【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(jī)體生理活動(dòng)所需的能量。已知1mol葡萄糖徹底氧化放能2870kJ (686kCal)，占機(jī)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(lèi)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(dòng)態(tài)平衡中，機(jī)體有神經(jīng)、肝臟、激素、腎臟一整套調(diào)節(jié)血糖濃度的機(jī)理。正?？崭寡菨舛葹?.8～6.1mmol/L。生理性血糖濃度升高見(jiàn)于餐后1～2小時(shí)；病理性降低見(jiàn)于胰島β-細(xì)胞癌瘤，垂體前葉、腎上腺皮質(zhì)功能減退等。當(dāng)血糖濃度超過(guò)腎糖閾(1.88～9.99mmol/L)時(shí)，可出現(xiàn)糖尿。葡萄糖廣泛分布在植物和動(dòng)物體內(nèi)。如蜂蜜、葡萄、甜水果、種子、根、葉、花，以及動(dòng)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。無(wú)色或白色結(jié)晶粉末。甜度約為蔗糖的70%。熔點(diǎn)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?？捎傻矸劢?jīng)稀硫酸水解制得。
【結(jié)構(gòu)】
【檢測(cè)方法】[3]
1. 氧化還原滴定法
氧化還原滴定法是指將待測(cè)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(diǎn)時(shí)，加淀粉指示液繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失，根據(jù)滴定液使用量，計(jì)算葡萄糖的含量。該方法在測(cè)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(lán)色配合物的性質(zhì)。待測(cè)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(guò)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(yīng)重新生成I2，析出的I2又與淀粉形成藍(lán)色配合物。反應(yīng)前后的吸光度差與加入的葡萄糖含量呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，據(jù)此可以測(cè)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(shí)產(chǎn)生還原型β—煙酰胺腺嘌呤二核苷酸。系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)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(jì)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(gè)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(cè)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(shí)皮下組織中的葡萄糖的光譜數(shù)據(jù)，應(yīng)用二維關(guān)光譜技術(shù)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(fù)壓等物理或化學(xué)輔助方法將組織液滲透到皮膚表層，可以實(shí)現(xiàn)中紅外ATR光譜法檢測(cè)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(cè)生化分子的通用方法，葡萄糖液可以用此法測(cè)定。葛姍姍等人采用HPLC 法，測(cè)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(cè)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(xiàn)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(fù)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(duì)葡萄糖分子的特異性識(shí)別，可以結(jié)合表面等離子體共振SPR)等技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)金膜表面配位體與分析物發(fā)生相互作用，會(huì)導(dǎo)致SPR信號(hào)變化，從而進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)特異性識(shí)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(dāng)有葡萄糖存在時(shí)，膜被分解，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖的靈敏檢測(cè)。結(jié)果表明，該傳感器可以選擇性地檢測(cè)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(cè)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(guò)氧化物酶作用，分解出氧，將無(wú)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(huì)隨葡萄糖濃度的加而增加。利用這一原理可以測(cè)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(cè)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(cè)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(kuò)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(xué)聚合技術(shù)，用摻雜苯磺酸鈉的聚吡咯( PPy) 導(dǎo)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(qiáng)、穩(wěn)定性好，響應(yīng)電流和葡萄糖濃度在0～0.7 mmol /L 范圍內(nèi)有良好的線(xiàn)性相關(guān)度，靈敏度為26.10 μA/mmol /L，平均響應(yīng)時(shí)間約為6.5 s，檢測(cè)下限為47.2 μmol /L。
3）納米材料模擬酶比色法：葡萄糖氧化酶?jìng)鞲衅鳈z測(cè)葡萄糖濃度，具有專(zhuān)一性高、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)。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(jià)格昂貴、制備復(fù)雜，這在一定程度上限制了酶?jìng)鞲衅鞯膽?yīng)用。利用具備催化活性的納米材料，能夠研制無(wú)酶葡萄糖傳感器。基于CeO2NPs 催化TMB 顯色反應(yīng)與H2O2濃度的線(xiàn)性關(guān)系，構(gòu)建了測(cè)定血樣中葡萄糖的模擬酶比色分析檢測(cè)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(guò)氧化物模擬酶的催化活性。在優(yōu)化條件下，對(duì)葡萄糖的線(xiàn)性響應(yīng)范圍為0.5～10 mmol /L，檢出限為0.1 mmol /L。對(duì)1.0 mmol /L 葡萄糖進(jìn)行11 次平行測(cè)定，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.4 %。即使果糖、乳糖和麥芽糖的濃度高達(dá)5 mmol /L，也不會(huì)干擾葡萄糖的測(cè)定，具有很高的選擇性。
4）無(wú)酶型葡萄糖電化學(xué)法：無(wú)酶葡萄糖電化學(xué)法也是不使用葡萄糖氧化酶的葡萄糖測(cè)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(diǎn)，近年來(lái)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(wú)酶型葡萄糖電化學(xué)傳感器的研制。通過(guò)電化學(xué)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(wú)酶葡萄糖傳感器。該傳感器對(duì)0～20 mmol /L濃度范圍內(nèi)的葡萄糖有良好的響應(yīng)，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(shù)，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(shù)脂：先合成用于吸附分離葡萄糖的鈣型或鉛型螯合樹(shù)脂；
b、分離提純：采用裝有上述鈣型或鉛型螯合樹(shù)脂的固定床，使用模擬移動(dòng)床技術(shù)，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(yīng)用】[1][2]
葡萄糖醫(yī)藥上用作營(yíng)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(xué)詞典.
[2] 中學(xué)教師實(shí)用化學(xué)辭典.
[3] 馮東, et al. "葡萄糖的測(cè)定方法與應(yīng)用研究進(jìn)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(qǐng)日2005-07-01