第49卷第11期2021年6月
广州化工
Guangzhou Chemical Industry
Vol.49No.11
Jun.2021化学发光分析法研究综述
李霞1，王仕宝2°
(1汉中职业技术学院农林技术与生物工程学院，陕西汉中723000；2汉中职业技术学院秦巴山区药(食)用植物研究所，陕西汉中723000；3汉中职业技术学院药学院，陕西汉中723000)
摘要：化学发光分析法是利用被测样品与体系所产生的发光强度，在一定范围内的线性定量关系，对所测样品进行含量测定的一种痕量分析方法。通过反应物、反应中所加的催化剂、增敏剂和抑制剂等，采用标记方式应用于物质含量测定，从而扩大化学发光分析使用范围。化学发光分析法已经广泛应用于药物分析、环境监测、临床检验及食品分析等多个领域。本文对化学发光原理、特点进行了概括，同时结合文献，汇总了多种化学发光体系的应用。
关键词：化学发光；分析法；流动注射；研究；综述
reaction研究中图分类号：A150.2520文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)011-0018-03 Research Review of Chemiluminescence Analysis*
U Xia1,WANG Shi-bad1-'3
(1School of Agricultural and Forestry Technology and Bioengineering,Hanzhong Vocation and Technology College, Shaanxi Hanzhong723000;2Institute of Pharmaceutical(Edible)Botanty,Qinba Mountains Hanzhong Vocation and Technology College,Shaanxi Hanzhong723000；3School of Pharmacy,
Hanzhong Vocation and Technology College,Shaanxi Hanzhong723000,China)
Abstract:Chemiluminescence(CL)analysis is a trace analysis method for the determination on the content of the measured sampleby using the linear quantitative relationship within a certain range.Through the reactants,catalysts, sensitizers and inhibitors added in the reaction,the labeling method is applied to the determination of material content,so as to expand the scope of application of chemiluminescence analysis.Chemiluminescence analysis has been widely used in drug analysis,envir
onmental monitoring,clinical testing and food analysis.The principleand characteristics of CL were summarized,and the applications of various chemiluminescence systems were summarized.The principle and characteristics of chemiluminescence were summarized,and Various CL systems were summarizedcombining reference.
Key words:chemiluminescence;analysis;flow-injection;research;review
化学发光(chemiluminescence,CL)是物质在化学反应过程中产生的一种光辐射现象化学发光分析法是利用不同浓度所测样品与体系所产生的发光强度，在一定范围内呈现线性定量关系，通过对检测该体系中化学反应的发光强度后，确定出所测样品含量的一种痕量分析方法⑵。基于化学发光分析方法，所能测定的物质包括反应物、反应中所加的催化剂、增敏剂和抑制剂等，以上几类物质也可采用标记方式应用于其它物质的测定，从而扩大化学发光分析使用范围。目前为止，化学发光分析法已经广泛应用于药物分析、环境监测、临床检验及食品分析等多个领域亠句。
1化学发光原理
基于化学反应过程中，反应物或生成物吸收了反应释放的能量，之后电子由基态跃迁至不稳定的激发状态，再由激发态返回基态时，伴随能量释放，产生化学发光现象"切。其化学发光反应过程如式(1)~式(5)：
物质A+物质B t激发态产物C*+其它产物(1)
激发态产物C*t•基态产物C+hv(2)或者邂态产物C*+物质F t磁态产物F*+其它产物C(3)
激发态产物F*t•基态产物F+hv(4)
IcL=0cLdc/dt=0EX0EMdc/dt(5) !CL、(i EX和EM分别表示化学发光量子产率、激发态量子产率和发光量子产率。基于化学发光反应中，若设定物质B保持恒定不变，而物质A的浓度变化并可视为一级或假一级反应，则方程如式(6)。即化学发光强度与A的浓度成正比：IcL=JIcL(t)dt=!OcLfdA(t)/dt]dt=OcLCl(6)
■■基金项目：2017年中医药公共卫生服务补助专项“全国中药资源普査项目”(财社[2017]66号)；2019年汉中青年科技创新团队课题一秦巴山区药用植物研究团队。
第一作者：李霞，女，硕士研究生，讲师，主要从事食品科学的教学与科研、仪器分析等工作。
通讯作者：王仕宝，男，硕士研究生，副教授，主要从事药学专业的教学与科研工作。
第49卷第11期李霞，等：化学发光分析法研究综述19
根据上述化学发光的基本原理，即利用待测组份与体系的化学发光强度呈线性定量关系，使化学发光强
度随体系反应进行的速度出现增强或减弱，从而记录仪记录发光的峰形、峰高及峰面积进行相关物质的定量分析研究。
2化学发光分析体系
化学发光分析方法不需要任何光源，能够避免光散射的相关影响，不需要空白，同荧光法相比较，也表现出更高的信噪比皿〕。因此，化学发光分析表现出较高的灵敏性、较宽的线性范围和装置相对简单的突出优点。下面结合文献汇总几种较为常用的化学发光体系。
2.1鲁米诺(luminol)化学发光体系
鲁米诺化学名5-氨基-2,3-二氢-1,4-二氮杂蔡二酮，属于有机腓类化合物，可由人工合成。其结构简单、性质稳定、水溶性良好及对环境污染较小，作为常用的化学发光物质之一。早期研究指出，在pH为10-11的OJT的溶液中，加入比。2后会产生微弱的蓝荧光。在此基础上，如果加入适当浓度的氧化剂或催化剂，如K2S2O8a NaClO、Fe2\Mn2\ Cu”等配位离子，从而使发光强度进一步提高。一般认为，在化学反应中，鲁米诺被氧化后，生成a-轻基过氧化物，再由此产生激发态物质，从而产生发光现象。其发光与溶液的PH 存在着密切联系。关于鲁米诺的应用，可以检测包括VB q，肾上腺素(AD)、葡萄糖、金属离子、乙酰胆碱(Ach)、天然产物以及免疫抗原抗体等物质。
李楠等基于OJT条件下，阿昔洛韦对Ni(］V)配合物-鲁米诺体系产生的发光有明显抑制影响；因而构建了化学发光的Ni(IV)配合物-鲁米诺体系可测定阿昔洛韦的新方法；优化实验条件，阿昔洛韦的质量浓度在50~1200|ig/L范围内与发光信号强度线性关系良好，检出限(S/N=3)为0.03mg/L。王爱连等研究了在碱性介质中，苯甲酸对ZnSeQDs增强后的碱性鲁米诺-KIO。体系的发光信号表现为抑制程度，构建了CL-FIA法测定苯甲酸的含量，其方法可应用于水样中苯甲酸的质量检测，加标回收率为92.7%-107.1%O
2.2KM11O4化学发光体系
KMnO4的氧化性能很强，是一种较常使用的强性氧化剂。由于能被许多有机物质发生还原反应，所以一直广泛应用于分析化学领域作为氧化还原反应滴定分析。从20世纪20年代开始，国外学者就报道了KMnO«作为化学反应的发光剂。其实，如果追朔其该物质作为发光剂的研究历史，要比鲁米诺的应用还要早。但是由于KMnO«的发光强度比较微弱，以致对它的发光信号较难转化为电信号用于检测。所以，从20世纪70年代开始，才陆续有文献报导。关于KMn(\化学发光机理，一般认为在大多数H+或少数OJT介质中，发生歧化反应，而歧化物Mn"可与一些中间态物质结合为络合物。由于其不稳定性，从而由较高能态向低能态跃迁释放能量，伴随化学发光的产生。与其它体系相比较，该类化学发光体系经济简单、毒性较小、稳定性较好，而且可被测定目标物种类较多，目前在化学发光检测中，具有广泛的应用。陈素萍⑴］基于荧光素作为增敏剂，在H+介质中能够显著增强高猛酸钾体系的发光反应强度，从而构建了测定甲睾酮的化学发光新方法。此法已用于片剂中甲睾酮的含量测定，且检测结果理想。刘欢等
「⑷基于H+介质中，研究发现醋氯芬酸被高猛酸钾还原为甲醛，同时产生较弱的化学发光，该反应体系中，表现出一定的增敏作用，且发光强度的增加值在一定范围内与醋氯芬酸浓度呈现出较好的线性关系，基于流动注射技术的相互结合，构建了醋氯芬酸的CL-FIA测定新方法。
2.3光泽精化学发光体系
光泽精，属于吓睫类杂环有机化合物，一般与硝酸成盐；基于OJT条件下，能够被一些强性氧化剂所氧化，生成N-甲基H丫睫酮并产生波长为420-500nm的光能。在金属离子催化剂co(u)、Fe(n和皿)、Ni(u)、cu(n)等存在时发光强度增大。基于该体系特点，可用于检测一些催化剂或催化剂中标记的组分、过氧化物等。由于N-甲基叮睫酮的水溶性较差，所以在实际的化学反应中通常需要加入少量的表面活性剂作为增溶剂，也可以加入一些催化剂用于过氧化氢的催化分解，以增强光泽精化学反应的发光强度。光泽精作为发光试剂具有良好的选择性，较高的灵敏度等特点，目前被广泛应用于分析化学领域的相关研究。石明娟等研究了苯酚和苯胺类化合物，基于在不同pH下对光泽精-H2O2-C o2+体系化学发光的影响。在碳酸氢钠-碳酸钠缓冲液体系中，具有吸电子基团或两个-OH处于间位的化合物，在中间的P H(9.9)呈现出增强作用，而其他的化合物呈现出抑制作用；刘博〔闵研究在碱性溶液中，纳米钳可直接催化光泽精及水合脐化学反应，能够产生较强的化学发光；并探讨了由柠檬酸钠还原的不同保护试剂所制备的纳米钳粒子，对于水合脐-光泽精化学发光体系的影响和应用该体系的化学发光原因。
2.4四价篩［Ce(IV)］化学发光体系
Ce(IV)化学发光体系也属于氧化型体系之一。在酸性介质中，Ce(IV)的氧化能力很强，自身可被还原剂还原，从而由Ce(IV)变为激发态的Ce(n)，产生较弱的化学发光现象。该类反应体系的特点是所用试剂廉价低毒和较好的稳定性，目前已经广泛应用于二氧化硫、碘及一些有机化合物的分析领域。张韶虹等血基于眄際乙酸(iaa)能对三(1,10-菲咯咻)钉(H)［Ru(phen)门-Ce(W)化学发光体系的发光强度具有增强作用，在优化实验条件下，其方法线性范围为5.0X10-3-2.0jig/mL，检出限为2X10T iig/mL和相对标准偏差(RSD)为5.5%，此方法可用于合成样品中IAA的含量测定。杨冉等「阿研究表明在0.12mol/L硫酸介质中，1.OxlO-3mol/L硫酸钵与2.Ox IO'4mol/L Ru(bpy)亍溶液反应产生的化学发光强度因盐酸雷诺嗪的存在而有明显增强。试验结果表明：盐酸雷诺嗪的质量浓度在0.1~2.0mg/L和2.0~10.0mg/L范围内分别与相应化学发光强度的增强值之间呈线性关系；而且该方法的检出限(3S/N)为0.062mg/L。
2.5过氧化草酸酯化学发光体系
本体系的研究历史可追朔于20世纪60年代，美国科学家贝尔(Bell)在进行氯化草酸与比。2反应时，发现在苯等有机溶剂中会产生微弱的蓝光现象。如果在反应体系中加入荧光剂，如恵等物质后，会使发光强度增大。芳基草酸酯、氧化剂(比。2)、荧光化合物(增敏剂)及相关催化剂等组成了过氧化草酸酯的化学发光体系。基于过氧化草酸酯化学发光体系的发光效率较高，信号强度较大等许多优点。因此，也得到了较为广泛的应用。肖虎勇等〔切基于胆固醇与冰乙酸发生反应后，其产物与硫酸铁钱能生成紫化合物，因能有效抑制双［2,4,6-三氯苯基］草酸］Bis(2,4,6-trichlorophenyl)oxalate,TCPO］-H2O2-咪瞠化
学发光反应，从而建立了CL-FIA联用检测胆固醇的方法；通过优化实验条件，胆固醇测定的线性范围为&6x IO-6-2.2X10-4mol/L；检出限(S/N=3)  2.5xlO_6mol/L0李正平等〔勿依据过氧化草酸酯与双氧水作用后，生成的高能中间体激发荧光原理，研究了在过氧化草酸酯TCPO-H2O2化学发光体系中，可用于测定Cy5标记的DNA探针的新方法。此外，
20广州化工2021年6月
应用该体系对三乙胺等物质进行了广泛测定也]。
2.6其它化学发光体系
除以上5种常见的化学发光体系之外，还包括联毗睫钉(II)发光体系以及亚胺类[N-漠代琥珀酰亚胺(NBS)、N-氯代丁二酰亚胺(NCS)等]、和铁氤化钾、高碘酸盐及次氯酸盐等氧化剂所组成的体系均进行了各领域的应用。化学发光分析法由于灵敏度较高、线性范围较宽、所用仪器简单和分析周期短等，所以一直被广泛应用于许多物质的定量分析研究。近年来，化学发光分析技术在分子和离子水平研究的基础上，已经 拓展至纳米金银粒子参与体系以及免疫检测、DNA检测和小分子检测的应用，这些均已应用于临床研究、食品工业和环境检测分析等多个领域〔迹切。
3流动注射-化学发光法
流动注射化学发光法(CL-FIA)是将流动注射与化学发光相结合的一种分析方法。流动注射是指在热力学非平衡条件下，在液流中重现地处理试样或试剂区带的定量流动分析技术，它具有高精度、高效率、快速的特点。化学发光是指在没有任何光、电、热的作用下，只是吸收化学反应放出的化学能而激发产生光辐射的发光现象；其检测系统光路简单，无需外加光源，不存在荧光分析中瑞利散射和拉曼散射以及溶剂荧光杂质产生的背景信号，具有较高的信噪比，可获得与激光诱导荧光相媲美的灵敏度。化学发光反应大多是快速的动力学反应，较易受环境因素的影响，因此反应过程难于控制，重现性和选择性较差，使其在定量分析中受到一定限制。刘翠颖等[⑷基于流动注射化学发光法建立高灵敏检测血浆头抱哌酮的方法研究，在碱性介质中，头抱哌酮对铁氤化钾与鲁米诺化学发光体系有明显的增敏作用，据此建立了一种流动注射化学发光新方法；在条件优化下，通过方法学评价及血浆头抱哌酮的测定，评估建立方法的性能；其结论为：分析成本低、灵敏度高、分析速度快，可较好用于血浆中头抱哌酮的测定。因此，将流动注射与化学发光联用产生的流动注射化学分析法，在医药卫生、食品安全、环境检测等领域得到了广泛的应用也切]。
4结语
目前，随着化学发光试剂的不断增多和化学发光体系的深入研究，使发光技术的应用领域越来越广。特别是，基于化学发光研究中，化学发光法(FIA)是一种微量自动分析技术，对于样品和试剂消耗较低，较为适合贵重试剂进行分析检测样品。此外，流动注射分析技术只有同特定的检测技术与手段相结合，才
能形成完整的分析体系，目前在化学成分分析测定的多个领域有了较为广泛的应用。同时，HPLC、电感耦合、离子体质谱(ICP-MS)、微波等离子体发射光谱(MW-PES)等高精度的分析仪也与FIA技术进行联用后，将更进一步推动了FIA技术的不断发展和应用。
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