第2章 生物工程分析的基础知识
2.1 概述
生物样品千差万别,包括气态、液态、固态等各种形态;其组成又十分复杂,样品包含几十甚至几百种组分;各组分的浓度不但很低,而且相互之间的差别很大;有的物质往往以多种形态存在,有单质及化合态,化合态中又有无机态和有机态之分,无机态中又以不同价态出现,而有机态中又有各种异构体或同系物之别。同时,生物样品在自然条件下,受光、热、电磁辐射、微生物等外界条件的作用,会发生诸如氧化、还原、光解、水解、生物降解等一系列变化,体系不稳定。所以,对生物样品在采样、保存、运输、处理、分析等操作过程中均有一系列特殊的要求。生物样品不同于一般样品,通常需要进行预处理后才可以进行各种仪器分析,否则,得到的数据不但不可靠,而且还会污染测试系统,影响仪器的性能及使用。因此,样品预处理已成为生物工程分析中的一个重要组成部分,也是当代生物工程分析的一个前沿课题。
2.1.1 样品前处理在生物工程分析中的地位
一个完整的生物样品分析,包括从采样开始到出报告五个阶段,样品分析流程如下:
采样-样品处理-分析测试-数据处理-整理报告
五个阶段中,样品处理所需的时间*长,约占整个分析时间的2/3。这是因为,在过去几十年中,分析科学的发展集中在研究方法本身,例如,如何提高灵敏度、选择性及分析速度;如何应用物理与化学中的理论来发展新的分析方法与技术,以满足高新技术对分析科学提出的更高更新的目标与要求;采用高新技术的成果改进分析仪器的性能、分析速度及自动化程度,因而忽视了对样品前处理方法与技术的研究。这造成以下不利影响:①目前花在样品前处理上的时间,比样品本身的分析测试所需的时间多一个数量级,通常测试一个样品只需几分钟至几十分钟,而样品前处理的时间多达几小时甚至几十小时;②样品前处理有大量的溶剂消耗,特别像二氯甲烷、氯仿等有毒溶剂,对环境及操作者本人造成二次污染;③由于处理时间长,消耗大量溶剂,使测试成本大大增加。因此,前处理方法与技术的研究引起了广大分析工作者的关注,各种新技术与新方法的探索与研究已成为当前分析科学的重要课题与发展方向之一。快速、简便、自动化的前处理技术不仅省时省力,而且可以减少由于不同人员的操作及样品多次转移带来的误差,对避免使用大量溶剂及减少对环境的污染也有深远的意义。样品前处理研究的深入开展同样将对生物工程分析的发展起到积极的推动作用,并使之达到一个新的高度。
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