【背景及概述】[1][2][3]
葡萄糖是一種含醛基的六碳糖，分子式為C6H12O6，是生物體內(nèi)最主要的單糖。其主要功用是提供機體生理活動所需的能量。已知1mol葡萄糖徹底氧化放能2870kJ (686kCal)，占機體所需總能量的70%～80%。除供能外，葡萄糖還供人生物合成所需的碳源，是合成脂類的重要前體；亦為體內(nèi)必需氨基酸的合成提供骨架。正常情況下，血中葡萄糖(血糖)的濃度處于動態(tài)平衡中，機體有神經(jīng)、肝臟、激素、腎臟一整套調(diào)節(jié)血糖濃度的機理。正常空腹血糖濃度為3.8～6.1mmol/L。生理性血糖濃度升高見于餐后1～2小時；病理性降低見于胰島β-細胞癌瘤，垂體前葉、腎上腺皮質(zhì)功能減退等。當血糖濃度超過腎糖閾(1.88～9.99mmol/L)時，可出現(xiàn)糖尿。葡萄糖廣泛分布在植物和動物體內(nèi)。如蜂蜜、葡萄、甜水果、種子、根、葉、花，以及動物血液、淋巴液，內(nèi)均含有葡萄糖，是人體新陳代謝不可缺少的重要營養(yǎng)物質(zhì)。無色或白色結(jié)晶粉末。甜度約為蔗糖的70%。熔點146℃(分解)。密度(25℃) 1.544g/cm3。溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚。有還原性，能還原斐林溶液。有右旋光性。可由淀粉經(jīng)稀硫酸水解制得。
【結(jié)構(gòu)】
【檢測方法】[3]
1. 氧化還原滴定法
氧化還原滴定法是指將待測樣品精密加碘滴定液后，邊振搖邊滴加NaOH 滴定液，在暗處放置30 min，加稀硫酸，用硫代硫酸鈉滴定液滴定，至近終點時，加淀粉指示液繼續(xù)滴定至藍色消失，根據(jù)滴定液使用量，計算葡萄糖的含量。該方法在測定右旋糖酐40 葡萄糖注射液中葡萄糖的含量中被普遍采用。
2.碘-淀粉體系褪色光度法
碘與淀粉體系褪色光度法的原理是利用葡萄糖還原性和碘與淀粉能形成藍色配合物的性質(zhì)。待測液中加入適量NaOH 后，I2與NaOH 生成的NaIO 能定量地將葡萄糖氧化成葡萄糖酸，過量的NaIO 則歧化生成NaIO3和NaI。然后將體系調(diào)至酸性，NaIO3與NaI 反應重新生成I2，析出的I2又與淀粉形成藍色配合物。反應前后的吸光度差與加入的葡萄糖含量呈良好的線性關系，據(jù)此可以測定葡萄糖的含量。
3.葡萄糖己糖激酶法
其原理是己糖激酶催化葡萄糖生成葡糖-6-磷酸。之后葡糖-6-磷酸被氧化，同時產(chǎn)生還原型β—煙酰胺腺嘌呤二核苷酸。系統(tǒng)將監(jiān)測340 nm的光吸收變化，該變化與樣品中的血糖濃度呈正比，依此計算并給出血糖濃度。
4.中紅外衰減全反射光譜法
葡萄糖在中紅外波段具有1152，1108，1 080，1 035，992 cm－ 1 等5 個葡萄糖基頻特征吸收峰，因此，中紅外衰減全反射(ATR) 光譜方法能夠測量濃度。采用中紅外ATR 光譜法，分別采集自然狀態(tài)和滲透狀態(tài)時皮下組織中的葡萄糖的光譜數(shù)據(jù)，應用二維關光譜技術分析了兩種狀態(tài)下組織液中的葡萄糖濃度。結(jié)果表明： 利用低頻超聲和真空負壓等物理或化學輔助方法將組織液滲透到皮膚表層，可以實現(xiàn)中紅外ATR光譜法檢測皮下組織液中葡萄糖。
5.高效液相法
高效液相色譜( HPLC) 法是檢測生化分子的通用方法，葡萄糖液可以用此法測定。葛姍姍等人采用HPLC 法，測定紅腺忍冬葉水提液中葡萄糖的含量。12 批次紅腺忍冬葉的檢測結(jié)果表明，該方法能使葡萄糖和其它物質(zhì)得到良好的分離。線性范圍為33.75 -2 160 mg /L，精度為1.31 %，穩(wěn)定性分別為2.25 %，重復性為1.85 %，平均加樣回收率為97.58 %。
6.利用特異性相互作用
利用特定物質(zhì)對葡萄糖分子的特異性識別，可以結(jié)合表面等離子體共振SPR)等技術進行測定。當金膜表面配位體與分析物發(fā)生相互作用，會導致SPR信號變化，從而進行測定。通過特異性識別作用在SPR傳感器的金膜表面構(gòu)建了伴刀豆球蛋白A/葡聚糖修飾的金納米顆粒自組裝膜。當有葡萄糖存在時，膜被分解，從而實現(xiàn)對葡萄糖的靈敏檢測。結(jié)果表明，該傳感器可以選擇性地檢測0.1～100 mmol /L濃度范圍內(nèi)的葡萄糖溶液，且敏感膜可以多次再生使用。
7. 酶法測定
1）葡萄糖氧化酶法葡萄糖氧化酶法原理如下： 葡萄糖被葡萄糖氧化酶氧化生成葡萄糖酸和H2O2，H2O2又經(jīng)辣根過氧化物酶作用，分解出氧，將無色的4-氨基安替比林和苯酚偶聯(lián)氧化，并縮合成紅色醌亞胺，其顏色深淺與葡萄糖濃度呈正比，在530 nm下的吸收峰度值會隨葡萄糖濃度的加而增加。利用這一原理可以測定葡萄糖含量。
2）葡萄糖氧電極法：葡萄糖氧電極法的原理是采用氧消耗速率檢測葡萄糖，首先將氧電極置于含有適量葡萄糖氧化酶的溶液中，然后加入待測樣品，樣品中的葡萄糖被氧化而消耗氧。由于氧消耗量與血糖濃度呈正比，而電極的極限擴散電流又與溶液中的氧含量呈正比，因此，氧電極值即可反映樣品中血糖濃度。采用電化學聚合技術，用摻雜苯磺酸鈉的聚吡咯( PPy) 導電薄膜修飾鉛筆芯電極，在修飾電極表面吸附葡萄糖氧化酶制備了葡萄糖生物傳感器。該生物傳感器抗干擾能力強、穩(wěn)定性好，響應電流和葡萄糖濃度在0～0.7 mmol /L 范圍內(nèi)有良好的線性相關度，靈敏度為26.10 μA/mmol /L，平均響應時間約為6.5 s，檢測下限為47.2 μmol /L。
3）納米材料模擬酶比色法：葡萄糖氧化酶傳感器檢測葡萄糖濃度，具有專一性高、反應速度快等特點。但酶本身固有的不穩(wěn)定性，易受溫度、濕度以及pH 值等環(huán)境條件的影響而失去活性，而且葡萄糖氧化酶價格昂貴、制備復雜，這在一定程度上限制了酶傳感器的應用。利用具備催化活性的納米材料，能夠研制無酶葡萄糖傳感器。基于CeO2NPs 催化TMB 顯色反應與H2O2濃度的線性關系，構(gòu)建了測定血樣中葡萄糖的模擬酶比色分析檢測方法。他們首先合成了一種穩(wěn)定和水溶性的聚丙烯酸修飾的CeO2NPs，發(fā)現(xiàn)CeO2 NPs 能夠催化H2O2氧化，表現(xiàn)出過氧化物模擬酶的催化活性。在優(yōu)化條件下，對葡萄糖的線性響應范圍為0.5～10 mmol /L，檢出限為0.1 mmol /L。對1.0 mmol /L 葡萄糖進行11 次平行測定，其相對標準偏差為2.4 %。即使果糖、乳糖和麥芽糖的濃度高達5 mmol /L，也不會干擾葡萄糖的測定，具有很高的選擇性。
4）無酶型葡萄糖電化學法：無酶葡萄糖電化學法也是不使用葡萄糖氧化酶的葡萄糖測定方法，具有較高的穩(wěn)定性、良好的重現(xiàn)性和成本低廉等特點，近年來得到了快速發(fā)展。目前，已經(jīng)有單一金屬( Pt，Pd，Au 等) 、雙金屬( Pt-Au，Pt-Pb，Pt-Ru，Pt-Bi，Pt-Ti 等) 及碳納米管、碳纖維、介孔碳等納米材料被用于無酶型葡萄糖電化學傳感器的研制。通過電化學沉積的方法將Pt-Pd 雙金屬納米粒子沉積在裂解碳納米管修飾的電極表面上，制備了Pt-Pd /UCNTs 無酶葡萄糖傳感器。該傳感器對0～20 mmol /L濃度范圍內(nèi)的葡萄糖有良好的響應，不受Cl -等物質(zhì)的干擾，表現(xiàn)了良好的選擇性。
【制備】[4]
一種從結(jié)晶葡萄糖母液中提取高純度葡萄糖和功能性低聚糖的方法，采用高效色譜分離技術，以得到高純度的葡萄糖和功能性低聚糖。方法包括：
a、合成樹脂：先合成用于吸附分離葡萄糖的鈣型或鉛型螯合樹脂；
b、分離提純：采用裝有上述鈣型或鉛型螯合樹脂的固定床，使用模擬移動床技術，從結(jié)晶葡萄糖母液中分離提純，獲得純凈地葡萄糖產(chǎn)品和功能性低聚糖產(chǎn)品。
【應用】[1][2]
葡萄糖醫(yī)藥上用作營養(yǎng)劑，也用于制維生素C、葡萄糖酸鈣等。還可用于制糖漿、糖果等，在印染、制革及制鏡和暖水瓶等工業(yè)中用作還原劑。
【主要參考資料】
[1] 心臟病學詞典.
[2] 中學教師實用化學辭典.
[3] 馮東, et al. "葡萄糖的測定方法與應用研究進展." 傳感器與微系統(tǒng) 34.12 (2015): 5-8.
[4] 彭奇均.一種從結(jié)晶葡萄糖母液中提取高純度葡萄糖和功能性低聚糖的方法. CN200510040863.2，申請日2005-07-01