主成分回归(PCR)、偏最小二乘(PLS)、径向基函数．人：r神经网络(RBF．ANN)和主成分一径向基函数．人-T神经网络(PC．RBF．ANN)州来建立校正模型，PARAFAC的预报结果最好，求导处理后的预报结果优于原始光谱的计算结果。随后，推荐的方法成功地应用到减肥食品中三种待测物的同时测定。7参考文献【1】【2】2【3】【4】【5】5【6】f7】【8】【9】【10】【12】【13】【14]左晓春，笪宏远，新一代减肥药．两布曲明【J】．驴曰掘陡彩理≯巍毒2000，16(2)：155·157CaiY．L．，CliveB．，RuanJ⋯LSeperationoftriamtereneandotherskdiureticswithHPLC，HeraldofMedicine，2004，23(6)：4l3-4l5秦二{会．刘艳，谭蓉，蒲丽君，衍生荧光法测定盐酸西布曲明，分历葵孵巍2006，25(4)：9-12KilicarslanCt，lmamogluE．，KucukA．，OzdemirA．，UVspectrophotometricderivativespectrophotometricandRP．HPLC．DADdeterminationofsibutrmine，Reviews砌analyticalchemistry．20l0，29(3—4)：169一l95秦宗会．谢兵，紫外光潜法测定曲荚胶囊巾的盐酸两布曲明，光学必嚣鸯2005，22(5)：1025-1027陈杏梅，紫外分光光度法测定氢氯噻嗪片的含量，，7f7厨彩弓{乞弛毒1990，25(9)：543—544MalufD．F．，FaragoPV。BarreiraS．M．W：，ValidationofananalyticalmethodfordeterminationofsibutraminehydrochloridemonohydrateincapsulesbyUv—Visspectrophotometry．Lat／nAmericanJournalofPharmacy,2007，26(6)：909—912DiefenbachI．C．F．。FriedrichM．，DosSantosM．R．，BinencouaC．E，Developmentandvalidationofacolumnhigh．performanceliquidchromatographicmethodfordeterminationofsibutramineincapsules，JournalofAOACinternational,2009，92(1)：148一】5lUmS．Y．，KimK．B．，KimS．H．，Determinationoftheactivemetabolitesofsibutramineinratserumusingcolumn．switchingHPLC，。lournalofseparationscience,2008，3l(15)：2820·2826芦』E玲，陈继涛，陈波，姚守拙，高效液帕色潜．质谱法测定降血压保健食品巾的8ql违禁添加成分，岔磁2009，27(I)：44-49徐远金，许棒苹，高效液棚色潜．电喷雾质谱法同时铡定保健食品中的氯噻嗪，吲达帕股，两布曲明和丁脲胺，“色谱分析在药物分析IfI的府用”专题学术研讨会，2004ElGoharyN．A．．ElNasharR．M．，AboulEnienH．Y．，Potentiometricdeterminationofsibutramineusingbatchandflowinjectionanalysis，AnalyticalLetter,20ll，44(i一3)：241—257NiY．N．，WangY．，KokotS．，Multicomponentkineticspectrophotometricdeterminationofpefloxacinandnorfloxacininpharmaceuticalpreparationsandhumanplasmasampleswiththeaidofchemometrics，SpectrochimicaActaP口，，A，2008，70(5)：l049一l059MontayG，BlainY．，RoquetF．，HirL．A．，High·performanceliquidchromatographyofpefloxacinandits 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攻读学位期间的研究成果 攻读学位期间的研究成果已发表论文：YongnianNi。JinfengChen。SergeKokot．Simultaneousspectrophotometrickineticdeterminationoffourflavorenhancersinfoodswiththeaidofchemometrics．TheJournalofAOACInternational,201l(SCl．2009年影响I习子1．226)YongnianNi，JinfengChen，SergeKokot．Investigationofthepharmacokineticsanddeterminationofcertaincephalosporinsinrabbitplasmabyakineticspectrophotometricmethodwiththeaidofchemometrics，ScienceC协切口Chemistry,2011，54(5)：827．834(scl，2009年影响因子0．83)待投稿论文：YongnianNi，JinfengChen，SergeKokot，ApplicationofChemometricstotheSimultaneousKineticSpectrophotometricDeterminationofPhentolamineandAramineinrabbitserum，InpreparationYongnianNi，JinfengChen，SergeKokot，Asensitivekinetic—spectrofluorometricmethodforthedeterminationofsibutrmine，hydrochlorothiazideandindapamideindietfoodbyuseofchemometricsapproaches，Inpreparation会议论文：1．陈金风，倪永年．速差动力学分光光度法同时测定四种食品增香剂．(第三届全国生命科学学术研讨会，2010，353。2010．8．19．-22．北京大学)。参与基金资助项目：1．国家自然科学基金项目“化学计量学在农药残留量分析中的应用”(No．20365002)和困家自然科学基金项目“化学计量学复杂体系解析研究及食品分析心刚”(No．20065001)．(参与)2．困家自然科学基金项目“化学计量学在核酸与小分予相互作刚中的虑P,-J”(No．20562009)．(参与)3．江西省研究生创新专项资金项日“化学计量学．动力学分析法研究小分子与生物大分予的相互作片j”(参与)作者简介：陈金风，1986年3月出生，江西省井冈IJl人，2004年7月牛业于井冈11．1市宁例中学，2004年9月考入赣南师范学院化学系，2008年9月考入南昌大学分析化学专业攻读硕十学位，主要从事化学计量学结合速差动力学分光光度法同时测定食品和药物样品中某些组分的研究。49 致谢本论文是在导师倪永年教授的精心指导下完成的。在硕士学习和论文期间，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，特别感谢分析化学学科的其他老师给予的帮助和指导，使我在专业知识学习上取得了较大的进步，感谢实验室的同学们在共处的三年生活中给予的欢笑和帮助!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，斯我至今仍无以为报，祝福他们；以及那些给予我关爱的长辈，祝他们幸福、安康!最后感谢化学系领导和老师们三年来对我的关心和帮助!陈金风2011年5月于南昌大学'