用 CE-ESI-MS 快速篩查食品中的氨基酸

摘要

      在食品工業中，要測定氨基酸來預測產品味道趨勢、監測發酵過程，并評估最終產品的質量。雖然氨基酸最常用的分析方法是柱前或柱后衍生化的 HPLC，毛細管電泳與電噴霧質譜的聯用 (CE-ESI-MS) 非常適合于快速篩查復雜基質中含量在低水平 mg/L 級的游離氨基酸。

實驗部分

      CE-ESI-MS 分析采用安捷倫毛細管電泳儀系統配以CE-MS 毛細管卡盒，連接到配以電噴霧離子源和用于 CE-MS 的正交霧化器的安捷倫 1100 LC/MSD。安捷倫的化學工作站軟件用于儀器控制。方法參數見圖1。新的毛細管用運行緩沖液沖洗 20 min。

      包含 17 種氨基酸的標樣 (2.5 mmol/L 的 0.1 N HCl溶液，半胱氨酸為 1.25 mmol/L，不含甘氨酸) 購自美國 Pierce 公司。天冬氨酸和色氨酸購自日本 Wako公司（日本，大阪），用 0.1 N NaOH 配制，濃度為2.5 mmol/L。氨基酸標樣混合后用去離子水稀釋到最終濃度 250 µmol/L (半胱氨酸為 125 µmol/L)。

      樣品制備簡單，包括用去離子水稀釋，然后用截止分子量為 30 kDa 的過濾器過濾以除去多肽和蛋白質。

條件

樣品：醬油，1:100 稀釋并經超濾
進樣：3 s @ 50 mbar
毛細管：熔融石英毛細管 L= 100 cm,
50 µm 內徑
緩沖液：1 M 甲酸
電壓：30 kV
溫度：20 ºC
預處理：用緩沖液在 1 bar 壓力下沖洗 4 min
鞘液體：5 mM 乙酸銨，溶劑為 50% 的甲醇
水溶液，10 µL/min
霧化氣：氮氣，10 psi
干燥氣：氮氣，10 L/min, 300 ° C
數據采集：正模式，毛細管電壓 -4 kV,
碎裂器電壓 70 V
掃描范圍：50 – 350 m/z


結果

      建立了采用 CE-ESI-MS 快速分析氨基酸的優化方法。使用 pH 值低于被分析物等電點 (< 2.77) 的電解質能夠以正的分子離子形式同時測定堿性和酸性氨基酸。在本研究中未觀察到半胱氨酸的離子 m/z 122。但是，m/z 241 離子代表半胱氨酸-半胱氨酸，提示其由于暴露于空氣而導致了氧化。

      當分析含有 19 種氨基酸的標樣時，在 10–500 µmol/L范圍內是線性的。堿性氨基酸的檢測限為 0.3 - 1.1µmol/L，酸性氨基酸的檢測限為 6 – 11 µmol/L。遷移時間的重現性 < 1.2 % RSD (n = 8)，峰面積的 RSD為 2.0 – 4.7 % (Met 除外，它由于被氧化而使峰面積減小)。

      食品中氨基酸的分析很重要。監測氨基酸有助于跟蹤發酵代謝產物，可用于預測產品味道趨勢。圖 1 是CE-ESI-MS 分析醬油的結果。除了氨基酸外，醬油還含有大量含氨基的有機化合物。使用衍生化方法會導致非常復雜的分離。本文不用衍生化，可以得到很清晰的提取離子圖，能在 13 min 內檢測出氨基酸。遷移時間的重現性 RSD < 0.4 % (n = 5)。峰面積的重現性為 RSD1.1–6.0 %，蛋氨酸除外。該方法已經用于啤酒和米酒中氨基酸的分析。

儀器

•   安捷倫毛細管電泳系統
•   安捷倫的 CE-MS 連接裝置工具包
•   安捷倫 1100 系列 LC/MSD 模組，配有 API 電噴霧離子源
•   安捷倫 CE-ESI-MS 霧化器套件
•   安捷倫化學工作站和 CE-MS 加載軟件