中科院院士 張玉奎

我國分析化學引文量已居世界第一

“分析化學在生命科學中發揮了非常重要的作用，并且越來越重要。”張玉奎說，隨著科學技術的不斷發展、分析化學學科的發展日新月異，在各個學科中，分析化學的作用也越來越大。“分析化學已經無孔不入，任何一個新興的科學都少不了它，特別是生命科學。像最近幾年興起的精準醫學，它需要精準測量、精準定性、精準定量，這都少不了分析化學，并且分析化學是主要的研究手段。”

生命科學的研究向分子水平的發展，產生了對分析化學工具和手段的依賴和需求。“科學的發展對分析化學提出了新的、更高的要求，分析化學在這幾年里的發展非常快。在生命科學領域，分析化學向生命科學提供了非常得力的研究工具，比如電鏡、分離檢測等。”張玉奎說，“包括單分子、單細胞、蛋白質組學、深度覆蓋、代謝組學、轉化醫學等領域，因為分析化學的介入，發展都非常快。”

張玉奎同時為中國學者在分析化學領域取得的成就驕傲，“在分析化學領域，我國在國際上發表的文章、引用量都是最高的，特別是生命科學領域，國內學者的研究熱情很高。雖然單篇文章的引用量還差一些，但也能排到全球前十名。”

分析化學的趨勢：高靈敏、高效分離

色譜、質譜、光譜等分析化學工具集中于上個世紀出現，并取得了飛速發展，也因此，人們對分析化學研究的認知水平也不斷提升。各學科對分析化學的依賴也越來越重，同時，也對分析化學的發展提了進一步的要求。

“對于分析化學，尤其是分析化學應用于生命科學而言，現在的要求是高靈敏、高效分離，對低豐度的生物樣品進行檢測，這是當前的主要難題。”張玉奎說，“現在，分析方法的發展還是一個主要的發展方向，各個學科，包括生命科學在內，對分析化學的要求越來越高，所需要分析的樣品也越來越復雜。對于這些非常復雜的樣品，需要高效分離、高靈敏檢測，這是根本的要求。所以，在方法學發展上，要特別注意這方面的創新。”

色質聯用是重要方向

“質譜現在發展非常快，它主要是靈敏度的提升。雖然質譜也能有一定的分離作用，但現在來看，因為樣品太復雜，單靠質譜直接檢測，經常檢出假陽性。所以分離非常重要，色譜和質譜的聯用是非常重要的方向。”張玉奎說。

年輕學者要有扎實的基礎

多年來，除了在科研方面取得了諸多成果，張玉奎還非常注重人才培養，培養了20余名博士。

對于年輕學者，張玉奎提出了幾點期望。

“第一，希望年輕學者重視分析化學的基本原理，有扎實的基礎。現在一些年輕學者比較注重實用，認為會使用儀器、能解決實際問題就可以，但基礎知識還是非常重要的。比如色譜，色譜的表達，要用正規的色譜術語，要評價色譜柱，就要說柱效是多少，或者塔板高度；要說流量，最好是線速度； 要說體積流速，一定要加上它的直徑。不說行話，同行都不知道你在說什么。第二，在方法學上要有自己的創新，不要跟風。現在有些學者做的研究，有了點苗頭，大家就都跟風，朝著同一個方向做，其他方向被忽視，結果資源很浪費。”張玉奎說，“比如，在色譜研究領域，因為材料雜志的影響因子比較高，大家就都去做材料（色譜的填料、富集材料等 ）了，實際上，色譜除了分離以外，還有很多可研究的點，比如高靈敏技術。如果大家都去做材料，影響因子上去了，但很多基礎的研究缺了人。”

國產儀器發展要政府引導，不能急功近利

多年來的色譜技術研究，大連化物所在色譜產業化方面，擁有國內一流的液相色譜生產企業大連依利特。國產儀器的發展，尤其是近幾年來突飛猛進，但仍然問題重重，尤其是高端儀器基本被國外壟斷。“我們這個樓（指大連化物所生物樓）里，采購了60多臺質譜，沒有一臺是國產的。”

“國產科學儀器在幾個五年規劃的支持下，有了很大的發展，特別是色譜、光譜、電化學等量大面廣、技術相對簡單一些的儀器發展非常快。‘十二五’開始，對質譜的支持力度加大，質譜的發展也很快。但總的來說，高端儀器和國外的差距還是比較大，還是需要一段穩定的發展。”張玉奎說。

“十二五”期間開始的“國家重大科學儀器設備開發專項”，加大了對科學儀器面向產業化的支持，科學儀器的研制經費逐漸在增加，項目本身也開始重視引導用戶，在重大科學儀器專項中增加用戶委員會，給用戶單位一定的經費，讓用戶使用，以研究國產儀器的性能，提出改進意見，然后促進用戶帶頭使用國產儀器。”張玉奎說，“像家電，現在大家已經不分進口和國產了。我們希望科學儀器能快一點到這樣的狀態，因為我們國家在科學儀器這塊花的錢（指進口 ）太多了。”

“當前，國產儀器的發展，包括企業、研究人員，有一些急功近利的想法，這不好。”張玉奎說，“國產儀器發展，第一要達到國際最好的水平，這屬于技術跟蹤； 第二要創新，創新是從基礎研究開始，不能說有個新原理就立刻產業化，要給他時間，所以，評價體系也需要深入地研究、改革，怎么才能更公正； 第三，就是鼓勵年輕人除了理論研究之外，要重視技術，高級實驗師、高級技工，過去大家不太重視，其實他們不可缺少，德國制造之所以過硬，就是因為高級技師、高級工人在做工作。”

科研與產業化之間的斷層，也是值得深究的問題。“中國人掌握技術蠻快，現在的質譜、電鏡等研究，國內做得不錯，但要真正產業化，達到和國外競爭的水平，還有個過程。要重視在產業化過程中的質量控制，這點非常重要。”張玉奎說。

國產儀器的發展，離不開用戶層面的認可，當前，政府采購中，一些用戶在實事上設置了針對國產儀器的各種采購壁壘，也使得國產儀器很難進入政府采購，更難進入到高端實驗室。 “政府應該有個規定，只要條件滿足要求，就應該向國產儀器傾斜。”

“用戶對國產儀器的認可是有個過程，但是這也和政府政策引導有關。”張玉奎說。

“從基礎研究到產業方向、資金、技術實力、用戶認可……等諸多方面，國產儀器都需要改善。比如，現在很多國產儀器企業受困于流動資金，發展困難。”張玉奎說，對于這種紛繁蕪雜的局面，張玉奎認為核心是人才。

“要吸引一批能安心科學儀器發展的人才，這非常重要的。我們應該重視技術人才儲備，而不是人人都去讀博士。高級工人、高級技師、高級技術人員的需求量更大。”張玉奎說，“還有，可以類似于硅谷這樣，集中一個區域形成產業園發展。大家扎堆了，交流方便，互相支持和啟發很重要。”張玉奎說，“我們和國外的差距大，從根本上改變，要做的事還很多，但人才是首要的。”

張玉奎院士簡介

張玉奎，中國科學院院士，中國科學院大連化學物理研究所研究員，博士生導師，所學術委員會副主任，中國化學會色譜專業委員會主任，色譜雜志主編。

1965年畢業于南開大學化學系。1965年至今在中科院大連化學物理研究所工作。曾任該所副所長、國家色譜研究分析中心主任、中國分析測試協會副理事長、國家自然科學基金委化學部咨詢專家。先后在德國圖賓根大學和美國國家環保署研究中心進行高級訪問。

主要從事色譜基本理論和新技術、新方法的研究，為我國色譜學科的發展作出了巨大的貢獻。在基礎研究方面，采用統計熱力學的方法研究溶質在多種色譜分離模式下的保留行為，推導出物理意義明確的描述流動相組成對色譜保留值影響的理論表達式，闡明了色譜過程中影響分離行為的分子結構因素，從而建立了系統的色譜熱力學研究方法，也為液相色譜專家系統的建立奠定了理論基礎；采用物料平衡原理建立了包括柱外效應影響的溶質在整個色譜分離系統中輸運的質量平衡模型，對色譜流出曲線高階統計矩的研究，從理論上闡明了影響色譜峰展寬和峰形對稱性的動力學因素，證實了保留時間與半峰寬之間存在的定量關系。采用高斯卷積模型對色譜流出曲線進行擬合，發現了模型參數與色譜操作條件之間的定量關系，從而解決了色譜圖的存儲和重疊峰定量解析等難題；在建立液相色譜專家系統總體布局過程中，針對國外只考慮經驗規律的片面性,首次提出了“知識庫必須基于色譜理論和經驗規律相結合”的思想，據此思想建立的知識庫已用于液相色譜柱系統推薦，并以大量的事實驗證了知識庫的正確性和可靠性。將串聯優化指標與智能搜索方法相結合建立了智能優化方法，并用于復雜樣品的分離條件優化；在毛細管電泳的理論研究中，發現了毛細管區帶電泳中操作參數及溶質的分子結構對遷移行為的影響規律。首次開展了物理吸附開管毛細管電色譜的研究工作。發展了混合填料、整體聚合床層等多種電色譜柱系統，并研究了溶質在不同柱系統上的分離機制和柱上富集規律，對堿性樣品在電色譜中達到了17000倍的富集效果。

在深入理論研究的基礎上，注重完成國家任務與儀器的應用開發。1978年開始負責中科院下達的k-1吸附型高效液相色譜柱的研制工作，研制成功1-5mm內徑的吸附型高效液相色譜柱，并已實現產業化，1979年獲遼寧省科技成果一等獎。1983年承擔了國家科委“六五”攻關項目，與人合作共同研制成功2030型智能高效液相色譜儀樣機。在此基礎上開發成功包括高壓輸液泵、紫外可變波長檢測器等整套液相色譜儀器產品；1986年負責承擔863生物工程下游目標產品分離純化用徑向色譜柱的研究工作，研制出四種離子交換膜介質徑向流動色譜柱，其中弱陽離子交換CM柱屬首創。此后，親合膜等多種類型徑向柱、聚合型毛細管電色譜整體柱、毛細管無膠篩分電泳用超大分子線性聚丙烯酰胺色譜柱等相繼研制成功，申報發明專利多項；承擔了中美合作項目煙道氣排放有毒污染物監控的研究，提出了氣相色譜輔助富里葉變換紅外光譜對固定污染源復雜樣品進行解析的方法，建立了相應的光譜差減定量數據庫，已通過國家環保總局組織的驗收鑒定，這種方法得到了美方專家的好評；采用微滲析-高效液相色譜、親和色譜及毛細管電泳方法研究了多種藥物與人血漿蛋白的相互作用；建立了研究藥物與蛋白競爭作用的系統方法； 探討了藥物與蛋白作用位點和平衡常數與藥效之間的相互關系。

近年來，根據分析化學和國際前沿研究領域的發展趨勢，結合國家重大應用領域的需求，放眼于分析學科與生命學科的交叉發展，主要開展蛋白質的高效分離與高靈敏檢測的研究。重點集中在發展多維液相分離體系，包括多維液相色譜、多維毛細管電泳以及與質譜的聯用。提出了構建蛋白質分離-在線酶解-多肽分離-質譜鑒定的蛋白質分離鑒定平臺的思路。發展了多種蛋白質原位微酶反應器。此外，為實現痕量組分的高效富集，還發展了基于整體材料的固載金屬親和色譜介質和基于毛細管電泳、電色譜技術的蛋白質選擇性和通用性富集技術。目前國內外發表論文500余篇，撰寫專著7部，代表著作有《分析化學手冊第六分冊》、《現代生物樣品分離分析方法》等，并申請30余項發明專利。

在科學研究同時，堅持以人為本的原則，高度重視人才培養，培養博士20余名，有的已經成為博士生導師、有的獲得中國科學院百人計劃資助、還有的在儀器公司作為科研骨干力量，在我國分析科學領域基礎研究、應用開發以及儀器產業化等方面發揮著重要的作用。

參考資料

【1】分析測試百科網，張玉奎：分析化學已“無孔不入”