姚建華 李玉玲 王海燕 徐雯麗 蔣舒仰 胡 靜 李靖靖

1中國科學(xué)院能量調(diào)控材料重點實驗室，中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所（上海 200032）

2鄭州工程技術(shù)學(xué)院 （河南鄭州 450044）

在第二講“化學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計策略”中，介紹了化學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計策略。在本期講座中，將介紹如何利用化學(xué)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)ISIS/BASE（MDL信息系統(tǒng)有限公司的產(chǎn)品，目前該公司已并入其他公司。）[1]和CISOC-ChIMS[2]分別建立專用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)——防腐劑數(shù)據(jù)庫和農(nóng)藥代謝數(shù)據(jù)庫。

1 防腐劑數(shù)據(jù)庫

傳統(tǒng)的物理防腐方法在延長食品保存期限方面已不能滿足當今人們生活的需求[3]，在食品生產(chǎn)過程中使用各種加工助劑的食品防腐方法使操作更簡單、成本更低、保質(zhì)期也更長，食品防腐劑的使用從而在食品行業(yè)中迅速發(fā)展。

食品防腐劑[4]是一類具有抑制微生物生長、延長食品保存期作用的食品添加劑。從本質(zhì)上講，它們是具有能抑制微生物活動，防止食品腐敗變質(zhì)功能的化合物，能夠提高食品保存性和延長食品食用價值。目前，食品工業(yè)中大量使用的防腐劑是一類專用化學(xué)品，具有成本低、使用方便、效果好等優(yōu)點，但過量使用對人體也有一定的傷害。在國標《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》（GB 2760—2014）中，明確標注了食品防腐劑允許使用量。

使用ISIS/BASE數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建立防腐劑數(shù)據(jù)庫的工作流程如圖1所示。

圖1 建立防腐劑數(shù)據(jù)庫的工作流程（ISIS/BASE）

1.1 數(shù)據(jù)采集、整理

從GB 2760—2014中提取出防腐劑的名稱信息，根據(jù)化合物名稱，從商業(yè)化學(xué)數(shù)據(jù)庫中獲得對應(yīng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)信息。

1.2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義

根據(jù)國標GB 2760—2014中的信息特征，定義防腐劑數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)域有22個，主要包含防腐劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)、名稱、使用規(guī)則、毒性（實驗和預(yù)測結(jié)果）等信息，詳細的數(shù)據(jù)域名與定義列于表1。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)域定義，在ISIS/BASE軟件運行環(huán)境中，逐個輸入數(shù)據(jù)域名稱和數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)域定義界面如圖2所示。在Field Name欄，輸入數(shù)據(jù)域名稱；在Type欄，選擇ISIS/BASE系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)類型；按Add鍵。這3個操作完成了一個數(shù)據(jù)域定義工作。重復(fù)這3步操作，直至完成所有數(shù)據(jù)域的定義。

1.3 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)錄入

在ISIS/BASE運行時，使用已定義好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫，選擇“UPDATE”狀態(tài)。其中，數(shù)據(jù)域ID的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動生成，其他數(shù)據(jù)域需錄入對應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)錄入界面如圖3所示。

表1 防腐劑數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)域

圖2 數(shù)據(jù)可數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義界面

圖3 數(shù)據(jù)錄入界面

1.4 數(shù)據(jù)校對

校對已錄入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性。

完成以上四部分工作，含有40個防腐劑數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫便構(gòu)建完成。每個數(shù)據(jù)域都可作為提問信息的查詢?nèi)肟?，可獲得對應(yīng)的檢索結(jié)果。圖4是防腐劑數(shù)據(jù)庫第40條記錄的數(shù)據(jù)界面。

圖4 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)顯示界面

圖4中的信息顯示，這個防腐劑的中文名稱是乙氧基喹，CAS號為 91-53-2，CNS號為 17.010，國際系統(tǒng)編號和FEMA都沒有對應(yīng)的編號。急性毒性的實驗值是2420 mg/kg，屬低毒；AMES實驗值是陰性；致癌毒性沒有實驗報道。急性毒性的預(yù)測值是4.46，屬低毒；AMES預(yù)測值是陰性；致癌毒性預(yù)測值是陽性。

2 農(nóng)藥代謝數(shù)據(jù)庫

農(nóng)藥是指用于預(yù)防、控制危害農(nóng)業(yè)、林業(yè)的病、蟲、草、鼠和其他有害生物以及有目的地調(diào)節(jié)植物、昆蟲生長的化學(xué)合成或者來源于生物、其他天然物質(zhì)的一種物質(zhì)或者幾種物質(zhì)的混合物及其制劑[5]。

農(nóng)藥用于治理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的病蟲害。在實際使用時，農(nóng)藥將有一部分留存于土壤、水源、大氣以及農(nóng)作物中。這些農(nóng)藥將因受到陽光、溫度和微生物的影響而發(fā)生變化，由于這些變化，原來的農(nóng)藥會變成其他的化學(xué)品。農(nóng)藥的變化過程被稱為農(nóng)藥的代謝過程，而代謝過程實際上是一個化學(xué)反應(yīng)過程。

農(nóng)藥代謝數(shù)據(jù)庫是收錄農(nóng)藥及對應(yīng)的代謝過程信息，并具有對應(yīng)檢索功能的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

用CISOC-ChIMS系統(tǒng)建立農(nóng)藥代謝數(shù)據(jù)庫的工作流程比用ISIS/BASE簡單，不需要定義數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具體流程如圖5所示。

圖5 建立農(nóng)藥代謝數(shù)據(jù)庫的工作流程（CISOC-ChIMS）

2.1 數(shù)據(jù)采集、整理

從文獻和手冊中提取出農(nóng)藥的代謝信息，并整合成一張代謝過程圖。

2.2 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)錄入

在CISOC-ChIMS運行時，輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)錄入界面如圖6所示。數(shù)據(jù)錄入步驟：（1）在記錄添加區(qū)域添加一條記錄；（2）雙擊該添加的記錄，即可在數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)域輸入數(shù)據(jù)。輸入方式與word文檔的數(shù)據(jù)輸入相同。

圖6 添加記錄和錄入數(shù)據(jù)界面

2.3 數(shù)據(jù)校對

校對已錄入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性。采用CISOC-ChIMS系統(tǒng)建立農(nóng)藥代謝數(shù)據(jù)庫具有文本和化學(xué)結(jié)構(gòu)檢索功能，該系統(tǒng)的中文處理性能比ISIS/BASE更好。

3 結(jié)論

在本期講座中，主要介紹了分別用ISIS/BASE和CISOC-ChIMS系統(tǒng)建立防腐劑數(shù)據(jù)庫和農(nóng)藥代謝數(shù)據(jù)庫的工作流程，兩個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都具有化學(xué)結(jié)構(gòu)檢索和文字檢索功能。ISIS/BASE管理系統(tǒng)適用于建立數(shù)據(jù)域明確的數(shù)據(jù)庫，CISOC-ChIMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)適用于建立中文信息較多的化學(xué)數(shù)據(jù)庫。