本发明涉及一种从样品中移除平面刚性结构分子的技术方法，适用于食品、药物、污水处理等领域。
背景技术：
平面刚性分子在这里既指整个分子为平面刚性构型的分子，又指部分结构为平面刚性构型的分子。在这些分子中，往往存在着一个或多个芳香环系。这些芳香环系通过共轭体系（例如π-π共轭）使得所涉及的原子束缚在一个平面，形成刚性的平面结构。
这种平面构型以及所具有的疏水性质，使得平面刚性分子能够与dna双链螺旋发生相互作用。据信许多平面刚性分子能够嵌入到dna双螺旋结构的相邻两对碱基对之间，也可以结合到dna的大沟和小沟中。由于能与dna发生相互作用，因此这类物质有可能对dna的功能造成影响。
溴乙锭是一种在实验室频繁使用到的生化试剂，其具有平面刚性结构，为超强的dna嵌入剂，是公认的dna诱变剂。
苯并芘也是一种平面刚性分子，在炼油以及食用油生产使用过程中都有可能产生。据信苯并芘是一种高活性间接致癌物，其在哺乳动物体内能够在酶的分解代谢作用下生成带平面刚性结构的活性衍生物。苯并芘进入体内后，除少部分以原形随粪便排出外，一部分经肝、肺细胞微粒体中混合功能氧化酶激活而转化为数十种代谢产物。其中一部分可转化为环氧化物，特别是转化成7,8-环氧化物，7,8-环氧化物再代谢产生7,8-二氢二羟基-9,10-环氧化苯并[a]芘。这种物质据信是一种致癌物。这种致癌物有四种异构体，其中的(+)-bp-7β，8α-二醇体-9α,10α-环氧化物-苯并[a]芘，已证明致癌性最强，它与dna形成共价键结合，造成dna损伤，如果dna不能修复或修而不复，细胞就可能发生癌变。
黄曲霉毒素也带有平面刚性结构，是黄曲霉产生的有毒代谢物质，被世界卫生组织（who）的癌症研究机构划定为1类致癌物。黄曲霉毒素在生物体内经过羟化而衍生成的各种代谢产物，成为强致癌性物质。黄曲霉毒素广泛的分布于发霉的粮食及其制品中，特别是花生、花生油、玉米及其制品、乳及乳制品，发霉的饲料中也有发现含有较多的黄曲霉毒素。因此，黄曲霉毒素对人畜都带来健康风险。
马兜铃酸是中药材中的一种成分，中国药典和国家药品标准收载的已明确含马兜铃酸的药材有关木通、广防己、青木香、天仙藤、马兜铃、寻骨风、朱砂莲等。这些植物曾广泛地被中医经经炮制解毒作为原生药材入药，在国际上含马兜铃酸的植物也曾被广泛入药。现在发现，马兜铃酸ⅰ及其代谢产物马兜铃内酰胺具有肾毒性。马兜铃酸对肾脏的影响在世界范围内取得共识，国外甚至称之为“中草药肾病”，中国学者则称之为“马兜铃酸肾病”。另外，对马兜铃酸代谢过程及代谢酶的研究证实，马兜铃酸还具有致突变和致癌毒性。其在代谢作用下，产生的中间产物马兜铃内酰胺氮离子能与dna碱基环外氨基亲电结合，生成相应的加合产物，使ras基因和p53基因发生突变，进而诱发肿瘤。
此外，在天然药物中，香豆素类化合物也具有平面刚性结构。尽管香豆素类多是作为具有有效生理活性的成分来报道，但由于这类物质众多，在天然药物提取物中存在的衍生物种类难以计数，因此也会存在健康风险。
鉴于平面刚性分子在生活环境中大量存在，且对包括人在内的哺乳动物造成健康风险，因此在使用或者食用之前，从样品中移除这类分子显得尤为重要。
由于这类分子的结构特点，其往往会与dna双螺旋结构发生结合。本发明人也通过实验证实，包括苯并芘、黄曲霉毒素在内的平面刚性分子可以与dna结合，从而能够利用dna将这类分子移除。
在将dna应用于大体积的含平面刚性分子的样品时，除了要考虑有效性以外，还需要考虑操作的便捷性和经济成本。如果在将dna施用于样品中以结合其中的平面刚性分子之后，能便捷地将dna-平面刚性分子复合物分离并容易地使平面刚性分子从dna分子脱除，从而使得可重复使用dna分子，这将会使得这种方法变得更加高效且成本更低。
将dna与固相结合将是实现这一目标的很好策略。将dna以共价结合或非共价结合的方式连接至固相是相当成熟的技术。将dna连接至常规的固相材料如纤维素、胶粒或琼脂糖已经得到广泛应用。当dna以dna-固相材料的形式施用于样品中之后，后续的分离变得相当的容易，从而dna残留于样品中的可能也降至最小。可以将dna-固相材料作为洗脱柱的形式应用，样品从固相柱流过，其中的平面刚性分子被保留在固相上，使得样品得以纯化。或者可以将dna-固相材料与样品的混合物离心和/或过滤，使dna-固相材料连同平面刚性分子与样品分离。
除了常规的固相如纤维素、胶粒和琼脂糖以外，另一种目前用于与dna偶联的固相是磁珠，例如链霉亲和素包被的磁珠，目前已经广泛应用于生物素化核酸。这种超顺磁珠具有共价连接到表面的链霉亲和素，可以高效地偶联生物素化的dna分子。当dna以dna-磁珠的形式应用时，可以利用磁性轻易地将dna-磁珠连同平面刚性分子与样品分离。
在回收dna后，可以通过升高温度的方法使dna变性。当dna变性时，双链结构打开，dna的高级结构被破坏，使dna分子与平面刚性分子的结合力减弱或者完全丧失，这样可以轻易地将平面刚性分子从dna分子上移除。在移除平面刚性分子后，可以再降低温度使dna分子复性，从而可循环用于下一次应用。当以dna-固相材料如dna-磁珠的形式应用时，将有利于这种后续的dna循环利用操作。
将dna-固相材料应用于移除平面刚性分子时，dna可能会遭遇到较为严苛的条件，例如升高的温度、摩擦力、剪切应力等。这种严苛的条件可能会使dna分子过早的变性，从而使得dna与平面刚性分子的结合力下降，从而移除效率下降。因此dna分子中较高的鸟嘌呤（g）和尿嘧啶（c）碱基含量较高是有利的。gc碱基对之间能够形成3个氢键，使得较高gc碱基含量的dna分子抵抗严苛条件的能力增强。因此在本发明的实施例中，dna分子的碱基含量较高。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种从样品中移除平面刚性结构物质的方法，通过本发明能够有效地降低样品中平面刚性结构分子的含量，操作简单，成本低，效率高。
解决上述技术问题的技术方案是：一种从样品中移除平面刚性结构物质的方法，包括以下步骤：
（1）将核酸-固相材料与待处理样品充分混合以得到混合物；
（2）将核酸-固相材料从所述混合物中分离，以得到从样品中移除平面刚性结构分子的样品。
所述待处理样品为油性溶液或水性溶液。
所述待处理样品是食用溶液、油料、污水或药用提取物。
所述固相材料为纤维素、胶粒或琼脂糖，并且其中所述分离包括离心和/或过滤和/或使所述待处理样品经过装填有所述核酸-固相材料的柱子。
所述固相材料为磁珠，并且其中所述分离包括用磁性装置将所述核酸-固相材料吸出。
所述核酸为双链dna；所述dna的序列富含gc，即dna中gc含量为30%-100%。
所述的混合方式是搅拌混合20分钟-5小时，或是待处理样品经过装填有所述核酸-固相材料的柱子。
所述核酸-固相材料与所述待处理样品的体积比为1:1–1:500。
该方法还包括回收所述核酸-固相材料以供循环利用的步骤；回收所述核酸-固相材料的具体步骤为：
（1）升高温度，使吸附有所述平面刚性结构分子的所述核酸-固相材料中的核酸变性；
（2）用溶剂洗脱或提取所述平面刚性结构分子；
（3）将温度降低，使所述核酸-固相材料中的核酸复性。
回收所述核酸-固相材料的具体步骤为：
（1）使吸附有平面刚性结构分子的核酸-固相材料温度升高至80～100摄氏度，并缓慢搅拌20～100分钟，使吸附有平面刚性结构分子的核酸-固相材料中的核酸变性；
（2）用溶剂洗脱或提取核酸-固相材料中的平面刚性结构分子；所述的溶剂是温度为50～80摄氏度的热水或是有机溶剂；
（3）将核酸-固相材料的温度降低至室温，使所述核酸-固相材料中的核酸复性，得到脱除平面刚性结构分子的核酸-固相材料。
本发明在常温下将与固相偶联的dna与待处理样品混合，使样品中的平面刚性结构分子跟dna发生结合。通过离心过滤（或者如果固相是磁珠的话，采用磁力架）从该混合物中分离固相-dna-目标物复合体，从而使得样品脱除平面刚性结构分子。将分离的固相-dna-目标物复合体升温至dna变性温度，使dna变性，降低dna与平面刚性结构分子的结合力，并用溶剂洗脱平面刚性分子。随后降低温度使固相-dna中的dna复性，从而得以实现固相-dna的循环利用，降低成本。本方法操作简单，未在样品中引入新的污染物，并且可以循环利用，成本降低。
平面刚性结构分子广泛存在于生活环境中，例如食用油中的苯并芘、鲜牛奶和农副产品中的黄曲霉毒素、实验室试剂溴乙锭、中药材中的马兜铃酸等，都带有平面刚性结构。这一类物质常常以微小的含量存在，但会给人和其他动物带来较大的健康风险。本发明的方法可用于处理含有这类物质的样品，从而使样品中的平面刚性结构分子含量降至最小。本方法具有效率高、使用方便、成本低等优点，在食品、药物、污水处理等领域具有广泛应用。
具体实施方式
本发明是在常温下将核酸-固相材料与待处理样品混合或充分接触，使待处理样品中的平面刚性结构分子跟核酸发生结合，再分离出样品，从而得到脱除平面刚性结构分子的样品，主要有两种技术方案：
方案一：
（1）将核酸-固相材料与待处理样品充分混合以得到混合物；所述混合是将核酸-固相材料与待处理样品搅拌混合20分钟-5小时，使待处理样品中的平面刚性结构分子跟核酸发生结合；核酸-固相材料与所述样品的体积比为1:1–1:500；
（2）将核酸-固相材料从所述混合物中分离，以得到从样品中移除平面刚性结构分子的样品；当固相材料为纤维素、胶粒或琼脂糖，所述分离是离心和/或过滤；当固相材料为磁珠，分离是用磁性装置将核酸-固相材料吸出。
方案二：
（1）将核酸-固相材料与待处理样品充分混合以得到混合物；所述混合是待处理样品经过装填有所述核酸-固相材料的柱子，使待处理样品中的平面刚性结构分子跟核酸发生结合；柱子的高度要求不小于40cm。
（2）将核酸-固相材料从所述混合物中分离，所述的分离也是将待处理样品经过装填有所述核酸-固相材料的柱子的过程，以得到从样品中移除平面刚性结构分子的样品。
实施例1：采用dna-磁珠从茶籽油中移除苯并芘。
1、称取100g茶籽油粗品，经检测苯并芘含量为16.1μg/kg，将样品置于250ml带有密封盖的玻璃容器中。
2、添加4-10ml商购获得的dna-磁珠，盖上密封盖。
3、在室温下，用磁力搅拌器以50转/分钟的搅拌速度缓慢搅拌1个小时。期间每隔大约10-20分钟，用手拿起容器颠倒振摇数次，以促进dna-磁珠与样品充分接触。
4、1小时后，静置大约1分钟，让dna-磁珠完全沉降在容器底部。
5、打开密封盖，用磁力架放在容器开口，容器中的大部分dna-磁珠吸附在磁力架上。保持5分钟，让dna-磁珠上残留的油滴沥干。
6.从容器开口移走磁力架，并将磁力架上的dna-磁珠取下。再次将磁力架放在容器开口上，容器中的dna-磁珠完全被吸走。
7.再次检测经处理的茶籽油样品的苯并芘含量，检测值为5.4μg/kg。
该实例中所选用的茶籽油的苯并芘含量为16.1μg/kg，采用常见的活性炭吸附法处理的油的苯并芘含量约为10μg/kg。但是会导致油脂损耗量为活性炭添加量的1-2倍，而且吸附苯并芘后的活性炭的处理很困难，解析或者煅烧都会导致苯并芘会再次泄露到空气中。利用固定化dna脱除苯并芘的方法，在上述条件下进行处理，脱除后含苯并芘量可降至5.4μg/kg，同时后续操作简单，不带入任何残留。
因此，可见本发明利用固定化dna脱除苯并芘，不仅脱除效果好，而且可以显著地降低油脂损耗，操作简单，成本低。
当然，显而易见的是，可以本实施例中的dna-磁珠中的固相可以改成其他常用固相，同样可以获得类似良好的效果。
实施例2：利用dna-磁珠从水溶液中移除溴乙锭。
我国拥有各类高等院校大约2000余所，各类化学实验室有数10万个，每天都有大批师生做各种化学实验，产生大量废液，其中危害最大的一种污染物是溴乙锭。在本实施例中，向一定体积的水中添加定量的溴乙锭作为受污染水体的样品，利用本发明方法移除其中的溴乙锭，以展示本发明在污水处理方面的实用性。本实施例包括以下步骤：
1.向带有密封盖的玻璃容器中的500ml纯净水中添加溴乙锭（eb）以制备溴乙锭含量为50mg/l的废水样品。
2.添加4-10ml商购获得的dna-磁珠，盖上密封盖。
3、在室温下，用磁力搅拌器以50转/分钟的搅拌速度缓慢搅拌约20分钟。
4、20分钟后，静置大约1分钟，让dna-磁珠完全沉降在容器底部。
5、打开密封盖，用磁力架放在容器开口，让容器中的dna-磁珠全部吸附在磁力架上。保持5分钟，让dna-磁珠上残留的水沥干。
6.从容器开口移走磁力架，并将磁力架上的dna-磁珠取下。
7.利用溴乙锭在480nm的特征吸收峰对经处理的水中的溴乙锭含量进行检测。发现样品中的溴乙锭含量不可检出。
在本实施例中，由于溴乙锭与dna有极强的亲和力，因此可以用相对较少的dna即可吸附样品中的全部溴乙锭。另外，由于dna-磁珠被完全从样品中移除，因此可以用于将受污染水性样品中的溴乙锭完全移除。
当然，显而易见的是，本发明不仅可以用很好地处理受溴乙锭污染的水体，而且可以用于处理其他平面刚性分子物质污染的水体。根据污染分子与dna的亲和程度，可以相应调整dna-磁珠的用量，同样可以达到很好的效果。此外，本实施例所用的固相物质不仅限于磁珠，其他常用于dna固定化的固相同样适用于本发明。
本发明通过限定所述核酸-固相材料与所述样品的体积比，能够保证核酸-固相材料中的有效量足够平面刚性结构分子跟dna发生结合，所述有效量取决于所述核酸-固相材料中的核酸序列长度和gc含量以及所述平面刚性结构分子的性质。一般要求核酸-固相材料与所述样品的体积比(v/v)为1:1–1:500，可以是1:1、1:5、1:10、1:20、1:30、1:40、1:50、1:100、1:150、1:200、1:250、1:300、1:350、1:400或1:500。
实施例3：利用dna-葡聚糖微珠柱移除溶液中的黄曲霉毒素b1。
由于农作物常常会感染黄曲霉，因此农副产品中有可能含有黄曲霉毒素b1，这是一种毒性很强的污染物。本实施例展示本发明方法从样品中移除黄曲霉毒素b1的方法。本实施例包括以下步骤：
1.将商购获得的黄曲霉毒素b1甲醇标准品在30ml甲醇/水（4/1，v/v）溶液中配制成5μg/ml的样品。
2.将商购的dna-葡聚糖微珠装柱，柱高是50cm，在室温下平衡30分钟。
3.用去离子水洗涤纯化柱2次，每次10毫升，使液体以1-5滴/秒的流速流出。
4.将样品加入纯化柱中，调节流量至1-6滴/秒，直至样品全部流出纯化柱，得到脱除平面刚性结构分子的样品。
5.用蒸馏水洗涤纯化柱3次，每次2-10毫升。
6.加入20ml甲醇，收集洗脱产物。
7.检测洗脱产物中黄曲霉毒素b1的含量。
经测定，该纯化柱吸附了样品中65.6%的黄曲霉毒素b1。尽管黄曲霉移除效率还有待提高，但鉴于本发明方法操作简单，dna-固相材料可以在纯化回收后可循环使用，将经过该柱纯化的样品再次上样，重复以上步骤4至步骤7。经测定，样品中的黄曲霉毒素含量进一步降低至21.1%。因此通过使含黄曲霉毒素的样品多次用本发明方法处理，可以大大减少毒素含量。
当然，显而易见的是，可以本实施例中的dna-葡聚糖微珠中的固相可以改成其他常用固相，例如磁珠，同样可以获得类似良好的效果。
本发明各实施例中dna是双链dna；所述dna的序列富含gc，可以是30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、99%，或甚至100%的gc含量，即dna中gc含量为30%-100%。
实施例4：吸附有平面刚性分子材料的dna-磁珠的回收利用
本发明中的dna-固相材料可循环利用，以降低成本是本发明的一个特点。下面的实施例将展示本发明的回收利用方法。具体步骤如下：
1.收集2ml来自实施例2中的吸附有溴乙锭（eb）的dna-磁珠（eb含量为6.3mg），置于500ml玻璃烧瓶中的纯净水中。
2.用水浴将该玻璃烧瓶中的温度升高至90摄氏度，缓慢搅拌30分钟。
3.用磁力架从玻璃烧瓶中吸出dna-磁珠，迅速用热水冲洗30秒。
4.从磁力架取下dna-磁珠，将dna-磁珠在室温下保存约30分钟，然后检测其中的溴乙锭含量。
检测结果显示，dna-磁珠中的溴乙锭无法检出，从而表明，通过在dna的变性温度下用洗脱剂洗脱溴乙锭，溴乙锭可以完全从dna-磁珠移除，从而dna-磁珠可以得以循环利用。
本发明实施例4步骤3中，除了采用热水洗脱平面刚性分子外，还可以采用甲醇、乙醇、丙酮、氯仿等有机溶剂。