迈向槲皮素分析的可持续发展:从性能、实用性、绿色化学与创新视角对分析方法的多维度评价

《TrAC Trends in Analytical Chemistry》:Toward Sustainable Quercetin Analysis: A Multidimensional Evaluation of Analytical Methods from Performance, Practicality, Green Chemistry, and Innovation Perspectives

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月24日 来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 13.5

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   •对35种槲皮素分析方法进行了首次多维基准评估。•综合评估了可持续性、实用性、性能和创新性。•电化学法和光谱荧光法取得了最佳平衡。•薄层色谱法(HPTLC)作为一种绿色环保且经济的高效替代方案脱颖而出。•决策框架推动了更绿色的一代槲皮素分析方法的研发。引言黄酮类化合物是一类结

  
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    对35种槲皮素分析方法进行了首次多维基准评估。
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    综合评估了可持续性、实用性、性能和创新性。
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    电化学法和光谱荧光法取得了最佳平衡。
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    薄层色谱法(HPTLC)作为一种绿色环保且经济的高效替代方案脱颖而出。
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    决策框架推动了更绿色的一代槲皮素分析方法的研发。

引言

黄酮类化合物是一类结构多样的天然多酚类化合物,广泛分布于水果、蔬菜及其他植物来源中,具有多种生物活性和药理学活性[1]。其中,槲皮素(QR)是最丰富、研究最广泛的黄酮醇之一,存在于洋葱、苹果、葡萄、柑橘类水果、番茄、荞麦和茶叶等食物中[2], [3]。由于其具有强效的抗氧化、抗炎、降血糖、降血压、抗凝和心脏保护作用,槲皮素在制药、营养和生物医学研究中引起了极大关注,越来越多的证据支持其在慢性病预防和管理中的潜在作用[1], [4], [5]。
鉴于其重要的生物学意义以及在药物制剂、食品产品、植物提取物和生物体液中广泛存在的事实,准确测定复杂基质中的槲皮素具有重要的分析学意义。已开发出多种槲皮素分析方法,包括分光光度法、光谱荧光法、色谱法和电化学技术。每种分析方法在分析灵敏度、选择性、操作成本、环境可持续性、仪器要求和技术专长方面各有其独特的优势和局限性。因此,选择合适的分析方法不仅需要仔细考虑分析性能,还需要考虑方法的可持续性、实用性以及在现实实验室条件下的适用性。
分光光度法[6], [7], [8], [9], [10]和光谱荧光法[11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18]通常以其简单、低操作成本及适用于常规分析为特点,尤其适合资源有限的实验室。然而,这些技术在应用于高度复杂的基质时,可能表现出有限的选择性和灵敏度。色谱技术,特别是基于液相色谱(LC)的方法[19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29],在复杂样品分析方面具有更优的稳健性、分离效率和分析通用性。然而,这些方法通常伴随着较高的操作成本、大量的有机溶剂消耗、较高的能量需求以及较低的整体可持续性。相比之下,电化学方法[30], [31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40]具有出色的灵敏度、快速分析能力以及较低的环境影响,这得益于其最少的试剂消耗和较少的废物产生,尽管这些方法通常需要专业知识和精确的仪器校准。
近年来,传统分析方法相关的环境和健康问题日益受到关注,加速了全球向绿色分析化学(GAC)的转变。绿色分析方法旨在通过减少有害化学物质、溶剂消耗、废物产生和能量使用,在保持高效分析效率和可靠性的同时,最大限度地减小分析程序的生态足迹[41]。因此,可持续性评估已成为现代分析方法开发和评估的重要组成部分。
据此,本综述旨在全面评估在不同基质中测定槲皮素所报道分析方法的环保可持续性、实用性、分析性能和方法新颖性。本研究采用了多种可持续性和绿色性评估工具,对报道的分析方法进行了综合和多维度的评价。选择这些工具是因为它们提供了互补性的分析方法评估,全面涵盖环境影响、样品前处理可持续性、实际应用性、分析性能和创新性。与GAPI和分析生态标尺等早期绿色性指标主要强调环境方面不同,所选框架能够实现与绿色分析化学和白色分析化学原则相一致的整体评估。环境可持续性采用分析绿色性指标(AGREE)和AGREEprep绿色性指标(AGREE样品前处理评估工具)进行评估,其中AGREEprep专门根据绿色样品前处理的十大原则聚焦样品前处理程序的可持续性[42]。方法实用性和在实际实验室条件下的适用性采用点击分析化学指数(CACI)工具进行评估[43]。此外,采用多维评估平台(MA工具)方法对分析方法的综合"白色程度"进行评估,该方法整合了四个主要分析维度:环境可持续性(分析方法绿色评估指标GEMAM)、实用性和经济效率(蓝色评估图形指数BAGI)、分析性能(红色分析性能指数RAPI)和方法新颖性(紫色创新等级指数VIGI)[44]。
这些互补性评估工具的整合为超越传统性能特征的评估方法提供了全面框架。这种多维度评估鼓励采用更安全的试剂、环境可持续的实践以及切实可行的分析策略[45]。此外,本综述强调了在分析性能、环境责任、经济可行性、实际应用性和技术创新性之间实现最优平衡的重要性,从而支持建立更具可持续性的药物、食品和生物医学分析框架。

章节摘要

AGREE

分析绿色性(AGREE)指标是一个开放获取工具,旨在根据绿色分析化学的十二项原则评估分析方法的绿色性,提供从0(最不绿色)到1(最绿色)的标准化评分,并附有方法性能的图形摘要[46,47]。AGREE计算器可在此免费获取:https://mostwiedzy.pl/AGREE。在本综述中,AGREE用于评估所报道分析方法的环保可持续性,同时详细介绍了

结果与讨论

测定槲皮素的分析方法,无论是单独使用还是与其他化合物联合使用,已在植物提取物、食品补充剂、药物制剂和生物体液中得到了广泛应用,凸显了分析挑战以及对可持续方法日益增长的需求。分光光度法、光谱荧光法、液相色谱法和电化学方法等技术各具特定的优势和局限性。其性能

本综述分析方法评估的局限性

尽管本综述对槲皮素测定分析方法提供了全面的多维度基准评估,但仍存在若干局限性,在解读其结论时需要考虑。首先,比较评估基于35种已发表的分析方法;因此,结果取决于原始研究中报道的实验数据和验证信息的质量、完整性和一致性。其次,尽管采用了成熟稳健的评估工具

未来展望

未来槲皮素分析研究应关注能够选择性地定量槲皮素的分析平台,特别是在存在结构相关的黄酮类化合物、其糖苷及氧化降解产物的情况下,尤其是在复杂的食品、植物和生物基质中。需要改进的样品前处理策略以减少分析物降解和基质效应,并结合标准化提取方案,以提高不同研究之间的方法可比性。
电化学法及

结论

本综述使用多种可持续性评估指标对35种报道的槲皮素及其组合物的测定分析方法进行了全面评估。环境可持续性采用AGREE和AGREEprep工具进行评估,方法实用性和可行性通过CACI进行评估。此外,采用多维评估工具(MA工具)对分析程序的总体"白色程度"进行了全面考察,该工具整合了四个主要

CRediT作者贡献声明

Fardous A. Mohamed:写作—审阅与编辑,可视化,指导,项目管理,数据整理。Rania M. Kamel:写作—初稿撰写,可视化,验证,软件,资源,方法学,调查研究,形式分析,数据整理,概念构思。Noha M. Hosny:写作—审阅与编辑,写作—初稿撰写,可视化,验证,指导,项目管理,调查研究,数据整理,概念构思

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

数据应要求提供。

人工智能使用声明

在撰写本文期间使用了人工智能工具(ChatGPT),仅用于增强语言清晰度和语法。内容随后经作者审阅、编辑和批准,以确保准确性、上下文相关性和科学完整性。没有任何知识性或科学性的内容由人工智能生成。

竞争利益声明

? 作者声明不存在任何可能影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
Rania M. Kamel | Fardous A. Mohamed | Noha M. Hosny
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