发布时间:2022-04-18 01:21:21
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的卫生理化检验论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
关键词:理化检验,质量,控制
在理化检验工作中,经常会由于计量认证、实验室质量控制等因素接受质控样考核。在质控考核样分析中,检验得到的结果往往与客观存在的真实数值有着一定的差异,也就是常说的误差。为保证检验结果在误差允许的范围内,在整个分析过程中就要进行全程质量控制,其中包括分析前、分析过程中和分析后的质量控制。本文对整个分析过程中可能出现的各种影响因素进行了总结,从而发现分析过程中可能产生的误差,并消除和控制误差在可接受的限度,以达到分析结果的可靠性和可比性。
检测数据质量应该具有以下三性。
1.1 代表性
取决于现场人员的职责和技能、样品的采集、保存与运输的技术和措施。采集的样品必须具有代表性及真实性,以避免检验结果数据失控。
1.2 可靠性
可靠性取决于检验人员自身业务与分析技术水平。同时实验室仪器设备的灵敏度、精确度,实验方法的可靠性、准确性等也是重要因素。
1.3 可比性
可比性是指在不同时间、不同实验的检验结果的符合程度。可比性的获得,唯一方法是依赖于实验中所用的标准物质溯源到国家和国际测量标准的实现。分析数据的代表性、可靠性和可比性,体现了检测结构实验室的全面质量管理水平和检测者的技能水平,也就是说用这“三性”来表示该实验室是否与国家和国际标准相符。因此,建立健全科学的检验工作程序,是确保检验结果数据的公正性、准确性、完整性的基石。
2分析前的质量控制
分析前的质量控制是全程质量控制的重要环节,它为后面的分析过程奠定了良好的基础。
2.1 质控考核样的分析前质量控制
从接到质控考核样开始,应仔细阅读其所附作业指导书,按照其中要求的保存条件对考核样进行保存,以保证考核样中待测组分质量浓度稳定。如保存不当,造成样品组分发生改变,则后面的一系列分析再准确也是徒劳的。
2.2分析方法的分析前质量控制
按照考核样所附作业指导书中要求,选择相应的标准分析方法,
设计制作合适的实验方案。如要制作标准曲线,在选择标准曲线的点时,要根据检出限和仪器的响应值来选取最低浓度点,同时考虑在线性范围内选取最高浓度点,对已知标样,应将其浓度稀释到标准曲线的中间浓度为宜。
2.3仪器设备的分析前质量控制
对于在分析过程中要用到的相关的仪器设备,在实验前的准备
工作中应检查其工作状况是否良好,并先进行调试,以保证仪器设备的正常运转。计量仪器应在检定有效期内,而且期间核查情况良好。
2.4 实验器皿的分析前质量控制
对实验器皿应进行容积校准,并根据实验的要求对其进行相应的
实验前处理。如金属元素的分析就要求器皿要用酸浸泡过夜,以防止干扰。而痕量分析中则要求器皿如平常处理后最后再用重蒸水冲洗再晾干备用。论文格式,控制。。总之是尽量减少可能对分析中有影响的污染成分。
2.5 实验中蒸馏水和相关试剂的分析前质量控制
蒸馏水的质量应符合相关实验的要求。实验中将用到的试剂应符
合相关实验要求达到的纯度,如一般要求达到分析纯,有的要求达到优级纯,有的则要求达到色谱纯。实验中所用试剂应检查保证其在有效期内。
2.6 标准物质的分析前质量控制
质控样考核分析中一般都会用到标准物质,包括标准溶液、标样溶液,要保证其在有效期内并能做到量值溯源。
3分析过程中的质量控制
做好相关的分析前准备工作后,整个分析过程中一系列操作的质量控制是关系检验结果准确性的关键。
3.1 分析中的环境条件质量控制
检验时的环境条件应满足实验中对环境的要求,温度、湿度在实验条件允许的范围内,而且要保证检验环境不会对整个实验过程产生污染。
3.2 质控考核样的处理
严格按照质控考核样所附作业指导书中要求对质控考核样进行处理,同时制作平行样。如水样的处理一般就是选用合适的基质将其准确稀释,食品样一般要进行消化处理,在样品处理的同时要进行空白试验。处理后的样品要尽快分析,以保证在分析时间内样品溶液中的组分浓度稳定。
3.3 标准溶液的配制
根据实验的要求将标准溶液准确稀释到所需浓度,如果实验中需要制作标准曲线,应选择其在线性范围内的浓度制作标准系列,在移取标准溶液时,尽可能使用同一根吸管,并擦干吸管外所附溶液,以保证标准系列的准确性。注意考核样、标准溶液、标样溶液、空白溶液中的基质应尽可能保持一致,以减少误差。
3.4 分析中仪器设备的质量控制
如在分析中要用到仪器设备,要根据仪器设备的操作要求先开启,预热一段时间,设置仪器最佳测定条件,待其运转稳定后,再进行分析测试,以保证分析过程中仪器设备的稳定性。
3.5 分析过程中的质量控制
严格按照实验方案中的分析步骤进行实验,并记录实验数据,填写原始记录。可能实验中会出现意外情况,如空白试验值偏高,就有可能是污染问题;平行试验不一致,有可能是仪器的状态问题、或是操作上的失误等;如标准曲线相关性不好,则可能是标准系列的配制出现问题、或是分析过程中的操作问题等。针对出现的问题分析可能原因后,进行相应的控制措施后再进行测试,直至获得比较稳定的实验数据。论文格式,控制。。
4 分析后的质量控制
检验工作完毕后,综合检验结果,准确及时地发出报告,检验结果在未出具正式报告前不得私自外传。论文格式,控制。。对于食物中毒样品测试结果,应先通知现场科室人员或直接通知医院的医生,以便争取时间抢救病人。要不断提高检测技术水平,定期对质量保证体系工作进行评价,并作出书面总结。对所用仪器设备要做好登记,注明使用时的日期、温度、湿度、气压、所测样品的项目、该份样品的编号、使用时间、仪器性能及使用人。
在实际工作中卫生理化检验经常受到各种意想不到因素的影响,检验过程中发生事故,当事人应立即采取有效措施,防止事态扩大,同时应逐级向上级领导汇报。重大事故直接报技术负责人。事故责任人应在事故发生后3日内写出事故经过的报告。科室主任应写出改进措施和处理意见,质量保证人应组织有关人员进行事故调查分析,确定事故原因和性质,在l0天内写好对事故处理书面意见,报技术负责人批准执行。事故处理的有关资料均由质量管理部门存档备查。
综上所述,在理化检验中,整个分析过程会受到检验时所用的仪器设备和器皿、采用的方法、检验时的环境条件等多方面因素的影响,不管是日常检验工作,还是对质控考核样的检验分析过程中,只有做好分析前、分析过程中、分析后的质量控制工作,才可保证检验结果的可靠性。
参考文献:
[1]许春向,邹学贤.现代卫生化学.北京:人民卫生出版社,2000,56.
[2]生活饮用水卫生标准生活饮用水标准检验方法.北京:中国标准出版社,2007,34.
油脂酸败使感官性状发生变化,随着煎炸温度的提高和煎炸时间的延长,油脂的色泽由柠檬黄色逐渐加深至棕黑色或黑色并很粘稠,气味从浓油香味到很浓的焦糊味;味道也从正常到酸败直至苦辣,透明度,粘稠度都严重发生变化,透明度下降,粘稠度增加。随着煎炸的温度和时间的增加,会生成大量的刺激性烟雾,可产生强烈的不快气味,随着煎炸时间的延长,酸价的变化起伏不呈线性关系,但是总体上是随着温度的提高而增加。在160℃煎炸条件下,当煎炸时间在20h时,已经超过食用植物油卫生标准;在180℃煎炸条件下,煎炸时间为16h时,即将超过食用植物油卫生标准;在200℃煎炸条件下,当煎时间为14h时,即已超过食用植物油卫生标准。
油脂在煎炸过程初期过氧化值不断增加,可在整个煎炸过程中无规律可循,且忽高忽低,随着煎炸时间的延长和煎炸温度的提高虽然没有规律,但是在煎炸的前期随着煎炸时间和煎炸温度的提高,其过氧化值在增加,煎炸时间和温度越高其超过国家标准的可能性越大。
总极性物质随着煎炸时间的延长及煎炸的温度的提高而呈明显的上升趋势,并具有线性关系。在160℃煎炸条件下,煎炸时间为8h时,即将超过食用油煎炸过程中卫生标准的规定值;在180℃条件下,6h基本要超过卫生标准;在200℃条件下,6h时已经超过了卫生标准,因此,从其逐渐增长的线性关系已知总极性物质含量可作为判断食用煎炸油品质的一个重要指标。
在同一温度下,羰基价随着煎炸时间的延长而呈明显的线性上升关系,在相同的煎炸时间内,随着温度的提高,其羰基价也成明显的上升趋势。在160℃时,6h时羰基价已经超过食用植物油的国家标准;在10h时接近食用煎炸油的国家标准。在180℃时,4h时羰基价已经超过食物植物油的国家标准;在8h时接近食用煎炸油的国家标准。在200℃时,2h时羰基价已经超过食用植物油的国家标准;在6小时时接近食用煎炸油的国家标准。其酸败过程主要是不饱和脂肪酸的氧化破坏,主要产物是短链的游离脂肪酸,它不仅使油脂的风味变差,长期食用会使动物脱毛,使体内多种酶失去活性,减重直至死亡,还会破坏油脂中的维生素A、D、E,使之失去活性,使蛋白质、氨基酸不能溶解。过氧化物尤其是氢过氧化物的副作用可以破坏细胞膜结构,可导致胃癌、肝癌、动脉硬化、心肌梗死、体重减轻、脱发等,酸败了的油脂中的有害物质对心血管病,肿瘤等慢性病亦有促进作用。[2]
所以,适时的,以一定的频率对再用煎炸油进行监督监测,充分利用现在快检设备中有关油脂过氧化值的试剂进行检测,还可能依托实验室以自制的TBA值(硫代巴比妥酸值)试纸和POV(过氧化值)试纸[3]籍以定性,结合感官上煎炸油的色泽,气味和滋味及有无异味,杂质和残渣,及时掌握其使用过程中的质量变化,不失时机的提示和要求煎炸油脂的更换与废弃,避免产生过量的有毒有害物质。
而合适的检测方法,特别是现场快速检验设备的配备和能力建设,提高监督监测手段以及如何按《食品生产经营单位废弃食用油脂管理的规定》执行,如何联合协调各职能部门,对煎炸油废弃后的收集,回收,再利用等各个环节中进行有效的管理,以杜绝其回流到餐桌之上,正是我们应该去做的事情。
联合协调多个部门力量,对食用油脂生产加工销售情况进行全面检查,综合整治,一旦发现生产销售不符合卫生标准要求的行为,要限期整改或依法取缔。
增加投入,开展快速检测能力建设,提高技术监督监测手段,便于餐饮单位和监管部门两方面的快速筛查。
加强餐饮单位食用油采购及使用管理,要求不得购进和使用不符合卫生标准要求的食用油。
加强行业自律,发挥行业组织自我教育,自我管理,自我约束,不购买,不使用和定期适时更换再用油脂,树立诚信健康理念,诚信经营。
参考文献
[1] 食品卫生理化检验标准手册.中国标准出版社,1997.11.2.429
【关键词】 情绪管理;应对方式;高校学生干部;相关
[abstract] objective to investigate the relationship between the emotion management ability and coping style of college student leaders.methods a total of 283 college student leaders were investigated.results (1)boys were less than girls in the ability of looking for outside support(t=-5.198,p<0.001). (2)the level of the ability of emotion management was positively correlated to coping style.conclusion the ability of controlling negative emotional release of college student leaders was better, but the ability of looking for outside support and the ability of remedy were poor; the better the emotion management ability, the more mature coping style.
[key words] emotion management;coping style;college student leaders;correlation
随着社会的快速发展,人们生活节奏的日益加快,人类已经进入了“情绪负重年代”,生活压力导致的情绪问题越来越多[1]。当前,中国的大学生在成长过程中暴露出抑郁、焦虑、冲动、易怒等情绪问题已经严重影响了他们的学习、工作、生活,由此带来的应对不良、适应困难等社会问题已经成为人们关注的焦点。因此,大学生需要解决的一个最重要的问题,就是如何管理自己的情绪,以更有效的方式去应对来自学习、工作和生活中各种各样的状况[2]。我国目前对大学生情绪管理能力的关注还远远不够,情绪管理能力与应对方式关系的研究更是无人涉及。因此,探讨大学生情绪管理能力与应对方式之间的关系,是了解大学生心理水平的一个新的方向和挑战,具有重要的理论意义;更重要的是,探讨高校学生干部群体在情绪管理能力与应对方式之间的关系,对于高校培养高素质、高能力的学生干部来说更具有重要的现实意义。
1 对象与方法
1.1 研究对象
选取唐山市区的本科高校的学生干部作为研究对象,共发放300份问卷,回收有效问卷283份,占总数的94.3%。其中男生109人,女生174人;独生子女75人,非独生子女208人。
1.2 研究方法
从唐山市高校选取研究对象,以发放问卷的形式进行调查研究。通过对回收问卷有效性筛选,再进行统计处理,得出结论,并开展针对性讨论。
1.3 研究工具
大学生情绪管理能力问卷:采用王飞飞编制的大学生情绪管理能力问卷[3]。该问卷包含38道题,分5个维度。分别是:理智调控情绪能力、控制消极发泄能力、寻求外界支持能力、控制消极暗示能力和积极补救能力。该问卷同质性信度为0.8276,分半信度为0.6683;问卷结构效度较好。应对方式问卷:由肖计划编制 [4],共设62个条目,包括解决问题、自责、求助、幻想、退避及合理化6个分量表。在6个分量表的基础上分为成熟型、不成熟型和混合型3种应对方式。成熟型包括解决问题、求助2个分量表,不成熟型的应对方式包括自责、退避、幻想3个分量表,混合型的应对方式包括“合理化”因子,与成熟型和不成熟型的应对因子呈正相关。6个分量表重测相关系数在0.62~0.72之间。
1.4 统计方法
本研究采用spss16.0统计软件对数据资料进行有关统计处理。具体进行的统计分析包括描述性分析t检验和相关分析。
2 结果
2.1 高校学生干部情绪管理能力的特点
2.1.1 高校学生干部情绪管理能力的一般特点
见表1。表1 高校学生干部情绪管理能力的平均分和标准差结果显示,高校学生干部在“控制消极发泄能力”上的题项均分最高,说明高校学生干部控制消极发泄的情绪管理能力较好;高校学生干部在寻求外界支持能力和积极补救能力两个因素上的题项均分很低,这表明当遇到情绪不适时,他们寻求外界支持能力和采取行动积极补救的能力较差。
2.1.2 高校学生干部情绪管理能力性别差异的分析
见表2。从表2中可以看出,不同性别的高校学生干部在情绪管理能力上存在差异,总体来说,女学生干部显著优于男学生干部,主要表现在女性学生干部寻求外界帮助的能力要显著高于男性学生干部。表2 高校学生干部情绪管理能力性别差异比较
2.1.3 学生干部情绪管理能力与独生子女与否的差异分析
见表3。从表3的数据可以看出,在寻求外界支持能力上高校学生干部是否为独生子女表现出明显差异,即独生子女寻求外界支持的能力显著高于非独生子女。除此之外,其余各因素及总体水平上,独生子女与否均差异无显著性。表3 学生干部情绪管理能力与独生子女与否的差异比较
2.2 高校学生干部情绪管理能力与应对方式的关系
见表4。表4结果表明,高校学生干部应对方式中的解决问题和求助与情绪管理能力呈现正相关,自责、幻想、退避和合理化与情绪管理呈显著负相关。表4 高校学生干部情绪管理能力与应对方式的相关分析
3 讨论
3.1 高校学生干部情绪管理能力的特点分析
3.1.1 高校学生干部情绪管理能力的总体特征
研究结果发现,在情绪管理的5个因素上,各因素平均值的大小顺序依次为:控制消极发泄能力>理智调控情绪能力> 积极补救能力>控制消极暗示能力>寻求外界支持能力。这表明在遇到引发不适情绪的情境或者事件的时候,高校学生干部能够有效控制消极发泄的念头,并且能够理智调控自己的情绪上,而在寻求外界支持的能力上表现较弱,比较容易受消极的心理暗示。高校学生干部随着认知水平的提高,在多数情况下能够理智地调控情绪,控制肆意发泄各类消极情绪的念头。这与张进辅等[5]的情绪智力研究结论一致:学生干部的情绪智力总体上表现出积极的趋势,但其结构内部的发展不平衡。
3.1.2 性别对高校学生干部情绪管理能力的影响
研究表明,高校学生干部男生和女生在总体情绪管理能力上存在差异,女学生干部要优于男学生干部,尤其表现在寻求外界帮助能力上。这表明,高校学生干部虽然已经具有一定的自我控制和调节的能力,但是另一方面又很容易受到外界的影响,容易产生冲动性的行为,尤其是男学生干部。一般而言,男生血气方刚,比较容易情绪激动,理智控制自我的能力比女生差[6]。王大华等[7]的研究发现,女性的荷尔蒙分泌量没有男性高,而荷尔蒙是影响机体对外界产生攻击性和控制欲的一个重要因素,因此男生在行为控制方面没有女生易控制自己的行为。除男女两性在防御机制上的生理差异原因外,另外与中国传统文化的影响有关。在传统中国文化中,男性被赋为强者,被认为是勇敢和刚强的,不轻易被困难所击倒,即使遇到困难,也应该能够应付,因此当遇到情绪上的不适时,男性一般较少去寻求外界帮助,而是靠自己解决问题;而女性常常被赋予弱者的角色,认为她们没有能力改变困境,因此当女性遇到烦恼的事件时,无需像男生一样掩饰自己的情绪,她们多会向同伴或者亲人倾诉,希望获得他人的帮助。
3.1.3 独生子女与否对高校学生干部情绪管理能力的影响
从所得数据可以看出,在寻求外界支持能力上高校学生干部是否为独生子女表现出明显差异,即独生子女寻求外界支持的能力显著高于非独生子女。独生子女没有兄弟姐妹在身边一起长大,从小就培养了他们遇到困难主动去寻求外界的帮助与支持的独立个性,而非独生子女与此相比,更依赖兄弟姐妹,往往受暗示或者肆意发泄自己的情绪。
3.2 高校学生干部情绪管理能力与应对方式的关系
总体而言,高校学生干部情绪管理能力问卷的5个维度与应对方式有显著的相关性。高校学生干部情绪管理能力越强,其应对方式就越成熟。反之,不能很好地管理情绪,应对方式就会表现得不成熟。如果大学生不能理智地调控情绪不适,任由情绪肆意发泄,并且不断受到消极的心理暗示,遇到应激事件,就会过于自责,遇事避退或者给自己找合理化的解释,久而久之形成不成熟的应对方式[8]。
【参考文献】
1 陈敏.浅谈大学生的情绪管理.科技创新导报,2008,(35):198-199.
2 walden ta,smith mc. emotion regulation. motivation and emotion,1997(21):7-22.
3 王飞飞.大学生情绪管理能力与心理健康的关系研究(硕士论文).西南大学,2006:1-15.
4 肖计划.应付方式问卷心理卫生评定量表手册(增订版).北京:中国心理卫生杂志社,1999:109-115.
5 张进辅,徐小燕.大学生情绪智力特征的研究.心理科学,2004,(2):33-37.
6 eisenberg n,more bs. emotion regulation and development. motivation and emotion,1997,(21): 1-6.
1 引 言
氨基酸是生命的基石,是人体基本营养物质,也是蛋白质的组成单位。自然界中已发现的氨基酸有180多种,人体内重要的氨基酸有40多种,包含10种必需氨基酸、20多种蛋白氨基酸和一些有重要生理意义的氨基酸,统称为“全谱氨基酸”(见表1)。全谱氨基酸的失衡是众多疾病的诱因或表现形式,涉及代谢、肿瘤、免疫、病毒感染、心脑血管、神经系统、肾病、糖尿病、亚健康、老年病等各类疾病和儿童生长发育、营养健康、肌肉骨骼生长、激素分泌、解毒功能等人体各种健康环节。因此,检测全谱氨基酸对于人体健康和疾病的诊断筛查及研究等具有重要意义\[1\]。
目前,氨基酸检测技术繁多,1958年Spackman等首先提出了用阳离子交换色谱与柱后茚三酮衍生结合的方法分析蛋白质中的氨基酸,实现了氨基酸分析的自动化。其后,新的氨基酸分析方法不断涌现,柱前衍生反相高效液相色谱法、高效阴离子交换色谱积分脉冲安培检测法、毛细管电泳法、质谱法等相继应用于氨基酸分析\[2~10\]。
采用液相色谱串联质谱法(LCMS/MS)测定体内化合物,具有选择性好、灵敏度高、分析时间短等优点,已普遍应用于生物体内研究。稳定同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术是近年来最新开发的一种新的蛋白质组学定量研究技术,具有较好的定量效果、较高的重复性,并可对多达4种不同蛋白质样本同时进行定量分析,iTRAQ已成功应用于小分子氨基酸LCMS/MS和GCMS的定量检测\[11~13\]。本实验室在文献基础上探索全谱氨基酸iTRAQ试剂稳定同位素标记的准确定量方法,精确度和重复性都有很好的保证,与传统的毛细管电泳法、HPLC法、氨基酸分析仪比较,无论是精度、还是检测的范围和检测结果的准确度都有很大的提高和改善。2 实验部分
2.1 仪器与试药
3200QTRAP型液相色谱串联质谱仪(美国Applied Biosystem公司),配有电喷雾离子化源(ESI)以及Analyst 1.4.2 数据处理软件;UltiMate3000标准型液相色谱仪(美国戴安公司),包括双三元梯度泵,自动进样器,柱温箱,切换阀;氮吹浓缩仪(日本东京理化器械株式会社)。
iTRAQTM试剂盒(200人份),批号:0709002(美国Applied Biosystem公司),包括:400
SymbolmA@ mol/L正异亮氨酸的10%磺基水杨酸溶液、标记缓冲液(0.45 mol/L硼酸盐缓冲液,pH 8.5, 含有20
SymbolmA@ mol/L正缬氨酸)、115iTRAQ衍生化试剂(15人份/瓶,每瓶用70
SymbolmA@ L异丙醇稀释后使用)、1.2% 羟胺水溶液、iTRAQ114同位素标记的44种氨基酸内标(用0.5%甲酸标准稀释液溶解后使用),氨基酸信息见表1。
分 析 化 学第40卷
第5期飞等: 稳定同位素iTRAQ标记/高效液相色谱串联质谱法同时定量分析人体中42种氨基酸及典型病例
注:m/z 114.11为同位素内标iTRAQ114衍生化后子离子,m/z 115.11为生物样本中氨基酸iTRAQ115衍生化后子离子。
(m/z 114.11: ionpairs of iTRAQ reagent 114labeled amino acid isotope internal standard; m/z 115.11: ionpairs of iTRAQ reagent 115labeled amino acid in biological samples).[BG)W][HT][]
2.2 溶液的配制
稀释的iTRAQ115衍生化试剂:将每瓶所需的115iTRAQ试剂放至室温,涡流并旋转离心,使溶液滑至底部,加入70
SymbolmA@ L异丙醇,涡流混匀并旋转离心,在瓶上记录当前时间,稀释的iTRAQ试剂冷藏保存,有效期1个月。
iTRAQ114同位素标记的44种氨基酸内标液:加入要求体积的0.5%甲酸水标准稀释液,涡流混匀1 min,旋转离心,iTRAQ试剂114标记氨基酸的最终浓度均为5
SymbolmA@ mol/L。
[FQ(122\.22,Y-WZ][HT5”SS][*4]表2 梯度洗脱条件
Table 2 Conditions of gradient elution
[HT6SS][BG(][BHDFG4,WK6\.2,WK8。2W]时间
Time
(min)流速
Flow rate
(
SymbolmA@ L/min)
流动相Ⅰ
Mobile phase Ⅰ
(%)
流动相Ⅱ
Mobile phaseⅡ
(%)
0.0085098210.00850722810.10850010016.00850010016.1085098225.00850982[BHDFG5*2,WKZQ0W] 流动相(Mobile phase) Ⅰ:水(0.01%七氟丁酸和0.1%甲酸)(0.01% Heptafluorobutyric acid and 0.1% formic acid in water);流动相(Mobile phase)Ⅱ:乙腈(0.01%七氟丁酸和0.1%甲酸)(0.01% Heptafluorobutyric acid and 0.1% formic acid in acetonitrile)。[BG)W][HT][]
2.3 色谱条件
色谱柱:AAAC18柱(150 mm×4.6 mm I.D.,5
SymbolmA@ m,AB SCIEX公司);流动相:水(含有0.01%七氟丁酸、0.1%甲酸)乙腈(含有0.01%七氟丁酸、0.1%甲酸), 梯度洗脱条件见表2;柱温:50 ℃;进样量:2
SymbolmA@ L。
2.4 质谱条件
离子源:离子喷雾离子化源正离子化模式;离子喷射电压:3000 V;离子源温度:580
SymbolpB@ C;源内气体1(GS1,N2)压力:345 kPa;气体2(GS2,N2)压力:414 kPa;气帘气体(N2)压力:138 kPa;扫描方式为多重反应监测(MRM);碰撞气(N2)压力:Medium;解簇电压(DP)为:35 V;碰撞能量(CE)为:30 eV;全谱氨基酸用于定量分析的离子对见表1。
2.5 生物样品处理
移取40
SymbolmA@ L样品(血浆/尿液/脑脊液)置于1.5 mL EP管中,加入10
SymbolmA@ L 10%磺基水杨酸(含有400
SymbolmA@ mol/L正异亮氨酸),漩涡混匀30 s,10000 r/min离心2 min沉淀蛋白。移取10
SymbolmA@ L上层液体置另一个1.5 mL EP管中,加入40
SymbolmA@ L标记缓冲液(含有20
SymbolmA@ mol/L正缬氨酸),漩涡混匀,瞬时离心。移取10
SymbolmA@ L上层液体置于另一个1.5 mL EP管中,加入5
SymbolmA@ L稀释的iTRAQ115衍生化试剂,漩涡混匀,瞬时离心,室温下孵化至少30 min。加入5
SymbolmA@ L 1.2%羟胺,漩涡混匀,瞬时离心,终止衍生化反应。样品在氮吹仪上45
SymbolpB@ C氮气吹干。加入32
SymbolmA@ L含iTRAQ114同位素标记的内标液,漩涡混匀,旋转离心。进样2
SymbolmA@ L进行LCMS/MS分析。
2.6 定量分析及数据处理
样本处理后经LCMS/MS平台上特定的采集方法运行,得到总离子流图(图1),提取44种氨基酸对应的iTRAQ115和iTRAQ114的MRM离子流图, 进行积分处理。每2
SymbolmA@ L进样中,含有10 pmol从内标溶液中带入的每种iTRAQ114试剂标记的氨基酸,根据特定的校正系数计算样[TS(][HT5”SS] 图1 全谱氨基酸总离子流图
Fig.1 TIC of full spectrum of amino acid[HT][TS)]本中氨基酸含量。正异亮氨酸和正缬氨酸属于非人体内氨基酸,样品测试中同时含有10 pmol正异亮氨酸和正缬氨酸。正异亮氨酸在样品预处理步骤引入,用于检验经过沉淀后氨基酸的回收率,通过正异亮氨酸回收率校准每种氨基酸的测定结果。正缬氨酸在标记步骤引入,用于检验标记反应的效率,反应效率在80%~120%为合格,超过此范围则此例分析数据作废。
3 结果与讨论
3.1 全谱氨基酸高通量检测的基本情况
样本采集前禁食12 h,采血时注意空腹,不能饮用饮料或服用药品。血样采集使用肝素抗凝管,采集全血样本大于0.5 mL,采血后立即颠倒混匀5~6次,于30 min以内离心分离血浆,
Symbolm@@ 20
SymbolpB@ C冰冻保存待测。同时填写调查问卷,主要包括基本资料(姓名、性别、年龄、籍贯、民族、职业等)、健康状况(作息、吸烟、饮酒、睡眠、运动、压力、近期饮食、营养补充等)、疾病状况(现病史(接触史)、既往史、家族史、初步诊断、用药/保健品情况)等。
3.2 典型病例
3.2.1 病例1含硫氨基酸代谢通路异常所致的视力下降 患者,男,66岁,既往高血压史,突发视力下降,左眼0.1,怀疑遗传型鸟氨酸血症所致。经全谱氨基酸质谱检测与分析,蛋氨酸、谷氨酰胺偏高,苏氨酸、胱硫醚、同型半胱氨酸偏低。综合分析:蛋氨酸升高,其它含硫氨基酸降低,怀疑含硫氨基酸代谢通路异常,否定遗传型鸟氨酸血症所致。可能是蛋氨酸酸腺苷转移酶(MAT) 和/或胱硫醚合成酶有异常,从而导致蛋氨酸和同型半胱氨酸结缔组织堆积,致晶体异位(Ectopia lentis)或半脱位(Subluxation)。属遗传性疾病。建议:用高剂量Vb6 100~1200 mg/d,同时补充叶酸。若还未控制,应进一步限制蛋氨酸摄入(肉类含较多蛋氨酸),补充胱氨酸、甜菜碱和叶酸。
3.2.2 病例2 急性四氯乙烯中毒及其所致氨基酸代谢紊乱 患者,女,46岁,因职业经常接触洗衣液(主要成分为四氯乙烯),且房间属新装修,未充分通风散味。就诊后查心电图、TCD(经颅多普勒超声)、血常规、肝肾功、雌激素、甲状腺功能及毒物检测,均未发现明确异常。全谱氨基酸检测结果显示,鸟氨酸、天门冬氨酸、甲硫氨酸和3甲基组氨酸含量分别偏高56.1%, 98.5%, 80.3%和75.5%。根据患者接触四氯乙烯职业史以及神经系统、呼吸系统为主的临床表现,结合全谱氨基酸检测结果,排除其它疾病,诊断为急性四氯乙烯中毒及其所致氨基酸代谢紊乱。患者经吸氧、服用乳果糖口服液、绿豆解毒后症状消失,目前状态平稳。
3.2.3 病例3 色氨酸缺乏导致强迫症 患者, 女, 21岁,3年前曾突发精神类疾病,多方诊断为精神病并采用药物治疗,未有明显进展。全谱氨基酸检测结果表明,组氨酸、亮氨酸、色氨酸、缬氨酸、天门冬酰胺及胱氨酸多个氨基酸偏低;氨基酸代谢组学分析认为, 精神状态及神经系统异常,如抑郁、失眠、精神分裂等; 另外,肌肉和骨骼肌生长代谢、骨骼重吸收、肌肉损伤、剧烈运动等均有异常。色氨酸是5羟色胺前体,色氨酸缺乏导致的神经元外周组织的5羟色胺降低,5羟色胺有中和肾上腺素与去甲肾上腺素的作用,并可改善睡眠的持续时间。初步诊断为色氨酸缺乏导致强迫症。分析认为天门冬氨酸和谷氨酰胺偏高是由于补充色氨酸代谢通路影响所至,色氨酸总体浓度偏大。患者降低色氨酸剂量为原剂量2/3后,症状控制良好,并无其它明显不适。
3.3 LCMS/MS全谱氨基酸高通量检测方法讨论
氨基酸和氨基酸衍生物分子量均较小,宜选用较小的离子喷射电压,本实验的流速为850
SymbolmA@ L/min,离子喷射电压不宜太低,离子喷射电压在1500~5500 V信号均较高且变化不大。因此,设定离子喷射电压为3000 V。离子源温度650 ℃离子化温度过高,易造成离子化过程中部分中性基质碳化或焦化,污染离子源,实验中液相流速为850
SymbolmA@ L/min,过低的离子化温度易造成离子化程度不充分,从而影响氨基酸检测响应值和定量结果。经优化,离子源温度设置580 ℃后,离子化效果影响较小且不易焦化。
使用含有0.01%七氟丁酸和0.1%甲酸的乙腈和水为流动相,在本实验梯度条件下,采用高保留色谱柱进行分离,在15 min可以同时检测88种离子对,涉及44种氨基酸及对应的同位素内标、同分异构体(肌氨酸、丙氨酸、β丙氨酸,γ氨基丁酸、β氨基异丁酸、α氨基正丁酸,缬氨酸、正缬氨酸,亮氨酸、异亮氨酸、正异亮氨酸,1甲组氨酸、3甲组氨酸等)均能够基线分离,见图2。极少量七氟丁酸可以促进氨基酸在色谱柱上的保留,当七氟丁酸含量升高时反而会抑制质谱信号,三氟乙酸促保留能力不及七氟丁酸, 且离子化抑制高于七氟丁酸,加入甲酸可以提供质子,增强正离子化信号,并提高氨基酸色谱峰信噪比。
[TS(][HT5”SS]图2 氨基酸同分异构体基线分离
Fig.2 Chromatographic baseline separation of isomeride amino acids[HT][TS)]
iTRAQ试剂标记的过程比较复杂,若样本批量较大时,可以采用96孔板处理,提高工作效率。运用iTRAQ试剂标记氨基酸可以将氨基酸碎片离子从低分辨率的背景中脱离出来,提高检测的灵敏度。每个氨基酸都有自己的独立同位素内标,色谱行为、质谱的离子化效率和基质效应均能完全一致,可以通过质谱准确定量,灵敏度(pmol级)和精确性均较高,线性范围宽不受柱效降低影响检测结果。
由于氨基酸检测受影响因素较多,生理样品采集一定要保证采集前禁食12 h,采血时注意空腹,不应服用饮料、药品。本研究结果表明,全血中氨基酸浓度明显高于血浆氨基酸浓度,全血中由于活细胞的存在,放置过程对氨基酸有所消耗,且复杂基质不利于检测,因此,选择血浆进行体内氨基酸浓度测定,且应于采样后快速分离血浆(30 min内)。尿液和脑脊液采集后需高速离心后进行样品前处理。
本方法结合氨基酸代谢组学研究已成功用运于临床诊疗和营养评估。检测的氨基酸涉及尿素循环、鸟氨酸循环、神经内分泌代谢、氨能量代谢、硫代谢、运动代谢组学等多个代谢组学系统,可为氨基酸代谢组学分析研究提供技术支持和参考。
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Simultaneous Determination of 42 Amino Acids in Human Body by
Stable Isotope Isobaric Tage for Relative and Absolute
Quantitation LabeledLCMS/MS with Typical Example Cases
LI PengFei1, WANG Yan1, TAO BeiBei2, WANG Jing1,
LUO Jing1, ZHANG XuDe2, AN ZhuoLing1, LIU LiHong*1
1(Pharmacy Department of the Second Artillery General Hospital, Beijing 100088, China)
2(Beijing Amino Medical Research CO., LTD, Beijing 100088, China)
Abstract To develop a LCMS/MS method for the simultaneous determination of 42 amino acids in human body by stable isotope isobaric tage for relative and absolute quantitation (iTRAQ) labeled. After preciptitated by sulfosalicylic acid and labeled by iTRAQ reagent 115, the biological samples were added iTRAQ reagent 114labeled amino acid as isotope internal standard, and separated on an AAAC18 column using water and acetonitrile (both containning 0.01% heptafluorobutyric acid and 0.1% formic acid) as mobile phase by gradient elution. Detection was carried out by multiple reaction monitoring (MRM) on a 3200QTRAP LCMS/MS system. Quantitation was completed by isotope internal standard which also could remove the systematic error. 42 amino acids and isomers were chromatographic baseline separated. The assay was successful applied to clinical diagnose and treat. The method is a rapid, sensitive, selective and highflux for the determination of amino acids metabolism disease and nutritional evaluation.
Keywords Liquid chromatographytandem mass spectrometry; Full spectrum of amino acid; Highflux quantitating; Isobaric tage for relative and absolute quantitation
(Received 16 August 2011; accepted 27 October 2011)
庆祝《分析试验室》创刊30周年暨分析测试技术学术交流会
为庆祝《分析试验室》创刊30周年,回报长期以来关心、支持《分析试验室》杂志的广大分析测试工作者,发挥《分析试验室》期刊作为专业媒体的作用,拓宽和强化学术交流平台,促进分析测试工作的交流与发展,北京有色金属研究总院、中国分析测试协会联合《分析试验室》期刊,定于2012年联合举办“分析测试技术学术交流会”。
会议时间:2012年10月
会议地点:北京
会议将邀请专家针对分析测试技术在矿物、新型材料、环境保护、食品与药物、生物分析等领域的应用及最新进展作大会专题报告,并以"《分析试验室》创刊30周年纪念专辑"的形式隆重出版大会论文集。现开始向全国各行业分析测试专业人士征稿,并欢迎各界人士前往参加会议进行交流。
关键词:潮汕咸菜;课程资源;化学教学
文章号:1005C6629(2017)2C0093C04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
咸菜属发酵蔬菜,是目前我国蔬菜加工产品中产量最多的一种。就发酵蔬菜的制作而言,在我国已有约3000年的历史,其主要原料一般为白菜、萝卜、黄瓜、甜椒等常见的新鲜蔬菜,添加食盐、水和调味料,利用蔬菜自身附着的或人工添加的乳酸菌,在厌氧环境下经发酵而成[1]。
在我国许多地方的语境里,咸菜是个统称,泛指各色各样腌制起来的咸菜,如咸萝卜、腌酱菜、榨菜等等。但在潮汕地区,咸菜独指腌大芥菜,而其他种类的咸菜直称其名,如菜脯(萝卜干)、咸蒜头、甜酸荞头等等。单个品种能霸占一个品类的统称,可见在潮汕地区,腌大芥菜(即咸菜)有着唯我独尊的地位。
潮汕人对大芥菜的偏好源自其特别的地理环境。潮汕属亚热带海洋性季风气候,夏长冬短,日照充足,大气燥热。因此,潮汕人饮食讲究鲜淡,尤其在夏天专饮各种草药M凉水以除瘴气,蔬菜也多吃清苦之物。其中潮汕特产的包心芥菜[又名大芥菜;学名:Brassica juncea(L.) Czerniak.]营养丰富,并具有抗癌、清热、利尿、养胃、解毒、降压、降脂等功能,深受当地民众的喜爱。由于潮汕包心芥菜味苦且辣,鲜吃难以下咽。于是当地的潮汕乡民采用大芥菜为原材料,运用传统的发酵工艺,将其制作成为一种具有潮汕独特风味的调味佳品“咸菜”。在潮汕地区素有“饭中鱼肉不如一口咸菜”的说法,可见咸菜在潮汕人心目中是何等重要。
潮汕咸菜素以金黄晶莹、酸甜酥脆、香醇爽口、风味独特而令人馋涎欲滴,成为潮汕饮食文化中的一宝,饮誉海内外市场,广受海内外潮汕人的青睐[2~4]。本文从潮汕饮食文化之一“咸菜”入手,运用化学的知识与原理,来剖析潮汕咸菜中蕴涵的化学奥秘,为建设校本化学课程资源积累素材,服务于化学教育。
1 咸菜的咸味
在制作咸菜时食盐是不可缺少的辅料,也是咸菜产生咸味的物质基础。食盐在咸菜加工中所起的主要功用为:(1)脱水作用。高浓度的食盐溶液具有很高的渗透压,能迫使菜体组织细胞内的水分及可溶性固形物反渗透出来,使菜体脱水、组织致密。同时,菜体外的食盐渗透进入菜体细胞内,直至菜体内外渗透平衡。在咸菜的传统加工工艺中,食盐的用量一般为6%~8%。(2)防腐作用。高浓度食盐水可有效地抑制有害微生物的繁殖。食盐本身不是防腐剂,只是高浓度的食盐可造成蔬菜细胞脱水,导致原生质和细胞壁脱离,细胞的生理代谢活动受到抑制,直至细胞停止生长或死亡,达到防腐的目的。(3)增进咸菜的风味形成。由于食盐渗入菜内形成一个高盐环境,在这种高盐、缺氧的状态下菜内营养物经乳酸菌发酵产生乳酸、乙醇和醋酸等,形成了咸菜的酸香味。
人类的咸味感是在进化中发展得最早的化学感官之一。人对盐和对水一样,均有普遍性的喜爱,这说明人还保留了在生理上调节盐和水需求的本能。咸味是中性盐显示的味,是食品中不可或缺的、最基本的味。它是由盐类离解出的正、负离子共同作用的结果,如食盐中的阳离子Na+产生咸味,而阴离子Cl-抑制咸味,并能产生副味。
食品科学研究表明:无机盐类的咸味(或苦味)与组成盐的阴、阳离子的离子直径之和有关。在直径之和小于0.65nm时,盐呈现咸味;而超出此值时则呈现苦味。例如:NaCl的离子直径之和为0.556nm,显示出纯咸味;而MgCl2的离子直径之和为0.85nm,则苦味明显。
在食品调味料中食盐专用于产生咸味,其阈值为0.2%;在液态食品中的最适浓度为0.8%~ 1.2%。由于咸菜含盐量较高,长期食用会引起心脑血管疾病和骨质疏松,许多养生专家都提醒我们要培养饮食清淡、低盐的习惯。就咸菜加工而言,制作低盐化咸菜已成为食品科学的研究热点之一。同时,食用盐也已向低钠化发展,作为食盐替代物的化合物主要有KCl,如用20%的KCl与80%的NaCl混配而成的盐就是目前市售的低钠盐[5]。
2 咸菜的酸味
在芥菜腌制高盐环境下,许多细菌、霉菌等微生物的生长均受到抑制。由于乳酸菌在盐度高达10%~18%的环境中仍能生长,具有明显的竞争优势。芥菜的营养成分经乳酸发酵能产生大量乳酸,并伴随产生少量的乙醇和醋酸,这些产物又是良好的抑菌剂,能抑制大多数腐败菌的繁殖,确保咸菜具有微酸、鲜甜、醇香可口的独特风味。
根据史料记载,人类利用乳酸发酵技术由来已久,且乳酸发酵食品早已被消费者所接受,在欧美、日本及东南亚等地区乳酸饮料相当盛行。乳酸发酵食品具有诸多方面的优势:(1)口感好。酸味源于乳酸;(2)营养价值高。乳酸发酵过程中可以产生多种维生素,如VB、VC、VD、烟酸和叶酸,以及人体所必需的氨基酸等;(3)具有抗菌和保健作用。乳酸及乳酸菌素对人的肠道有害菌有抑杀作用;(4)可提高钙、磷、铁的利用率,促进铁和VD的吸收;(5)具有特殊的风味和更长的保质期。在美国,乳酸已完全代替了柠檬酸和磷酸,并作为食品的酸味剂和抑菌剂。乳酸发酵产品酸甜可口,且具有乳酸发酵的特殊香气[6]。
3 咸菜的苦与辣味
新鲜的芥菜有轻微的辣味和较重的苦味,吃起来难以下咽。经腌制过后,则其苦味基本消失,转化成为一种具有酸甜酥脆、香醇爽口的且含胆固醇低和膳食纤维高的美食。主导这场神奇变化的是发酵过程中的一系列生物化学反应。
在鲜芥菜中辛辣味源自其含有的芥子油(异硫氰酸酯类化合物ITCs,主要组分为异硫代氰酸丙烯酯AITC),而苦味则是其含有的黑芥子苷(即黑芥子硫代葡萄苷)。芥菜在腌制加工过程中,芥菜中的黑芥子酶能催化黑芥子苷水解成为葡萄糖和不稳定的中间物硫代氰酸盐,此配基(硫代氰酸盐)易重排形成异硫代氰酸酯(ITCs)。因此,黑芥子苷发酵的最终产物为具有辛辣味和香气的异硫代氰酸酯(ITCs)、葡萄糖(Glu)及硫酸氢钾等[7]。黑芥子苷水解后,苦味逐渐消失,出现了香、辣味,品质有明显改进。
当咸菜存放时间较长时,水解的主要产物异硫代氰酸丙烯酯(AITC)还会进一步水解,生成二烯丙基二硫化合物(大蒜素,DADS)。二烯丙基二硫化合物是大蒜精油的主要成分,这就是咸菜放久了会由芥辣味变为蒜味的原因[8]。
异硫代氰酸丙烯酯(AITC)是具有高度生物活性的化合物,广泛存在于芥末油、辣根、芥菜中。研究表明其具有杀菌、抑制血小板聚集、抗癌活性等作用,可以起到预防前列腺癌、胃肠道癌、肺癌的功效。另外,异硫代氰酸丙烯酯以其较强的杀菌能力,在农业上可替代溴甲烷作为土壤绿色环保消毒剂使用。因此,异硫氰酸烯丙酯在食品添加剂、食品抑菌防腐、医疗抗癌,以及土壤消毒等方面均具有广泛的应用前景[9]。
4 咸菜的鲜与香味
芥菜在腌制过程中,微生物的发酵作用和蛋白质的水解作用,以及其他的生物化学变化,共同产生出一种特殊鲜味和香味来。
咸菜的鲜味主要是由蛋白质水解产生的谷氨酸,谷氨酸对腌制品有助鲜作用。在新鲜的芥菜中,均含有一定量的蛋白质和氨基酸,蛋白质也是芥菜理化品质的重要内容之一,其含量的高低是评价芥菜品种、品质优劣的一项重要指标。科学研究表明:在叶芥菜中富含有17种氨基酸,其中被称为鲜味氨基酸的谷氨酸含量最高,占氨基酸总量的27.1%,这是构成芥菜鲜味的物质基础[10]。而且发酵芥菜的风味与氨基酸密切有关,其中酸性氨基酸的比例决定了成品菜的风味,比例越高,鲜味越好。
咸菜的香气成分主要是由微生物作用于蛋白|、糖类、脂肪及其他物质发生生化反应产生的异硫代氰酸酯、醇、醛、酮、酯类等一系列化合物[11]。其中异硫代氰酸酯为芥菜的独特风味物质之一,是芥菜挥发油香味的主体。余下含量较高的是发酵产生的醇类,醇类本身具有香味,而且还会与咸菜中的酸进行酯化反应,进一步产生多种酯类香味化合物,使咸菜香味更加丰富。
5 咸菜的脆性
在食品化学中粗纤维是影响泡菜脆度的重要评价指标,适宜的粗纤维含量可使咸菜保脆性较好,口感脆爽。如果咸菜含纤维素和半纤维素少,则口感脆嫩,且不耐贮藏、易腐。新鲜的芥菜中纤维素的含量约为0.3%~2.8%,与白萝卜的含量相当,较适合制作咸菜。纤维素和半纤维素虽然不能被人体消化,但有促进肠蠕动、预防高血糖和高血脂,利于减肥,还可防治便秘等作用。
6 咸菜中的有害成分
蔬菜腌制过程中,由于硝酸还原酶及微生物的作用,可使硝酸盐还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐可引起青紫缺氧症状,还可与人体中的仲胺反应,形成亚硝胺。亚硝胺是一种强致癌物,也是最重要的化学致癌物之一。由于亚硝酸盐作为亚硝胺的前体,人们心里普遍存在谈亚硝酸盐色变之患,对食用咸菜抱有戒心。
其实亚硝酸盐广泛存在于自然环境中,尤其是在食物中,它每天都会随着粮食、蔬菜、鱼肉、蛋奶等进入人体。例如:蔬菜中亚硝酸盐的平均含量大约为4mg/kg,肉类约是3mg/kg,蛋类约为5mg/kg,咸菜里的平均含量也在7mg/kg以上。食入了亚硝酸盐并不等于一定会致病,根据国家标准GB2714-2003《酱腌菜卫生标准》要求,亚硝酸盐残留量(以亚硝酸钠计)不得超过20mg/kg [12]。因此在通常情况下,我们吃各种蔬菜不存在亚硝盐超标的不安全问题。
由于蔬菜发酵过程中,亚硝盐含量会升高,咸菜中的亚硝酸盐含量往往会比鲜蔬菜的高。那吃咸菜是否安全?蔡真珍[13]等探讨了咸菜制作中亚硝酸盐含量的日变化规律,实验结果表明:蔬菜在腌制后,其亚硝酸盐含量均呈现出先升后降的趋势;一般家庭在腌制咸菜时,待腌制8天后亚硝酸盐就降到了较低的水平,即可食用。另外,在制作咸菜时可以添加一些富含VC、VE、VA的食材,以及大蒜、鲜辣椒等,这些物质富含具有还原性(或称抗氧化性)的有机化合物,可以有效地抑制亚硝胺的合成[14]。总之,掌握好咸菜腌制工艺,保证良好的卫生条件,咸菜中的亚硝酸盐含量是完全可以控制在安全的指标范围内,确保食用安全。
7 小结
本文从潮汕咸菜的风味特色出发,抓住其咸、酸、苦辣、鲜香、脆等几个主要特色,由表及里地挖掘这些性质的内在化学物质基础,并运用生物及化学原理解释物质间的相互转化规律和生理作用。文中展示了许多常见的化合物(如氯化钠、亚硝酸盐、谷氨酸、乳酸等),通过生物化学的角度去介绍其生物化学活性,给学生一个新的学习视角,扩宽了学生的科学视野。同时还介绍了许多他们不太熟悉的化合物(如黑芥子苷、异硫代氰酸丙烯酯、亚硝胺等),让学生了解咸菜的苦与辣的根源以及有益与有害物质(抑制与诱发癌症的化合物),教育他们学会运用科学知识来指导生活、珍爱生命。另外,运用乳酸发酵原理和黑芥菜苷水解原理,来揭示潮汕的先辈们运用发酵技术,不仅能保存食物,而且还能创造奇迹。在潮汕地区除发酵制作咸菜外,还有许多类似的例子,创造了一系列人类的文明。如由橘子皮制作九制陈皮、由佛手制作老香黄、由青梅制作话梅、由茶叶制作凤凰单丛等,大有化腐朽为神奇之功,将原本难吃、或不能吃的东西转化为美味佳肴。通过本课程的学习,能充分激励学生求真务实、发奋图强的科学精神。遗憾的是由于此文篇幅所限,文中所涉及的诸多内容,如氨基酸以及香气组分等未能详尽介绍,这在实际教学中可以通过图表来弥补,使内容更加饱满、充实。
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关键词:培养机制;药学导师;建设与反思
进入21世纪以来,我国研究生教育和办学规模迅速扩张,但伴随着培养规模的急剧扩张,研究生培养质量日益成为关注的焦点。继2003年以来,国家在一部分高校进行了各种硕士研究生培养试点工作。然而,我认为研究生培养机制的改革绝不仅限于学制和培养经费的改革,它应该涉及到培养过程的方方面面。那么,发展了半个多世纪的药学教育模式,究竟哪些是药学专业研究生的培养机制?其内涵和外延是什么?
一、药学专业研究生创新意识培养机制的涵义
本世纪是充满竞争、变革和创造的时代,科学技术快速发展,日新月异。世界各国不断调整自己的教育体系和目标,把培养创造性人才作为增强国际竞争力和发展国家经济的重要手段,创新教育已成为世界范围内教育改革的焦点和核心。
创新这一概念最早源于美籍奥地利经济学家约瑟夫·阿罗斯·熊彼特的“创新理论”,他在1912年首次使用了创新(innovation)一词,并将之定义为在新的体系里引入新的组合。从广泛的意义上讲,创新就是人类在认识、改造自然和社会,完善自身的过程。社会的发展、进步离不开创新。药学的发展与从事医药学人员的创新能力息息相关,也是我国医药科技发展对药学专业技术人才素质的客观需要。在教学和实验过程中进行创新教育,是培养学生创新能力的基本途径。研究生创新意识的教育基本任务之一是为社会培养药学高层次人才。因此,培养具有创新意识的药学研究生,需要教育者在一定的教育思想的指导下、按照药学专业的培养目标,通过某种良好的环节影响受教育者,以使受教育者掌握培养内容、形成既定目标所规定的某种超乎规格人才的活动和过程。如果说培养什么样的药学人才涉及培养目标问题,那么怎样培养人才则涉及培养机制问题。
药学研究生培养机制,我认为是这样的:在医药学研究生培养目标的指导下,在研究生培养的活动中,所涉及到的培养要素和培养环节,以及它们之间的相互关系及其运行方式的总和。大家知道,育人是一个十分严谨的系统工程,特别是培养医药学专业人才更是十分繁琐的伟大工程,因为它涉及到生命的意义,所以在这个系统中的各要素、各环节的相互关系和运行方式是以一定的规则来规范的,这种规则本质上应当符合人才培养的客观规律,表现为培养理念、培养方针、培养政策以及所制定的具体实施层面的培养办法与相关规定都是很客观、很实效的。总之,医药学研究生的培养机制就是以提高研究生的教育质量为目标,合理配置研究生教育资源,激发研究生导师和学生的主观能动性,培养研究能力强、知识结构活性充足、思维的开放性大、善于发现问题的创新研究生的活动机制,是让这一培养活动得以运转而采取的工作方式。
二、创新研究生培养机制体系的构建因素
培养要素指的是构成研究生培养活动的基本要素,笔者认为主要包括培养目标、导师、研究生、培养内容与培养条件。
(一)培养目标是指研究生培养机构对研究生质量标准或培养规格的要求。在宏观层次,国家已经进行总体描述;在中观层次,各级各类培养机构依据专业特色、学科特点以及社会对不同人才的需要制定各自的培养目标;在微观层次,就是每个研究生的培养问题。这三个层次的培养目标是统一的,以宏观目标为导向、中观目标为支撑、微观目标为基础,最终构成了研究生培养的目标体系。为此,药学硕士研究生的教育要拓宽本专业的知识面,面向医药建设事业的主战场,依据药学专业特点和社会发展对医药学的不同要求,培养出适应我国社会主义现代化建设需要的德、智、体全面发展专业人才。
(二)在各专业的研究生培养中,教育者为研究生指导教师简称导师,受教育者为研究生,两者之间存在培养与被培养的关系,是培养要素中不可缺少的人的因素。如果说培养目标、培养内容和培养条件是相对比较客观的要素的话,那么,作为导师和研究生就是培养要素中最能发挥人的主观能动性、最能体现“以人为本”特性的要素。毕竟导师是培养研究生的执行者和第一责任人,需要他能够激发自己的研究生的强烈进取精神,从而获得创新性成果。假如对于那些没有特别兴趣、专业水平有限的学生,导师要能采用有效的教学方法、高明的策略培养其研究兴趣。一方面,可用自己的亲身经历和前辈大师的创新经历去启发、引导研究生,让他们明白医药科研的重要性,逐步培养研究生的研究兴趣。另一方面,应当加强师生之间的互动,导师应该依据科学发现的规律,在各个环节加以指导,从中发现问题,提出质疑。同时,鼓励师生间的学术交流,锻炼研究生的创新思维能力,营造吸引研究生积极投入科研的环境,努力创造宽松、自由的学术氛围,激发研究生强烈的求知欲望和研究兴趣。所以说:一个好导师是决定培养是否能够培养创新型人才最为关键的要素,其作用的发挥是通过导师和研究生之间的互动、和谐发展而实现的。
教育部教育发展研究中心主任张力认为,创新人才培养开发机制,应当坚持面向现代化、面向世界、面向未来,充分发挥教育在人才培养中的基础作用。国内外研究生教育的经验表明,培养研究生创新能力应为教育教学的核心。对此,药学专业的研究生从事的科研活动就是要运用药剂学、药物化学等科学方法去从事药品供应管理、临床合理用药、药品制剂生产、药品质量检验等方面的研究,从中获得新发现、新成果。在药学科研实施阶段,导师指导研究生通过科研实践来培养研究能力或实践能力。通过周密的实验设计、规范的实验操作、敏锐的实验观察、准确的实验记录以及深入的结果分析,得出科学的研究结论。
(三)培养内容是教育者用来作用于受教育者的影响物。药学专业研究生培养重点是使其掌握药物化学、药剂学、药理学、药物分析、有机化学、无机及分析化学、仪器分析、物理化学、生物化学、微生物与免疫学、细胞 生物学、人体解剖生理学及实验等方面的基础理论、基本知识和基本实验技能;在药学专业研究生培养中,往往是通过一定的教育方法和手段作用于研究生,并最终内化在研究生自身的思想品德、药学知识技能、医药学科研创新能力上。
培养内容不仅仅体现在专业课程教学和课题研究等环节中,也体现在导师自身所拥有的知识、经验、言谈举止、思想品质和科研作风中,以及日积月累所形成的大学精神和大学文化等隐性环境中。也就是说,研究生创新意识的培养与教育教学内容的深度、广度、前卫息相关,也与导师的知识面、科研进取心以及科研态度密不可分。
(四)培养条件是培养要素中物的因素,指的是用于研究生培养的各种物质资源(如培养经费、培养设施和培养环境等)和承载着培养内容的信息资源(如图书馆、知识数据库等)。培养经费是培养条件中最重要的资源,是形成其他一切资源的本源,也是药学研究开发必不可少的因素。除此之外,还要有健全的药学服务体制,以满足药学研究所需要的服务要求。比如国外已有先进的管理软件,而我国药学管理很多仍然是传统管理,根本无法满足和适应药学发展的需要,已经大大落后,我们应对药学服务增加投资,增添必要的设备。
三、创新型研究生培养模式的环节分析
药学专业研究生的培养活动是一个动态的过程,是围绕合格医药学专门高层次人才培养的流程而进行的,而培养流程由培养环节连贯而成。从各类研究生的培养过程来看,可以概括出研究生培养的五大环节,即选择培养对象、制定培养计划、课程教学环节、科学研究环节、质量保障环节,这些环节本身又是一个子流程,包括一些关键活动。在流程中的各个环节的连续统一对创新性的研究生培养的十分重要,疏忽不得。
(一)教学对象的选择,整个环节是:生源招生入学导师学生,导师与学生是双向选择,该环节要以研究生培养目标为依据,按照一定的标准择优选择培养对象。其中,学生的质量如何将决定着人才培养的活性,导师的科研精神更是培养学生能力高低之关键,毕竟导师除了传授知识外,还有对精神层面的培养和人格的熏陶,也就是俗称的“好马配好鞍”,有其双重性。
(二)培养计划的制定,计划是围绕培养目标而定。药学专业研究生的培养目标主要是:使学生掌握药物化学及相关学科坚实的基础理论和现代药物合成实验技能;了解药物相互作用的生物学基础知识和本学科的进展动向;能独立从事新药研制、药物合成工艺研究,能在教学、科研及医药企业从事本专业工作的高层次专门人才。因此,在培养目标的指导下,教学研究部门和导师按照学科及专业培养方案的要求,充分考量研究生的个体情况,制定适合每位研究生具体的个人修业计划,主要包括课程计划、研究计划以及质量保障计划等,尽可能发挥学生的主观能动性,导师则因材施教。
(三)教学环节的实施,可分为设置课程选课授课结课,课程体系和内容的设置、教学方法和手段的运用是该环节建设的重要内容。医药学是一门实验性很强的学科,回顾它的发展史,药物的发现、研究与开发,无一不是从实践中来,因此,实验性强的课程必须重视,离开了有关的实验,药学就失去了生命力。
(四)科学研究环节,围绕理论性课题或应用性课题进行科学研究是研究生培养中必不可少的实践环节,是研究生教育区别于本科生教育的基本标志。随着我国医药行业的迅猛发展,国家对21世纪创新型药学人才的培养提出了更高的要求,而对于学历层次较高的药学专业研究生的素质和科研能力的培养则成为高等医药院校必须面对的问题和必须承担的重要责任。因此,科学研究的环节在整个创新意识培养环节中显得尤其重要,教学与科研是研究生教育的两大主旋律,通过教学进行科研和通过科研进行教学,两者相得益彰。在具体科研的选题、开题、研究、审核、论文答辩的环节中,科研机构和导师则负担着较大责任。
(五)质量保障环节,研究生是创新教育的主体,是提升创新教育质量的关键环节,为了保证研究生的质量,通过培养机构的内外部评估等质量管理工具和手段,对研究生培养实施全面质量管理,共同保障培养目标的实现。我们必须在生源质量、导师队伍、课程教学质量、科学研究质量、学位质量等方面提供周全的保障。
为使医药学事业的蓬勃发展,药学专业研究生教育在社会各方面更好地发挥作用,提高人才培养质量,研究生教育机构应与时俱进,规范培养环节、重组培养流程、重视导师与学生的科研精神,不失时机的重塑研究生培养机构的竞争优势。
四、对具有创新意识的研究生培养机制改革的几点思考
研究生培养机制改革是一项系统工程,需要一个不断探索、调整和完善的过程。从事多年医药学的教学与研究,我对本专业的研究生培养机制的理解和分析,有几点应在改革中予以明确:首先,药学专业研究生培养机制的改革应当尊重高层次人才培养的客观规律,针对不同类型研究生的个体差异,培养机制改革关注的重点也应有所差异。比如,医药学研究型人才培养要建立提倡以科学研究、研发为基础的培养机制,而医药学应用型人才培养则建立以实验基地、企业参与为核心的培养机制。其次,研究生培养机制的改革应当涉及培养过程的方方面面,各个方面机制的改革应当是协调统一的。在研究生培养中,创新是灵魂,导师是基础,科学研究是核心。因此,当前研究生培养机制改革的关键在于研究生导师是否有高深的科研知识、高尚的科研精神和高水平研究课题,要通过研究生培养机制改革,建立起以科学研究为主的导师责任制和与科学研究紧密联系的导师资助制,学校也要提供必要的研究经费,以提高研究生的培养质量。最后,研究生培养机制改革要从理念层次到制度层次予以规范和确立,在集中建设硬机制的同时,注重软机制的营造,只有软硬机制协调统一,才能提高研究生培养质量,使我国研究生教育事业健康、稳定、可持续发展。
药学教育的兴趣,促进了医药学专业队伍的形成。只要我们健全机制,借鉴先进经验的同时,建立一支健康向上的药学研究队伍,才能为培养具有创新意识的药学专业研究生打下坚实的基础。在国家政策支持和引导下,我国药学事业必将会向前发展,必将迈向崭新的未来。
参考文献:
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屠锡德.药剂学[M].人民卫生出版社,2004.3.
谢秀琼.中药新制剂开发与应用[M].人民卫生出版社,2006.1.
【关键词】稀土元素;农业应用;生态环境;健康
稀土是周期系ⅢB族中镧系的15个元素,及与镧系元素性质极为相似的钪、钇共十七种元素组成,统称为稀土元素。我国稀土资源得天独厚,因而对稀土的应用也极为广泛,其中在农业中的应用已获得了一定的经济效益。
1917年中国钱崇澍与美国Ostenhout发表了铈对水绵生理作用的论文,开创了稀土元素的生物活性研究的先河。1930’s前苏联的科研人员对稀土的植物生理效应和促进作用做了大量的试验研究(涉及作物有豌豆、萝卜、黄瓜、亚麻和橡胶草等),就此应用我国工作者也通过深入的试验研究和反复的生产实践,从而将其发展成为一种实用技术,并成为世界上把稀土元素作为一种商业性产品应用于农业生产的第一个国家。但与此同时,在农业中大量施用稀土也给生态环境和人类健康带来了许多安全隐患,因而,如何科学施用稀土值得我们关注。
农业上使用的稀土微肥最初为可溶性的硝酸稀土肥,以后逐步扩展为稀土碳氨多元复合肥、稀土有机肥、稀土药肥、稀土抗旱保水剂(旱地宝)和稀土种子包衣剂等许多品种。使用方法也可以根据不同作物和地区,采用拌种、浸种、喷施或种子胞衣等不同方法。下面我们就稀土农用中所起的作用作一个详细介绍。
1.稀土在农业应用中的有利作用
1.1种子萌发和生根发芽
稀土拌种、浸种,可增加种子活力,促进作物种子萌发,提高种子的出苗率,是稀土使作物增效的一种重要作用[1]。用一定浓度的稀土化合物浸种拌种可以增加种子的活力,这种作用已应用[1]在小麦、水稻、玉米、大豆、白菜、油菜、麻类等大田作物上,其中小麦发芽提高幅度达8~19%,胡麻提高7%~12%。稀土的这种作用也用于牧草种植,其发芽率提高9.8~19%。在林业上苗圃基地也利用稀土的这个特性,也明显提高了种子的活力,用适量的稀土化合物溶液处理油松、柠条及华北落叶松种籽,可分别提高种籽活力指数8%~13%、25.9~57.2%和9%,发芽率分别提高4%~11%、2%~6%和3%~9%,比田间出苗高率要早2~4天。另外,研究表明[2],适量的稀土元素可促进植物根系的生长发育,提高根系活力,促进根分化和代谢活动,提高根对营养元素的吸收能力。而植物根系是植物从其生活环境中获取水分和养分的重要器官,根系的生理活动直接影响着植物一生的生长发育。实验表明[1]适量稀土处理的水稻根系体积比对照组增大1.18倍,根系活力增加20%。花生试验也表明[2],稀土处理花生的根系活力比对照也增加30.8%。大田作物如小麦、水稻、玉米和甘蔗等根系生长均有明显的促进作用,根长平均增加4%~10%,根重平均增加15%以上,根系体积平均增加2.5%。稀土元素对木本植物插条生根也具有促进作用,特别是稀土微肥和生长刺激素及生长素配合效果更好,这一应用在杨树、月季、圆柏、落叶松做扦插时,其生根率达到60%~85%,龙眼、高山含笑、板栗等难生根树种插条根系生长也可达到35%~60%,比单用激素生根率提高30%。稀土对种子活性的增强和发芽率的提高以及对木本植物扦插生根的促进作用能够保证作物出苗率和扦插成活率,不但打下了丰收基础,而且还节约了时间和成本。稀土微肥的这一使用改变了谚语常说“有钱买籽,无钱买苗”的状况。
1.2促进叶绿素的增加、提高产量和改善品质
叶绿素是植物进行光合作用的物质基础。研究表明[9],植物叶面施用稀土后,稀土离子将取代叶绿素中的Mg,形成夹心螯合物,使叶绿素能吸收波长较短能量较高的光子,传输到反应中心,增强叶绿体催化CO2转化为糖的还原性,而叶绿素含量越高,光合作用的强度就越大。多年试验结果表明,许多作物应用稀土后,叶绿素含量都有所提高。如水稻在幼苗期喷施万分之三的稀土,经过一段时间后,可以目测到叶色逐渐加深,经过测定剑叶中叶绿素含量比对照增加11.8%。叶片喷施适量的稀土可明显提高光合速率、叶绿素含量、光量子通量密度等生理指标,稀土可促进黑穗醋栗生长就是这一作用的有力例证。长期定位试验结果也表明[3],稀土对农作物的效应不仅能提高作物的产量,也有改善品质的作用。这方面的报道很多。如使葡萄的果粒增大,糖酸比提高,改进风味。稀土拌种可使玉米的品质改善,产量提高。喷施稀土可使苹果和柑橘果实的Vc含量,总糖含量,糖酸比均有所提高,促进果实着色和早熟,并可抑制贮藏过程中的呼吸强度,降低烂率。施用稀土复合肥还可减少蔬菜中硝酸盐的积累,而且降低幅度和趋势极为明显。另外值得一提的是,胡瑞芝[3]等从细胞膜透性的角度探讨了施用稀土对水稻产量影响的机理。实验结果表明:在水稻生长的中,后期,稀土离子能抑制叶片脂质过氧化产物丙二醛(MAD)的形成,使脂质过氧化作用减弱,延缓细胞膜的破损,穗长和每穗粒数明显增加,从而增加水稻产量。由此可见,稀土可以在促进作物叶绿素的增加、提高产量和改善品质方面发挥了重要作用。
1.3稀土元素对植物矿质营养代谢的影响
大量研究资料表明[7],施用适当浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收,转化和利用,郭伯生等[1]用富镧稀土对春小麦喷施或拌种,采用15N,32P示踪技术检测,实验结果显示春小麦生长发育得到促进,结实穗数和籽粒数也有所增加,表明使用稀土可提高春小麦对氮,磷肥的吸收,运转,利用,并减少土壤中氮素损失。再如聂呈荣[2]研究发现,花生喷施稀土,对根瘤固氮活性和叶片硝酸还原酶活性均有显著的促进作用,从而提高了叶片氨态氮含量,降低了硝态氮含量,改善了植株的碳氮代谢,对改善品质,提高产量有利。常江发现[3]镧可促进磷吸收,而钙则相反。廖铁军[7]研究了稀土在氮,磷均衡营养供应的条件下,对几种作物的增产刺激作用。认为增产机理在于稀土可促进,协调作物对矿质养分的吸收,刺激酶活性,而且稀土是生理活性物质,必需与大量营养元素进行合理的配用,才能发挥效益。李元沅[3]从生物磁性方面研究发现在灰泥田水稻分蘖始期和初穗期喷施稀土离子可使根际容积磁化率提高,并可以显著促进水稻对养分的吸收和生长发育。
1.4稀土元素对植物抗逆性的影响
大田作物栽培常会遇到诸如干旱,高温,低温,盐渍,病虫害等逆境条件。使用稀土,可以增强作物对上述不良环境条件的抵抗能力。而对于稀土元素能增强作物的抗逆性和抗病性,宁加贲[3]认为在于稀土离子能与细胞膜的磷脂结合,调节钙的代谢,并取代Ca2+离子,参与与Ca2+有关的许多生理过程,这是由于Ln3+,特别是La3+与Ca2+的半径相近,在一定程度上占有Ca2+的吸收位置或代替蛋白质中Ca2+的结合位置,而影响与Ca2+有关的生化反应以及酶的活性,K+、Na+的渗透性和细胞膜的稳定性。所以,稀土离子能维持细胞膜的通透性和稳定性,提高细胞膜的保护功能,增强作物对不良环境的抵抗能力。加强代谢过程中的氧化酶活性,有效地抑制病原体侵染,从而提高作物的抗病性。如用300mg/Kg稀土溶液处理棉花种子,枯萎病发病率可降低18.96%~11.45%,病情指数降低25.6%~17.43%,相对防效分别为29.19%~39.3%。而且其他作物施用稀土也都显示出不同程度的抗病性。
1.5稀土转光膜
稀土离子独特的外层电子结构,使得它在形成有机或无机化合物后,容易吸收近紫外光而激发。而稀土转光膜,就是利用有机配体对紫外光的高吸收,稀土离子的高发光效率,并把稀土有机配合物分散到现有的多功能农膜中研制而成的具有荧光转换发光功能的农用高分子材料。稀土转光膜可以将太阳光中对作物生长不利的紫外光的绝大部分转变为植物光合作用能直接利用的红橙光,通过改进作物的光照质量,进而提高作物体内的叶绿素含量[1]。因此,与普通膜相比,能明显的提高农作物的光合作用强度、提高地温和棚温、降低作物病情指数和果实中硝酸盐含量、加快生育过程、提高作物产量7~48%、增加果实中Vc、胡萝卜素和可溶性糖的含量。由于我国很多地区将大幅度调整农业种植结构,经济类作物种植面积增加,粮食作物大面积减少,而大多数经济类作物需由农膜育苗,多功能农膜比以往有望增长20%左右,普通膜需求量则将下降15%左右,其中多功能温室棚膜的应用比例将提高30%以上。稀土转光膜是在多功能农膜的基础之上,又增加了转光的功能,可广泛地应用于农业,目前中国已成为世界最大的农膜市场,据国家统计部门统计[1],我国每年约需使用100多万吨农膜,其中农用地膜平均年用量已超过30万吨,而且到2002年我国农膜的使用面积已从占耕地面积总数的4.7%提高到了6%。可见其发展潜力巨大,开发前景光明。
1.6稀土抗旱保水剂
此项研究是吸纳国外的保水技术,采用独特的稀土催化剂和添加技术,研制而成的稀土高分子吸水材料。它能够调节土壤水和肥的综合功能,保持和提高水分、养分有效性。其使用方法简便,成本低廉,被农业专家重视并推广使用。
以上是稀土在农业中的几个有利作用,是开发利用我国丰富稀土资源事业中的一项具有中国特色的重要成就;是我国材料科学和稀土生物化学研究领域中的一项重要突破,它与国家基础产业紧密结合,为社会主义建设服务的一个生动的范例,稀土农用技术的应用,对农业的可持续发展具有重要的意义。
2.稀土在农业应用中的弊端
在王晓荣等[4]写的《环境科学进展》一书中统记,我国农用稀土年用量在千吨以上,至今尚无稀土是生命必需元素的证据,那么,如此大规模地应用稀土,势必将原先在地壳中处于稳定态的稀土变成易被生物利用的形态大量进入环境,并且它们在环境中的迁移、转化和归趋,对生态环境的影响以及通过食物链对人体健康产生危害等稀土安全性问题应该受到我们的极大关注。近年来,我国科技工作者围绕稀土农用环境化学行为的生态效应等方面展开系统的研究。所获得的大量研究成果可为我国稀土农业的安全性评价提供基础数据,并从环境化学和土壤化学角度回答了稀土农用对环境、生态等方面的安全性问题。下面我们就从具体研究中来探讨这一问题。
2.1稀土农用对土壤产生的不良影响
稀土作为复合肥被施用,进入土壤后,它的残留以及发生的各种反应势必会对土壤产生不良影响。张宇峰等[20]通过实验室土柱淋浴实验进行有关数据的测定,并将对流扩散方程确定弥散系数的方法应用于稀土元素在土壤中的迁移,在普通雨水(pH5.6)淋溶下,稀土元素大约每两年才迁移1cm,在酸雨(pH4.0、pH3.0)淋溶下,每年迁移2cm以内。在有机配体(EDTA)存在下,稀土元素较容易向下迁移。在pH5.6和pH4.0的雨淋溶下,Ce每年迁移28.8cm,5年左右即可迁移到地下水。在此条件下,其他稀土元素向下迁移速率均在7.2cm/a以上,说明不到20年稀土元素会迁移到地下水。 因此,当土壤溶液中存在配合剂且其配合能力强时,需采取相关措施防止稀土元素向下迁移。
另外,应用生态毒理学方法研究外源稀土对作物早期伤害的敏感指标的研究过程中,通过测定生长在不同外源稀土浓度土壤中的农作物得出应依据初生根根长,建立剂量——效应关系[4]。并且王晓荣课题组根据稀土元素在红壤植物系统的传输过程,土壤有机质、pH、Eh等环境因素对稀土释放、存在形态及生物可利用性的影响以及所建立的迁移模型,提出在我国南方红壤、高酸雨地区施用稀土具有较高的风险的警示,告知我们在南方红壤、高酸雨地区应慎用或不用稀土。
2.2稀土农用对农作物产生的不良影响
稀土对农作物的生物学效应已有很多研究报道。谢祖彬等[4]在水培实验中得出,当La浓度在0.05~1.5mg/l时,可显著提高水稻产量,增加子粒粒数。而盆栽试验和红壤小区试验没有发现La对水稻生长的显著促进作,但高浓度La(540mg)显著降低红壤盆栽水稻稻杆重、株高等。研究还表明,La浓度在0.05~0.07mg/l时增加水稻根Cu、Fe、Mg和粒子Cu、Ca、P、Mn、Mg的吸收, La浓度在9~30mg/l时则降低水稻子粒和稻杆对这些元素的吸收。盆栽模拟实验表明[7],如果施用量达到目前用量(即1560mg/亩),连续使用500次,对土壤理化性质及肥力供应不会造成显著影响,但施用量达到目前的50倍时,则会出现毒性反应。他们还通过土培试验发现,当稀土施用量增加为目前的300~500倍时,则会显著干扰土壤微生物群落的演变和功能,并提出稀土在红色土壤施用的临界值为30mg/kg左右。通过“剂量——效应关系研究”,对稀土元素进行危险性评价,首次得出了稀土对大鼠的最低毒作用剂量2mg/kg的定量结论,从而为日后制定稀土日允许摄入量提供了重要依据。如Diatloh等人研究稀土La、Ce在0.03~0.7mg/l时观察到可降低玉米、红豆总干重。普遍研究认为,低浓度稀土可以促进作物生长和改善作物品质,但高浓度稀土均对作物生长有抑制作用,同时还抑制其对矿物质营养的吸收。另外张自立[6]等人用欧洲经济合作发展组织提出的方法在红壤、黄潮土、黄褐土三种土壤上进行混合稀土(0~0.5g/kg)对水稻、油菜、大豆等作物相对生长量的影响研究表明,混合稀土对在红壤上生长的水稻和油菜以及黄潮土上生长的土豆生长量有明显的抑制作用。而在此过程中稀土对土壤活性的刺激作用是局部和短期的,而对生物活性抑制作用是普遍和长期的。
2.3稀土农用在动物体内的不良影响
2.3.1稀土农用在水生动物体内的富集作用
大自然就是一个庞大的食物链,我们将稀土应用于农业中,随着能量的流动和物质的交换,稀土必然会富集到动物体以及我们人体内。下面就以稀土元素在鱼体内(鳃、内脏、肌肉、骨骼)的生物富集为例加以说明,它们对稀土富集的动力学过程表明[4],鱼体各部分对重稀土的富集一个月后基本达到平衡,而轻稀土和中稀土在45天后其富集作用达到或接衡。不同稀土元素在鱼体内的富集能力存在明显差异。
水中可溶性稀土在鲤鱼体内各部分的最大生物富集因子
由表可见,其富集能力的顺序为:内脏>鳃>骨骼>肌肉。鱼体中主要可食部分肌肉的富集量最少。结果也表明,鱼体各部分对重稀土的富集能力最弱,而对轻稀土和中稀土的富集能力差别不大。轻稀土在骨骼和鳃中的富集能力高于中稀土,而中稀土在内脏和肌肉中的富集能力高于轻稀土。由此可见,在鱼体的不同部位对稀土的富集作用也不同,而且同种稀土的富集量越大毒性也越大。长期以来,科学工作者从生态毒理学、生物化学、细胞学和环境化学角度,反映了外源稀土对水生生物无效应浓度和早期伤害。
2.3.2稀土农用对动物的脑部蓄积性、毒性及对人群健康的潜在危害
众多研究表明,稀土元素类似于一般毒物,具有对生物体的刺激效应(hormesis效应,即低剂量时表现促进作用,高剂量时表现抑制作用,并介入生命体系的各个系统的效应)[10]。长期以来,特别是稀土元素在农业上应用以来,稀土元素在机体内的蓄积性及其诱发的生物效应一直为人们广泛关注。稀土元素的毒性研究亦从单一的急慢性效应向综合效应深入。近期对农用混合硝酸稀土化合物长期经口染毒后遗传、免疫、胚胎、细胞、神经、肝脏及内分泌等方面的毒性效应研究取得了显著成果。研究结果显示,稀土农业应用的安全性不容忽视[11]。
众多研究表明,稀土元素经消化道、呼吸道、皮肤、注射等途径进入动物机体后,可以通过血液输导而滞留或蓄积于各脏器组织,且在各脏器、组织间呈不均匀分布,有的脏器、组织对稀土元素具有明显的选择性吸收和蓄积[12-15]。王夔等应用核素示踪技术研究Ce、Nd在小鼠体内的分布,结果表明,Ce(200~800mg/kg)经口摄入后,在小鼠血液和大脑中的蓄积水平(比活度)及相对比(各脏器组织的比活度占所测脏器组织总活度的百分率)随剂量和摄取时间而递增,表现出明显的蓄积性;Nd(200mg/kg)由腹腔注入后,随体液输配,短期(3~5d)内在血液和大脑中均有明显吸收与滞留,但因一次性注入后在体内再分配,而致蓄积水平和相对比均随试验时间进一步延长而降低;Ce和Nd在大脑中的蓄积水平及其相对比均比血液中高,说明大脑对Ce和Nd具有蓄积性[12-13]。此外,彭瑞玲等[14]引用国外报道称,稀土元素可以通过胎盘屏障和血-脑屏障,而且幼年动物可以通过乳汁吸收稀土元素。徐厚恩等[11]有关农用稀土(“常乐”)安全限量的研究表明,硝酸稀土Ce3+、La3+经口摄入后,在血清中蓄积水平分别为0.42ng/ml和36.57ng/ml,在脑海马体中蓄积水平分别为15.1ng/ml和389.9ng/ml,说明La3+和Ce3+易被吸收与蓄积,并提示到农用稀土“常乐”低剂量(2mg/kg)摄入,在脑部的积累不容忽视。彭瑞玲等[14]以头发作为生物标志物,研究江西稀土矿区婴幼儿及其母亲头发中稀土元素分布规律。结果表明,随着暴露程度的增加,婴幼儿头发中稀土元素有蓄积趋势,比对照区(远离稀土矿区)高达10倍,以轻稀土元素为主,且婴幼儿头发中稀土元素含量明显高于其母亲,成为暴露人群;周宁等[16]研究表明,动物毛发与内脏(包括大脑、小脑)中稀土元素含量有显著正相关关系,说明稀土元素在脑部具有蓄积性,这对于稀土元素的暴露人群同样具有警示意义。
另外,朱为方等[16]的研究表明,大鼠日饲喂中等剂量(140~147mg/kg)和低剂量(506~6.2mg/kg)240d后,2组大鼠脑海马体中乙酰胆碱酯酶活性受到明显抑制;中等剂量组鼠的大脑病理切片显示神经元胞体肿胀及噬节现象更为明显,表明稀土对高级神经中枢毒性很敏感。王瑜等[17]就La3+对神经细胞内游离钙和代谢活力的影响研究表明,镧对神经细胞不仅有钙拮抗作用,而且可能直接进入脑细胞,促进钙释钙,加重兴奋性神经毒性损伤,具有潜在神经毒性。章子贵等[19]采用行为观察和生化检验相结合的方法表明,不同剂量的稀土对鼠体神经学行为(学习、记忆和自主活动)均受到明显抑制。总上研究充分说明,大脑对稀土极为敏感,一定剂量稀土染毒可诱发毒性效应,对神经产生抑制作用,其原因与脑内化合物的含量或活性降低等密切相关。
不仅动物如此,稀土矿区的人群也受到了同样的毒害。江西丰县土壤系富含稀土元素的花岗岩风化而成,可交换态稀土(REO)占稀土总量的质量分数为40%~90%,REO含量一般达400~2000?g/g[16]。稀土区的蔬菜、粮食及畜禽从环境(土壤和水)中吸收稀土,并通过食物链使该地区人群长期摄入低剂量稀土。朱方为等[19]对该区的自然人群流行病调查表明,该区人群因通过食物链长期摄入低剂量稀土,导致儿童智商和成人中枢神经传导速度显著下降,说明稀土对大脑功能有影响,其中重稀土区影响更加明显,表明重稀土较轻稀土更易在大脑中蓄积,而且稀土元素的毒性随原子序数的递增而递增,所以重稀土较轻稀土毒性也更大。按当地人群的食谱及稀土含量测算,成人每日摄入6.0~6.7mg即可致亚临床损害,据此建议成人日允许摄入稀土(按REO)的量为4.2mg。近期又有学者根据稀土对肝脏毒性的研究结果,按La经口摄入无作用剂量为2mg/kg,建议成人(按体重60kg计)日允许摄入量为0.12~1.2mg[11]。
以上是稀土生物学效应的弊端,可见并不是施用稀土的量越大越好,也不是任何环境中施用稀土都能起到积极的作用。而且我们人类在日常饮食过程中,随着物质传递和能量流动,稀土对动植物体的不良影响必然会影响到我们人类的生存与健康。因此我们在大力开发稀土资源的同时,应看到它的弊端,加强稀土生物学效应的机理研究,从而做到真正的有效利用稀土元素。
综上所述,施用适量的稀土元素对提高作物的产量,品质是有益的,但还不能充分证明其对植物生长的必需性。稀土元素对植物体内的一些生理生化反应有一定的促进作用,但这些作用是植物体内各种影响因素共同作用的结果,而不是稀土元素的单独作用。而大量施用稀土所带来的一系列危害,应该值得我们关注,为了确保生态平衡和人类健康,我们应该科学的使用稀土,不能因为它的良好收益去一味的滥用和瞎用,在我们经济不断发展的同时创造一个更加美好和谐的生存环境。
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