柱前衍生-RP-HPLC法测定蜂王幼虫冻干粉中16种氨基酸含量
李智1,祁龙凯1,林励1*,李静1,黎香梅2,邝燕珍2
(1.广州中医药大学中药学院,广东广州510006; 2.广州市宝生园股份有限公司广东广州 510224)
(1.广州中医药大学中药学院,广东广州510006; 2.广州市宝生园股份有限公司广东广州 510224)
Determination of amino acids in the frozen dry powder of queen bee larva by precolumn derivatization coupled with reversed-phase high performance liquid chromatography
Li Zhi1,Qi Long-kai1,Lin Li1*,Li Jing1,Li Xiang-mei2,Kuang Yan-zhen2
Abstract:Objective To establish a method for the determination of 16 amino acids in the frozen dry powder of queen bee larva by pre column derivatization and reversed-phase high performance liquid chromatography, and to determine the content of amino acid in the 29 batch of queen bee larva freeze dried powder by using this method. Methods Frozen dry powder of queen bee larva samples were precolumn derivatized with phenylisothiocyanate (PITC), separated using Waters Symmetry C18 chromatography column(4.6mm×250mm, 5µm), gradient elution was performed with acetonitrile-water (4:1) solution and 0.03 mmol/L sodium acetate-acetonitrile (355-15, ph=6.5), flow rate was 1.0 mL/min, wavelength was 254 nm. Results The calibration curves of 16 amino acids exhibited good linearity over the range from 0.0625 to 1.2500 mmol/L. Mean recoveries for amino acids and biogenic amines were between 94.97%and 99.50%. The limits of detection (LODs)for 16 free amino acids were in the range of 0.0005–0.0015 mmol/L, and the limits of quantification (LOQs)were 0.0075–0.0240 mmol/L. Conclusion The method is simple, convenient, accurate and stable, and it is suitable for the quantitative detection of the amino acid in the freeze-dried powder of queen bee larvae.
Key words:frozen dry powder of queen bee larva;amino acids; pre column derivatization;reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC).
蜂王幼虫又称蜂王胎,为王台里蜜蜂受精卵吸收消化工蜂分泌的新鲜蜂王浆而生长发育的幼虫,为生产蜂王浆过程中的副产品。我国是世界第一的养蜂大国,年产蜂王浆3000余吨,按平均浆虫比5:1计算,蜂王幼虫年产量可在600吨左右[1]。随着科研工作者对蜂王幼虫化学成分的研究,发现蜂王幼虫含有丰富的蛋白质,可达干重的50%左右[2],且其功效比值、生物价及蛋白质净利用率均于大豆分离蛋白一致,是一种优良的动物蛋白资源[3-4],同时其含有丰富的维生素、矿物质、生物活性酶等成分,具有极高的营养价值。大量研究证实,蜂王幼虫同时具有抗衰老[5-6]、抗氧化[7]、提高免疫力[8]、抗疲劳[9]等保健功效。蜂王幼虫因其含水量高(75%左右),营养丰富,常规加工方法由于受热时间长,产品品质较差,而低温冻干技术,可充分保存其营养成分与生物活性成分活性。
目前,蛋白质的氨基酸组成分析较多采用氨基酸分析仪测定,但氨基酸分析仪专属性强,购置费用高,限制了该技术的广泛应用,其普及程度远不及高效液相色谱仪。70年代后,随着柱前衍生与高效液相色谱技术发展,柱前衍生高效液相色谱法越来越多应用于氨基酸分析。目前常用柱前衍生试剂主要有异硫氰酸苯酯(PITC)[10]、丹磺酰氯[11]、领苯二甲醛(OPA)[12]及6-氨基喹啉-N-羟基琥珀酰亚胺基氨基甲酸酯(AQC)[13]。本研究采用PITC柱前衍生高效液相色谱法测定蜂王幼虫冻干粉中16种氨基酸的含量,为其质量控制提供一种科学的分析方法。
材料
1.1原料: 29批蜂王幼虫冻干粉(由广州市宝生园股份有限公司提供)。
1.2 试剂
异硫氰酸苯酯(PITC,纯度≥98.0%,氨基酸分析专用)、三乙胺(纯度≥98.0%,氨基酸分析专用)、无水醋酸钠(分析纯)、L-正亮氨酸(纯度≥98.0%):阿拉丁试剂有限公司;17种氨基酸混合对照品溶液:美国Sigma公司;乙腈(色谱纯):德国Merck公司;高纯氮气(纯度≥99.999%):佛山德力梅塞尔气体有限公司;浓盐酸(优级纯)、苯酚(分析纯):广州化学试剂厂;冰醋酸(色谱纯):天津科密欧化学试剂有限公司。
1.3 仪器
Waterse2695高效液相色谱仪(PDA检测器):美国Waters公司;Milli-Q Reference超纯水系统:德国默克密理博公司;TGL-18G-C高速离心机:上海安亭科学仪器厂;PHS-3C型精密pH计:上海盛磁仪器有限公司;DHG-9053A电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;XW-80A漩涡混合器:海门市其林贝尔仪器制造有限公司。
2 方法
2.1 标准工作溶液的配制
取16种氨基酸混合标准品溶液适量,分别用0.1 mol/L盐酸稀释20、15、10、5、2.5、0倍,制成混合标准系列梯度溶液。
2.2 样品酸水解
精密称取蜂王幼虫冻干粉100 mg,置于水解管中,加入6 mol/L盐酸(含1%苯酚),反复抽真空充氮气三次后,封口,110℃水解22 h,水解液置水浴锅上60 ℃挥干溶剂,残渣用适量0.1 mol/L盐酸溶解,经10000 r/min离心15 min,取上清液,用0.1 mol/L盐酸定容至25 mL,即得。
2.3 样品衍生化: 精密量取1 mL样液于5 mL具塞离心管中,分别加入2.50 mmol/L正亮氨酸溶液50 µL、14%三乙胺-乙腈溶液300 µL和1.25% PITC-乙腈200 µL,旋涡混匀器震荡1 min,室温下静置放置60 min,加入2 mL正己烷,旋涡混匀器震荡1 min后静置10 min,取下层清夜过0.22 µm有机滤膜,待测。
2.4 色谱条件
色谱柱:Waters Symmetry C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 µm);流动相A: 30 mmol/L醋酸钠溶液-乙腈(355:15,V/V),冰醋酸调PH至6.5;流动相B:乙腈-水(4:1,V/V);流速:1 mL/min;柱温:40℃;进样量:10 µL;检测波长:254 nm;梯度洗脱程序见表1。
表 1 梯度洗脱程序
Table 1 Gradient elution program
时间/min 流动相A 流动相B
0 100 0
10 92 8
20 90 10
21 80 20
40 68 32
45 0 100
2.5数据处理: 采用Excel和SPSS19.0软件对数据进行统计分析。每组样品平行测定3次,测定结果取平均值。
3 结果与分析
3.1 衍生条件优化
考察了添加100、200、300、400、500 µL不同体积的14%三乙胺-乙腈溶液对衍生反应的影响。结果显示14%三乙胺-乙腈添加量在300 µL以后,结果差异不显著,其中添加量为100 µL时,氨基酸无法衍生,该衍生反应需要在一定碱性条件下进行,若三乙胺加入量不足,则无法调整反应体系至所需碱性环境,因此14%三乙胺-乙腈溶液添加量选为300 µL。考察添加50、100、200、300、400 µL等不同体积的1.25% PITC-乙腈溶液对衍生反应的影响,结果当加入量大于200 µL时,测定结果无显著性差异,因此1.25% PITC-乙腈溶液添加量为200 µL。考察15、30、45、60、75 min等不同衍生时间对对衍生反应的影响,结果衍生60min后,结果差异不显著,因此选用60 min作为样品的衍生时间。最终衍生条件确定为加入14%三乙胺-乙腈溶液300 µL,加入1.25% PITC-乙腈溶液200 µL,混匀后反应60 min。
3.2 色谱条件优化
比较了10、20、30、40、50 mmol/L等不同浓度醋酸钠缓冲溶液(pH=6.5)-乙腈溶液(355:15)对分离效果影响,结果醋酸钠缓冲液浓度为30 mmol/L及以上时,16种氨基酸分离效果好,考虑低浓度缓冲盐对柱子损伤小,因此选用30 mmol/L醋酸钠缓冲溶液(pH=6.5)-乙腈溶液(355:15)作为流动相A。采用冰醋酸调整30 mmol/L醋酸钠缓冲溶液(pH=6.5)-乙腈溶液(355:15)的pH值,比较了4.5、5.0、6.0、6.5、7.0、7.5等不同pH值流动相对17种氨基酸分离效果影响,结果pH为6.5时,分离效果最好。在上述色谱条件下,通过对洗脱程序进行调整,可使标准品溶液与样品溶液中17种氨基酸在48 min内实现基线分离,各氨基酸之间无干扰,标准品色谱图和样品色谱图分别见图1和图2。
1-天冬氨酸、2-谷氨酸、3-丝氨酸、4-甘氨酸、5-组氨酸、6-苏氨酸、7-精氨酸、8-丙氨酸、9-脯氨酸、10-酪氨酸、11-缬氨酸、12-蛋氨酸、13-异亮氨酸、14-亮氨酸、15-苯丙氨酸、16-赖氨酸
1-aspartic acid、2-glutamic acid、3-serine、4-glycine、5-histidine、6-threonine、7-arginine、8-alanine、9-proline、10-tyrosine、11-valine、12-methionine、13-isoleucine、14-leucine、15-phenylalanine、16-lysine
图1 混合对照品高效液相色谱图
Fig 1 HPLC Chromatograms of mixed reference substance
1-天冬氨酸、2-谷氨酸、3-丝氨酸、4-甘氨酸、5-组氨酸、6-苏氨酸、7-精氨酸、8-丙氨酸、9-脯氨酸、10-酪氨酸、11-缬氨酸、12-蛋氨酸、13-异亮氨酸、14-亮氨酸、15-苯丙氨酸、16-赖氨酸
1-aspartic acid、2-glutamic acid、3-serine、4-glycine、5-histidine、6-threonine、7-arginine、8-alanine、9-proline、10-tyrosine、11-valine、12-methionine、13-isoleucine、14-leucine、15-phenylalanine、16-lysine
图2 样品高效液相色谱图 (Fig 2 HPLC Chromatograms of sample)
3.3 标准曲线、检出限、定量限测定结果
以氨基酸摩尔质量浓度为横坐标X,以峰面积与正亮氨酸峰面积比值为纵坐标Y,绘制标准曲线,得出相应线性关系,结果见表2;将标准品溶液等倍逐步稀释,衍生后进样分析,记录峰面积。当信噪比为3∶1时,得检测限(LOD);当信噪比为10∶1时,得定量限(LOQ),结果见表2。
表 2 氨基酸回归方程与线性范围
Table 2 Regression equations and linear ranges of amino acid
氨基酸 回归方程 线性范围/(mmol/L) r LOD/(mmol/L) LOQ/(mmol/L)
天冬氨酸 Y=1.4091X+0.1216 0.0625~1.2500 0.9989 0.0015 0.0150
谷氨酸 Y=1.1104X+0.0783 0.0625~1.2500 0.9984 0.0012 0.0180
丝氨酸 Y=1.2085X+0.0870 0.0625~1.2500 0.9991 0.0007 0.0085
甘氨酸 Y=1.9433X+0.0194 0.0625~1.2500 0.9997 0.0009 0.0180
组氨酸 Y=1.5525X+0.0638 0.0625~1.2500 0.9978 0.0005 0.0100
精氨酸 Y=1.5201X+0.0580 0.0625~1.2500 0.9982 0.0005 0.0125
苏氨酸 Y=1.2107X+0.1074 0.0625~1.2500 0.9993 0.0006 0.0120
丙氨酸 Y=1.4772X+0.0592 0.0625~1.2500 0.9974 0.0008 0.0136
脯氨酸 Y=2.2495X0.0036 0.0625~1.2500 0.9998 0.0006 0.0120
酪氨酸 Y=2.0886X+0.0232 0.0625~1.2500 0.9998 0.0005 0.0080
缬氨酸 Y=1.7909X+0.0739 0.0625~1.2500 0.9986 0.0006 0.0090
蛋氨酸 Y=1.6610X+0.0766 0.0625~1.2500 0.9989 0.0005 0.0080
异亮氨酸 Y=1.9422X+0.0908 0.0625~1.2500 0.9996 0.0006 0.0240
亮氨酸 Y=1.9774X+0.0381 0.0625~1.2500 0.9994 0.0006 0.0090
苯丙氨酸 Y=2.0761X+0.0240 0.0625~1.2500 0.9997 0.0005 0.0090
赖氨酸 Y=3.6626X+0.0606 0.0625~1.2500 0.9990 0.0005 0.0075
3.4 精密度和加样回收率实验结果
取混合标准品溶液,依照本实验方法,平行测定6次,结果16种氨基酸6次测定相对标准偏差(RSD)在0.62%~1.47%之间,说明仪器精密度良好。取蜂王幼虫冻干粉样品酸解液0.5 mL,分别加入0.5 mL不同浓度混合标准品溶液,平行测定6次,结果16种氨基酸平均加样回收率在94.97%~99.50%之间,RSD在1.13%~4.17%之间,表明该方法加样回收率良好,详情见表3。
表 3 加样回收率实验结果
Table 3 Results of sample recovery
氨基酸 本底值/mg 加标量/µg 测得量/µg 平均回收率/% RSD/%
1 2 3 1 2 3
天冬氨酸 0.1025 0.0832 0.0416 0.0208 0.1848 0.1429 0.1218 96.28 3.27
谷氨酸 0.1041 0.0920 0.0460 0.0230 0.1948 0.1487 0.1260 96.92 1.74
丝氨酸 0.0479 0.0657 0.0328 0.0164 0.1142 0.0796 0.0632 96.95 3.94
甘氨酸 0.0436 0.0469 0.0235 0.0117 0.0890 0.0655 0.0550 95.81 2.39
组氨酸 0.0317 0.0970 0.0485 0.0242 0.1258 0.0800 0.0542 96.53 3.45
精氨酸 0.0551 0.1089 0.0544 0.0272 0.1601 0.1081 0.0825 98.20 2.30
苏氨酸 0.0442 0.0745 0.0372 0.0186 0.1159 0.0802 0.0618 95.88 1.17
丙氨酸 0.0436 0.0557 0.0278 0.0139 0.0975 0.0701 0.0565 94.97 2.11
脯氨酸 0.0638 0.0720 0.0360 0.0180 0.1348 0.0989 0.0807 96.67 2.55
酪氨酸 0.0447 0.1132 0.0566 0.0283 0.1567 0.0998 0.0721 97.70 1.13
缬氨酸 0.0536 0.0732 0.0366 0.0183 0.1243 0.0895 0.0720 98.41 2.04
蛋氨酸 0.0190 0.0933 0.0466 0.0233 0.1105 0.0648 0.0428 99.50 2.31
异亮氨酸 0.0475 0.0820 0.0410 0.0205 0.1256 0.0869 0.0683 97.60 3.45
亮氨酸 0.0718 0.0820 0.0410 0.0205 0.1506 0.1140 0.0914 98.21 4.17
苯丙氨酸 0.0469 0.1032 0.0516 0.0258 0.1486 0.0960 0.0712 95.97 2.39
赖氨酸 0.0556 0.0914 0.0457 0.0228 0.1430 0.0991 0.0782 96.64 2.23
3.5 样品测定结果
取各批次样品,分别照本文上述方法水解、衍生、测定,计算其中所含的16种氨基酸含量。
表 4 蜂王幼虫冻干分中氨基酸含量
Table 4 The content of amino acid in the Queen bee larva freeze dried powder
样品编号 氨基酸/(mg/g)
天冬氨酸 谷氨酸 丝氨酸 甘氨酸 组氨酸** 精氨酸** 苏氨酸* 丙氨酸 脯氨酸 酪氨酸 缬氨酸*
BSY2015001 51.27 52.03 23.97 21.80 15.85 27.53 22.09 21.80 31.91 22.34 26.80
BSY2015002 55.49 59.84 25.61 24.07 15.51 28.38 22.24 23.36 34.89 23.94 29.88
BSY2015003 55.72 60.35 24.74 23.00 14.78 27.39 21.51 22.90 32.70 24.07 29.65
BSY2015004 54.79 57.54 25.19 23.57 15.48 27.78 21.98 23.02 33.67 23.46 29.61
BSY2015005 52.56 58.13 25.79 24.17 16.22 28.08 21.93 22.69 36.20 24.59 28.58
BSY2015006 53.51 54.65 24.41 21.31 15.25 27.61 22.37 22.94 29.64 22.86 27.76
BSY2015007 55.74 58.50 25.37 22.24 15.77 28.59 23.17 23.15 30.26 23.10 29.29
BSY2015008 54.62 57.32 24.89 22.20 14.59 27.45 21.74 22.56 30.59 23.87 28.96
BSY2015009 55.57 56.58 25.03 21.88 14.23 26.89 21.77 22.35 30.40 23.53 28.59
BSY2015010 57.53 61.22 25.95 22.19 14.55 27.96 22.42 23.50 29.50 23.81 29.53
BSY2015011 57.11 61.45 26.09 21.94 13.85 27.63 22.14 23.43 29.63 24.33 29.19
BSY2015012 56.34 59.78 25.65 21.78 16.34 28.35 22.94 23.48 28.59 22.94 28.53
BSY2015013 51.64 53.87 23.54 20.30 14.31 25.71 20.54 21.34 26.44 21.11 26.60
BSY2015014 56.92 59.24 25.19 21.12 13.89 25.84 26.48 22.08 28.64 23.37 27.64
桐庐保灵2014 51.98 58.95 23.00 21.50 13.93 26.49 20.64 23.02 28.42 23.22 27.81
安徽保灵2015-1 52.26 58.62 24.41 22.10 15.36 28.05 22.14 22.06 29.73 22.88 27.84
安徽保灵2015-2 55.43 59.31 24.32 21.48 13.77 26.78 21.05 21.52 27.37 23.47 29.94
QC保灵 55.09 57.02 24.53 20.15 14.02 25.94 21.08 22.44 26.18 22.34 27.25
江苏南通2015-1 54.07 54.46 23.85 20.60 13.65 25.47 20.37 21.21 26.91 21.69 27.27
江苏南通2015-2 57.01 55.94 25.09 19.08 13.65 25.96 21.63 22.11 23.70 21.24 26.09
湖北荆门2014-1 56.79 60.91 26.25 21.28 15.23 28.79 23.81 24.10 26.80 23.66 28.43
湖北荆门2014-3 54.97 59.95 24.39 20.18 13.59 26.51 21.35 22.53 26.09 22.41 26.97
湖北荆门2015-2 56.05 59.37 26.21 20.51 15.52 29.18 23.70 23.54 27.30 22.90 28.32
湖北荆门2015-3 59.97 58.35 26.21 20.49 15.67 28.39 23.28 22.97 25.22 21.91 28.90
12032901FTF 57.92 56.83 25.04 20.18 13.97 27.46 22.32 23.18 27.01 22.84 28.25
12112002FTF 54.91 55.40 24.84 20.73 14.16 27.08 21.95 23.00 28.59 22.85 27.56
13050701FTF 55.32 58.03 24.84 22.30 14.40 27.29 21.72 23.12 32.27 24.25 28.64
14071701FTF 58.23 57.02 25.04 21.44 14.32 27.52 22.14 22.37 28.84 23.55 28.62
15060701FTF 57.04 55.87 25.50 22.16 15.37 28.85 23.34 23.10 31.57 24.11 27.91
样品编号 氨基酸/(mg/g) TAA EAA NEAA EAA/TAA
(%) EAA/NEAA
(%)
蛋氨酸* 异亮氨酸* 亮氨酸* 苯丙氨酸* 赖氨酸*
BSY2015001 9.51 23.74 35.90 23.45 27.81 437.80 212.68 225.12 48.58 94.47
BSY2015002 10.16 26.77 39.89 25.32 30.35 475.70 228.50 247.20 48.03 92.44
BSY2015003 9.92 25.87 38.48 24.17 30.67 465.92 222.44 243.48 47.74 91.36
BSY2015004 10.07 26.29 39.01 24.87 30.35 466.68 225.44 241.24 48.31 93.45
BSY2015005 9.99 25.19 38.54 24.82 28.02 465.5 221.37 244.13 47.56 90.68
BSY2015006 9.85 24.11 36.71 23.12 28.57 444.67 215.35 229.32 48.43 93.91
BSY2015007 9.60 25.87 38.36 23.96 30.71 463.68 225.32 238.36 48.59 94.53
BSY2015008 9.72 25.53 38.48 24.21 30.17 456.9 220.85 236.05 48.34 93.56
BSY2015009 9.98 24.85 37.86 23.79 30.33 453.63 218.29 235.34 48.12 92.76
BSY2015010 10.37 25.87 39.10 23.91 32.21 469.62 225.92 243.70 48.11 92.70
BSY2015011 10.28 25.38 38.37 23.87 31.54 466.23 222.25 243.98 47.67 91.09
BSY2015012 9.96 25.37 38.04 23.12 31.97 463.18 224.62 238.56 48.50 94.16
BSY2015013 9.20 23.51 35.56 21.49 29.37 424.53 206.29 218.24 48.59 94.52
BSY2015014 9.37 24.57 36.50 22.91 31.22 454.98 218.42 236.56 48.01 92.33
桐庐保灵2014 9.89 25.07 37.08 22.38 33.22 446.6 216.51 230.09 48.48 94.10
安徽保灵2015-1 9.91 24.89 37.16 22.54 33.76 453.71 221.65 232.06 48.85 95.51
安徽保灵2015-2 10.34 25.18 37.19 22.51 36.06 455.72 222.82 232.90 48.89 95.67
QC保灵 9.51 24.05 36.00 21.62 23.38 430.6 202.85 227.75 47.11 89.07
江苏南通2015-1 9.68 23.69 35.74 21.71 35.83 436.2 213.41 222.79 48.92 95.79
江苏南通2015-2 9.18 22.29 34.65 20.36 33.40 431.38 207.21 224.17 48.03 92.43
湖北荆门2014-1 10.33 24.61 37.39 21.98 36.31 466.67 226.88 239.79 48.62 94.62
湖北荆门2014-3 9.53 23.63 36.08 21.31 35.09 444.58 214.06 230.52 48.15 92.86
湖北荆门2015-2 9.64 24.11 36.68 21.51 34.00 458.54 222.66 235.88 48.56 94.40
湖北荆门2015-3 10.13 24.67 36.52 21.62 36.93 461.23 226.11 235.12 49.02 96.17
12032901FTF 9.66 23.39 36.64 22.17 31.26 448.12 215.12 233.00 48.00 92.33
12112002FTF 9.47 24.07 36.95 23.36 29.94 444.86 214.54 230.32 48.23 93.15
13050701FTF 10.10 24.99 38.25 24.11 30.26 459.89 219.76 240.13 47.79 91.52
14071701FTF 9.88 25.15 38.11 23.22 31.45 456.9 220.41 236.49 48.24 93.20
15060701FTF 10.25 24.27 38.08 23.91 30.26 461.59 222.24 239.35 48.15 92.85
注:TAA为总氨基酸;EAA为必需氨基酸;NEAA为非必需氨基酸;*为必需氨基酸;**为半必需氨基酸
4 结论
4.1 采用高效液相色谱法建立了一种快速、简便分析蜂王幼虫冻干粉中16种氨基酸含量的方法,该法各氨基酸均达到基线分离,相互间无干扰,线性相关系数均≥0.9974,平均加样回收率在94.97%~99.50%,相对标准偏差(RSD)≤4.17%。该方法简便易行、准确性高、稳定性好,适于蜂王幼虫冻干粉中氨基酸定量检测。
4.2 所测29批次蜂王幼虫冻干粉不同批次样本16种氨基酸含量差异均较小,总氨基酸(TAA)含量在424.53 mg/g~475.70mg/g,必需氨基酸(EAA)含量在202.85 mg/g~228.50mg/g,非必需氨基酸(NEAA)含量在218.24mg/g~247.20mg/g,EAA/TAA在47.11%~49.02%,EAA/NEAA在89.07%~96.17%。依据FAO/WHO推荐的理想蛋白模式,优质蛋白的EAA/TAA在40%左右,EAA/NEAA在60%以上[14],提示所测蜂王幼虫冻干粉样品所含蛋白为优质蛋白质,人体必需氨基酸含量高,具有良好的营养价值。
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