母乳中成分分析检测方案(红外光谱仪)

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使用 Agilent 4500 系列 FTIR 利用稳定同位素技术评估母乳喂养婴儿的母乳摄入量 应用简报 作者 前言 Alan Rein 和Frank Higgins 世界卫生组织建议婴儿出生后的前六个月内应通过母乳进行喂养，之后才可摄入其他食物，这一建议与联合国千年发展目标一致。一直以来，婴儿实际母乳摄入量的评估都存在一定的困难，因为传统方法通过称量婴儿进食前后的体重进行的评估比较耗时且可能影响喂养方式。 20世纪80年代，人们开发出一种使用非放射性氧化气作为追踪分析物测定婴儿母乳摄入量的方法[1]。在该方法中，由母亲服下氧化气(2H，0)药丸，然后取母亲和婴儿的唾液样品，测量母亲体内2H，0同位素的减少量与婴儿体内同位素的含量随时间的变化。氧化气随母乳喂养过程传递给婴儿，由此可以测定婴儿摄入的母乳量。 可采用两种分析方法测定唾液中氧化氧的含量：同位素比质谱仪 (IRMS) 和傅立叶变换红外光谱仪 (FTIR)。前一种技术更灵敏，但仪器非常昂贵且需要较强的专业知识才可操作。FTIR 方法需要消耗大量的氧化气，但示踪物成本较低，该方法所用仪器的成本也比较低，且更易于维护。因此，在预算有限的地区优选 FTIR方法。 国际原子能机构 (IAEA) 的其中一部分使命是提供有关使用原子能技术的信息以促进人类健康，因此 IAEA 发布了关于原子能技术在医学领域中大量实际应用的信息，其中包括稳定(非放射性)同位素示踪技术。《IAEA 人类健康丛书》第7册[2]详细描述了通过氧化氛方法评估婴儿母乳摄入量的流程。此书第4章专门讨论了使用 FTIR技术测定唾液中氧化气含量的方法。该方法在世界范围内的广大区域中获得应用。如书中所述，该方法采用实验室台式 FTIR和传统的液体透射池进行测量。 本应用简报将讨论采用电池供电的全便携式 Agilent 4500 系列FTIR 系统搭配安捷伦独有的 TumblIR 采样附件测量唾液中氧化氘含量时表现出的众多优势(图1)。 图1. Agilent 4500 系列 FTIR， 配备 100pm 光程 TumblIR 专利液体分析附件的电池供电型便携式 FTIR， 可用于测量2H，0 仪器 在人们首次开发出测定唾液中氧化气含量的方法时，市面上已存在有一种比较经济的 FTIR 技术，该技术采用常规的台式 FTIR并配有内置的 CaF， 液体透射池。这一老式技术需要满足特定的使用和环境要求才可确保分析的准确度和精度。例如， FTIR 仪器需要安放在温控房间中，置于无振动的台面上。由于该仪器具有内置的采样室，因此必须清除任何溢出的液体并吹扫样品室以消除大气中二氧化碳和水蒸气的干扰。操作中必须小心填充 CaF，密封池确保无气泡存在，否则将可能影响分析结果。另外，此类传统的液体透射池容易被划伤和发生渗漏。 TumblIR 和 DialPath 附件-：——-种用于测定人体液中氧化气的更优质专利液体分析附件 Agilent TumblIR 和 DialPath 专利液体分析附件已获得专利认证，这款创新型方法适用于测定液体，相比于传统的密封透射池具有诸多优势。 TumblIR 技术可提供单通路、100 um 光程的传输功能，可测定唾液中的氧化氛。DialPath 专利液体分析附件包括一个可以旋转的光学头，可从三种经工厂校准的固定光程(30至200pm)中进行选择。 分析时，将一滴液体样品滴在安装于分析仪顶部的固定式红外透明窗片上，然后转动第二个窗片进入相应位置，从而将样品夹在两个窗片之间(图2)。这在两个窗片之间形成了一个高重现性的固定样品光程。完成一次分析后，通过擦拭即可清洁两个窗片，并准备分析下一个样品。该方法与过去的透射池技术相比具有许多优势： *无需隔片，可避免液体池渗漏和散射问题 *无需使用注射器引入样品 不同粘度的液体都能等效处理 能够准确测量挥发性溶质和溶剂 样品净化非常迅速 样品分析极其快捷 不需要备件或消耗品(样品池窗片、隔片、清洁溶剂等等) DialPath 技术可以根据需要立刻选择三种不同的光程 *改变光程不需要拆卸 图2. TumblIR 操作过程：将样品放到窗片上；将第二窗片旋转至相应位置；分析样品；通过擦拭清洁窗片 配有 TumblIR 专利液体分析附件的 Agilent 4500 系列 FTIR创造了一种通过 FTIR 测量体液中氧化的的全新方法。此款安捷伦系统具有独特的设计和构造，能够克服传统台式FTIR的诸多限制(如原始方法所遇到的问题)。其优势包括： 耐用的光机和电子元件元4500系列 FTIR设计用于野外分析，便于携带，无需放置在无振动的台面上 该系统能够始终保持最高运行效率，无需严格控制环境的温湿度 不含内置采样室——所有样品测量均在仪器外表面进行。样品不会像使用内置样品室的传统 FTIR 那样污染仪器内部 。由日于采用机载电池供电，因此当地的电源波动对仪器或测量结果准确度没有任何影响 TumblIR技术是一种高度便捷的透射 IR 专利液体分析附件，远胜于前文所述的传统CaF，密封液体池。安捷伦独有的此项技术能够避免传统密封液体池相关的所有问题。由于该新型采样技术极易使用，因此也有效降低了操作者出错的可能性 TumblIR技术所需的样品量少于传统的CaF，液体透射池。TumblIR 只需 50 pL样品即可提供准确的分析结果，而传统液体池则需要1mL。这一特点非常实用，因为实际操作时很难从婴儿口中获取较多的唾液样品 TumblIR 技术所用的 ZnSe 窗片材料适用于分析唾液、水、血液、血浆和尿液 本专利液体分析附件无需像 CaF，密封池那样必须从仪器上取下才可进行样品装载或分析后清理。分析准确度和重现性已经过优化且无需重新校准，通常重新校准操作可能会影响分析结果 ·该仪器通过便携式计算机和软件进行控制，操作过程全程可视、直观且易于使用 结果与讨论 使用Agilent 4500 FTIR 和 100 um TumblIR 专利液体分析附件测量水溶性基质中2H，0的实验方法以饮用水作为气化水校准物的背景，而婴儿喂养前的唾液或基础唾液则作为各喂养后唾液样品的基质背景。通过这种方式可最大限度减小3300cm-1附近较宽的0-H水吸收谱带，从而有利于观察2500 cm-1处的O-D吸收谱带(图3)。 图3. 利用配备 100 pm 光程 TumblIR 专利液体分析附件的 Agilent 4500系列FTIR 测得的O-D光谱吸收谱带 实验中配制了一系列2H，0浓度范围为 0-3000 mg/kg 的标样，并通过4500 系列 FTIR 和同位素比质谱仪进行测量。两组数据表现出优异的一致性，R²值为1.000(图4)。 图4. 通过IRMS 和Agilent 4500 系列FTIR测得的2H，0浓度曲线图表现出出色的相关性 按照 IAEA Dose-to-Mother 方案，在成年女性服用 30 g 2H，0丸 结论剂后， 取 50pL唾液样品进行测量，结果如预期(图5)。 图5. 由Agilent 4500 系列 FTIR 所测得唾液中2H，0含量随时间下降的曲线。所得结果与 IAEA Dose-to-Mother 方案的预期一致。本示例对体内的水水量进行了计算，结果表明其平均停留时间为13天 我们将4500FTIR系统(配用TumblIR) 测定2H，0浓度的方法转用于测定血浆和尿液中的2H，0含量。血液测量结果与唾液中2H，0的分析结果一致，即与 IRMS 测定结果表现出优异的相关性。尿液样品的测定结果可以接受，但由于样品中的尿素会干扰 O-D伸缩振动，因此需要采用数学方法对光谱进行一些精修。另外，还需通过进一步研究改善光谱的数学处理效果，以最大限度减小尿液中的有机物对2H，0分析准确度的影响。此操作的目的在于使各方法均具备相关功能，可自动去除光谱干扰。 迄今为止，已通过配备 DialPath 的 4500 系列 FTIR 建立了体液中2H，0含量的检测限(3×SD)， 如下所示： 水样，12 mg/kg 唾液，20mg/kg 血浆， 18mg/kg 尿液， 50 mg/kg 本应用简报陈述了使用 Agilent 4500 系列 FTIR 和 DialPath 专利液体分析附件测定唾液中2H，0含量的优势，该方法适用于母乳喂养摄入量的研究。这款最新应用技术的主要优势如下： Agilent 4500 FTIR 是一款极致简洁、由电池供电的便携式FTIR， 适用于野外的现场检测。该系统比传统的实验室型FTIR 系统耐用，可应用于偏远地区，不会受到当地电源波动或其他易变环境条件的影响。此项技术可实现直接的现场分析并最大限度降低样品的运输需求，无需将分析对象运送到遥远的实验室 配备 TumblIR或 DialPath 附件的 Agilent 4500 FTIR 系统具有出色的总体性能，能够提供等同或优于传统实验室 FTIR 和密封液体池方法所得的数据质量 TumblIR 专利液体分析附件可避免传统密封透射池相关的所有问题，以及这些固有问题对测量准确度带来的影响 总体而言， Agilent 4500 FTIR 系统及相应的分析方法使用简便、易于实施和维护，不仅提高了获取准确分析结果的可能性，而且能够在单位时间内处理更多的样品 这一新型技术改善了体液中2H，0含量的分析， 为 FTIR 技术提供了新的应用机遇。此外，对于其他需要测量水溶性基质中2H，0含量的应用(例如，体液组分分析)而言，也有望从这一新技术中获益。 ( 参考文献 ) ( 1. W.A. Coward， e t al.“Breast-Milk Intake Measurement in Mixed-Fed Infants by Administration of Deuterium Oxide to Their Mothers" H u m. Nu t r. Cl i n. Nutr. 36C (1982) 141-148 ) ( 2. IAEA Human Health Series No. 7， Stable Isotope T echnique to Assess Intake o f Human M i lk in B reastfedInfants， International Atomi c Energy Agency， Vienna (2010) ) 致谢 本应用简报所涉及的数据和信息由位于英国苏格兰格拉斯哥市(G75 0QF)的苏格兰大学环境研究中心稳定同位素生化实验室教授 Thomas Preston 提供。我们非常感谢他在 Agilent FTIR 技术应用方面所付出的努力，以及进行的讨论和给予的指导。 更多信息 这些数据代表典型结果。有关我们的产品与服务的详细信息，请访问我们的网站：www.agilent.com/chem/cn www.agilent.com/chem/cn 安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本资料中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 C安捷伦科技(中国)有限公司，2013 2013年12月2日，中国印刷 5991-3531CHCN Agilent Technologies 前言世界卫生组织建议婴儿出生后的前六个月内应通过母乳进行喂养，之后才可摄入其他食物，这一建议与联合国千年发展目标一致。一直以来，婴儿实际母乳摄入量的评估都存在一定的困难，因为传统方法通过称量婴儿进食前后的体重进行的评估比较耗时且可能 影响喂养方式。20 世纪 80 年代，人们开发出一种使用非放射性氧化氘作为追踪分析物测定婴儿母乳摄入量的方法。在该方法中，由母亲服下氧化氘 ( 2H2O) 药丸，然后取母亲和婴儿的唾液样 品，测量母亲体内 2H2O 同位素的减少量与婴儿体内同位素的含量随时间的变化。氧化氘 随母乳喂养过程传递给婴儿，由此可以测定婴儿摄入的母乳量。 可采用两种分析方法测定唾液中氧化氘的含量：同位素比质谱仪 (IRMS) 和傅立叶变换红外光谱仪 (FTIR)。前一种技术更灵敏，但仪器非常昂贵且需要较强的专业知识才可操作。 FTIR 方法需要消耗大量的氧化氘，但示踪物成本较低，该方法所用仪器的成本也比较低， 且更易于维护。因此，在预算有限的地区优选 FTIR 方法。国际原子能机构(IAEA) 的其中一部分使命是提供有关使用原子能技术的信息以促进人类健康，因此IAEA 发布了关于原子能技术在医学领域中大量实际应用的信息，其中包括稳定（非放射性）同位素示踪技术。《IAEA 人类健康丛书》第7 册[2] 详细描述了通过氧化氘方法评估婴儿母乳摄入量的流程。此书第4 章专门讨论了使用FTIR 技术测定唾液中氧化氘含量的方法。该方法在世界范围内的广大区域中获得应用。如书中所述，该方法采用实验室台式FTIR 和传统的液体透射池进行测量。本应用简报将讨论采用电池供电的全便携式Agilent 4500 系列 FTIR 系统搭配安捷伦独有的TumblIR 采样附件测量唾液中氧化氘含量时表现出的众多优势。结论本应用简报陈述了使用Agilent 4500 系列FTIR 和DialPath 专利液体分析附件测定唾液中2H2O 含量的优势，该方法适用于母乳喂养摄入量的研究。这款最新应用技术的主要优势如下：• Agilent 4500 FTIR 是一款极致简洁、由电池供电的便携式 FTIR，适用于野外的现场检测。该系统比传统的实验室型 FTIR 系统耐用，可应用于偏远地区，不会受到当地电源波动或其他易变环境条件的影响。此项技术可实现直接的现场分析并最大限度降低样品的运输需求，无需将分析对象运送到遥远的实验室• 配备TumblIR 或DialPath 附件的Agilent 4500 FTIR 系统具有出色的总体性能，能够提供等同或优于传统实验室FTIR 和密封液体池方法所得的数据质量• TumblIR 专利液体分析附件可避免传统密封透射池相关的所有问题，以及这些固有问题对测量准确度带来的影响• 总体而言，Agilent 4500 FTIR 系统及相应的分析方法使用简便、易于实施和维护，不仅提高了获取准确分析结果的可能性，而且能够在单位时间内处理更多的样品这一新型技术改善了体液中2H2O 含量的分析，为FTIR 技术提供了新的应用机遇。此外，对于其他需要测量水溶性基质中2H2O含量的应用（例如，体液组分分析）而言，也有望从这一新技术中获益。