點擊化學(xué)在食品安全檢測中的應(yīng)用
近年來，隨著我國社會的不斷發(fā)展與進步，人們的生活水平較之前相比獲得了顯著改善，食品檢測標準也隨之提高，但各種食品質(zhì)量問題仍層出不窮，致使人們對某些食品望而卻步。食品問題的存在除了會對大眾身體健康造成嚴重威脅外，還會直接影響到社會經(jīng)濟的發(fā)展�；诖�，為充分保證食品質(zhì)量，就必須高度重視食品安全質(zhì)量問題[1]。點擊化學(xué)作為一種新型合成反應(yīng)，憑借本身所具有的各種優(yōu)勢而得到許多學(xué)者的充分研究，例如生物相容性、環(huán)境友好性等，已被廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域當(dāng)中。在食品安全檢測過程中積極應(yīng)用點擊化學(xué)技術(shù)，通過有效結(jié)合免疫分析法、點擊化學(xué)反應(yīng)在一定程度上可以更加快速、靈敏的檢測分析物。
1、 點擊化學(xué)概述
點擊化學(xué)又名“鏈接化學(xué)”或“速配接合組合化學(xué)”，屬于一種新型合成化學(xué)方法，其通過小單元的拼接，在短時間內(nèi)快速、可靠的完成各種分子的化學(xué)合成。點擊化學(xué)反應(yīng)是指在嚴格控制技術(shù)要求下，能夠?qū)Ω呋钚苑磻?yīng)物進行細致的操作，連接分子片段的各種技術(shù)。點擊化學(xué)是一種新的組合化學(xué)新方法，其基礎(chǔ)在于碳-雜原子鍵(C-X-C)，銅催化的疊氮-炔基Husigen環(huán)加成反應(yīng)是一個最具顯著性的代表。點擊化學(xué)在化學(xué)合成領(lǐng)域的提出意義重大，并逐漸成為最具價值的理念之一。
2 、點擊化學(xué)反應(yīng)的特點
點擊化學(xué)反應(yīng)的特點如下：(1)反應(yīng)條件相對簡單。(2)原始材料、反應(yīng)試劑易得。(3)無需使用任何溶劑就可以有效的清理設(shè)備，因此易于分離所獲得產(chǎn)物，且在生理條件下產(chǎn)物通常會表現(xiàn)出較強的穩(wěn)定性。(4)去離子水、雙蒸水作為點擊化學(xué)反應(yīng)中的常用溶劑，在水中有機分子會具有更高的自由度，以此所具有的表現(xiàn)速率常數(shù)更高，在這種情況下所獲得單一產(chǎn)物的產(chǎn)率較高。(5)在發(fā)生某些反應(yīng)時，相比較于在水中的速度，反應(yīng)物之間的反應(yīng)速度會更快。例如在Schotten-Baumann反應(yīng)中利用酰鹵、氨水之間的反應(yīng)可以產(chǎn)生一種重要產(chǎn)物，即酰胺。由于水溶液在一定程度上能夠消除質(zhì)子性管能團對反應(yīng)的干擾，為此在點擊反應(yīng)中通常無需保護基團，因此能夠有效的保護環(huán)境。
由此可知，點擊化學(xué)反應(yīng)本身所具有的立體選擇性良好，容易獲取實驗原料，且能夠有效的選擇溶劑，如此一來有助于降低消耗成本，因此可以更為廣泛的應(yīng)用到食品分析檢測領(lǐng)域。點擊化學(xué)的反應(yīng)具有模塊化特征，能夠與其他反應(yīng)組合，在反應(yīng)過程中不會產(chǎn)生有毒有害等物質(zhì)，反應(yīng)條件溫和，對水和氧氣并不敏感，安全性較高[2]。
3 、常見的點擊化學(xué)反應(yīng)分類
3.1、 端炔基與疊氮的環(huán)加成反應(yīng)
所謂環(huán)加成反應(yīng)主要對模塊化反應(yīng)融合過程進行充分應(yīng)用，通過連接兩種不飽和的反應(yīng)物，有助于促進各種五雜元環(huán)、六雜元環(huán)反應(yīng)的形成，例如比較常見的1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)、Diels Alder反應(yīng)。其中，對1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)的研究最好，最為突出的反應(yīng)是炔烴和疊氮基的反應(yīng)。1983年，Arthur首次報道炔烴和疊氮基的反應(yīng)，后經(jīng)過Huisgen等正式將其確立為一類重要的新型反應(yīng)。炔烴和疊氮基的不飽和鍵在一價銅的催化作用下有助于成環(huán)反應(yīng)(Cu AAC反應(yīng))的生成與1,2,3-三唑的形成。炔烴和疊氮基的環(huán)加成反應(yīng)對相關(guān)條件缺乏敏感性，在室溫下較常發(fā)生，例如氧氣、溫度、p H值等，以此能夠提供強大的技術(shù)支持來合成復(fù)雜的有機物和促使生物大分子改性。
當(dāng)前，隨著各種交叉學(xué)科的不斷發(fā)展，熒光檢測法、電化學(xué)檢測法、比色檢測法等各種新型電機反應(yīng)試劑所構(gòu)建的各類Cu AAC檢測方法得到有效報道。Cu AAC檢測方法所具有的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在靈敏度較好、可以有效修飾反應(yīng)基團、結(jié)果可視化等，但需要加入一些具有一定毒性的金屬催化劑才能夠有效地發(fā)生該反應(yīng)，受這一缺點的影響，限制了其在生物醫(yī)學(xué)、食品領(lǐng)域中的有效應(yīng)用。
3.2、 環(huán)炔基與疊氮的環(huán)加成反應(yīng)
端炔基與疊氮的環(huán)加成反應(yīng)主要是選用銅鹽為催化劑，因此很難將干凈產(chǎn)物中的催化劑去除掉，且所殘留的銅鹽本身所具有的毒性具有潛在性特征，而環(huán)炔基與疊氮的反應(yīng)可以有效避免所殘留的潛在性毒性。在環(huán)炔基與疊氮的環(huán)加成反應(yīng)中沒有使用金屬催化劑即銅鹽，其反應(yīng)機理主要是在環(huán)炔環(huán)張力的影響來促使疊氮、環(huán)炔快速反應(yīng)，采用1,4,5-三取代的方式生成1,2,3-三唑環(huán)化合物。與環(huán)炔基與疊氮的環(huán)加成反應(yīng)速率和端炔基反應(yīng)速率相比，氟原子等強吸電子基團吸入后，會逐漸減慢環(huán)炔基與疊氮的環(huán)加成反應(yīng)速率，究其原因在于端炔基反應(yīng)的存在會增加環(huán)炔環(huán)的張力，以此可以更好地開展環(huán)加成反應(yīng)。但是，這種反應(yīng)所具有的區(qū)域選擇性較差，且很難制備那些本身具有很強環(huán)張力的環(huán)炔化合物，一般會得到兩種異構(gòu)產(chǎn)物，由此會對該反應(yīng)的應(yīng)用造成很大影響[3]。
3.3、 碳碳多鍵加成
碳碳多鍵加成反應(yīng)主要是在碳碳鍵的兩端通過加成基團的方式來確保高分子量化合物的生長，其中就會涉及到許多典型反應(yīng)，例如二羥基化反應(yīng)、環(huán)氧化反應(yīng)、雙氫加成與巰基一烯反應(yīng)等[4]。
由于巰基-雙鍵反應(yīng)本身所具有的特性，即反應(yīng)原料范圍廣、無需金屬催化劑和存在點擊反應(yīng)等，因此成為近年來點擊反應(yīng)中的研究熱點�；诓煌p鍵化合物，該反應(yīng)機制主要包括兩種。(1)巰基、烷徑單烯在光或熱條件下會實現(xiàn)自由基加成。(2)在選用有機胺、有機磷化合物等有機堿作為催化劑時，巰基與共軛烯烴之間的邁克爾加成反應(yīng)，例如巰基與馬來酰亞胺、(甲基)丙烯酸酯等。有學(xué)者利用巰基-雙鍵點擊化學(xué)所制備的PEG基水凝膠涂層本身所具有的抗菌性能非常優(yōu)異，再通過科學(xué)測試發(fā)現(xiàn)，這一涂層可以有效殺死表皮葡萄球菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌接種物等，且完全殺死率超過99%，由此可知在抑菌方面巰-烯點擊化學(xué)所具有的應(yīng)用功能性十分顯著。
4 、點擊化學(xué)在食品安全檢測中的具體應(yīng)用
4.1 、構(gòu)建食品分析檢測生物傳感器
現(xiàn)如今，點擊化學(xué)在食品分析檢測中取得了一定的成就，其已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到食品成分、添加劑的檢測中。例如，近年來經(jīng)常會用到抗壞血酸來對食品進行護色處理，為了對其進行有效檢測，某學(xué)者專門制定了一種電化學(xué)傳感器，為了進行充分反應(yīng)，需要充分利用銅(Ⅰ)催化疊氮化物和炔烴環(huán)，在此基礎(chǔ)上聯(lián)合疊氮化物末端銹蝕的金電極來開展有效反應(yīng)。
根據(jù)反應(yīng)結(jié)果可知，其檢出限通常可以達到2.60×10-12 mol·L-1。具體在構(gòu)建兩種功能性不同的納米金粒子時可以借助巰基丙酸修飾納米金來實現(xiàn)，為了固定納米金上的炔基和疊氮基，就需要充分發(fā)揮酰胺的作用，利用還原性糖本身所具有的定量性來完成有效的多重檢測。同時，根據(jù)反應(yīng)結(jié)果可知，其檢出限可以到達1.50×10-3μmol·L-1[5]。相比較于滴定法，前者所具有的靈敏度更高，由此可知應(yīng)用點擊化學(xué)可以大幅提高傳感性能。
4.2、 改良食品分析前處理技術(shù)
在物質(zhì)分離提純中充分應(yīng)用點擊化學(xué)是前處理技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一項重要工作。某學(xué)者選用五氟芐基溴化咪唑離子液體為原材料，在與硫醇烯鍵合充分反應(yīng)后，所合成的石墨烯吸附劑本身會具有良好的吸附作用，在此基礎(chǔ)上建立一種新的方法來更好地提取、測定豆芽中的3種生長素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于吲哚-3-乙酸、1-萘乙酸的線性范圍為0.0～5.00μg·g-1，而對于二氯苯氧乙酸而言其線性范圍為0.09～5.00μg·g-1，且檢出限范圍為0.004～0.026μg·g-1，因此在豆芽生長素的測定試驗中這種吸附劑通常可以獲得積極有效的應(yīng)用。
4.3 、重金屬檢測
對于人體生長發(fā)育而言，微量金屬是必不可少的必需元素，例如鐵、銅等，但如果在攝入不足、過量、不平衡的情況下極易導(dǎo)致人體出現(xiàn)一些疾病或是生理方面的異常。同時，環(huán)境中所存在的一些重金屬也會對人體健康造成嚴重傷害，例如鎘、汞等，在這種情況下就需要及時研發(fā)出一種金屬殘留的高靈敏檢測方法[6]。
4.4 、檢測食品污染物
某學(xué)者為了檢測農(nóng)藥氟美沙嗪殘留專門設(shè)計了一種靈敏度高、選擇性強的方法，并形成一種丙烯氟草胺熒光傳感器，實驗結(jié)果良好。在點擊反應(yīng)法的幫助下完成了含三唑類化合物聚合物的制備，并用于檢測Hg2+離子。由于三唑類聚合物本身所具有的溶解性好、分子量高，經(jīng)過一系列分析(DLL、FL、NMR等)可以有效表征、評價聚合物本身的結(jié)構(gòu)與性能。
5、 結(jié)語
點擊化學(xué)當(dāng)前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到許多食品分析檢測領(lǐng)域當(dāng)中，但是，由于這項技術(shù)的應(yīng)用依然處于初級階段，因此在實際應(yīng)用過程中難免會出現(xiàn)諸多問題或局限性�；诖�，在今后的食品分析檢測工作中需要相關(guān)人員更加深入的研究點擊化學(xué)，尋找新的解決方法，不斷拓展點擊化學(xué)的使用范圍，使其應(yīng)用更加廣泛。
參考文獻
[1]陸媛媛點擊化學(xué)反應(yīng)在食品分析檢測中的研究進展[J]食品安全導(dǎo)刊, 2020(24):163.
[2]謝桂芳,蘇本超。謝曉霞,等.點擊化學(xué)在食品安全檢測中的應(yīng)用研究進展[J]分析測試學(xué)報，2021, 40(5):648-655.
《點擊化學(xué)在食品安全檢測中的應(yīng)用》來源：《現(xiàn)代食品》，作者：楊雪
轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/shehuixuelw/73797.html
