用 CE-ESI-MS 快速筛查食品中的氨基酸

摘要

      在食品工业中，要测定氨基酸来预测产品味道趋势、监测发酵过程，并评估最终产品的质量。虽然氨基酸最常用的分析方法是柱前或柱后衍生化的 HPLC，毛细管电泳与电喷雾质谱的联用 (CE-ESI-MS) 非常适合于快速筛查复杂基质中含量在低水平 mg/L 级的游离氨基酸。

实验部分

      CE-ESI-MS 分析采用安捷伦毛细管电泳仪系统配以CE-MS 毛细管卡盒，连接到配以电喷雾离子源和用于 CE-MS 的正交雾化器的安捷伦 1100 LC/MSD。安捷伦的化学工作站软件用于仪器控制。方法参数见图1。新的毛细管用运行缓冲液冲洗 20 min。

      包含 17 种氨基酸的标样 (2.5 mmol/L 的 0.1 N HCl溶液，半胱氨酸为 1.25 mmol/L，不含甘氨酸) 购自美国 Pierce 公司。天冬氨酸和色氨酸购自日本 Wako公司（日本，大阪），用 0.1 N NaOH 配制，浓度为2.5 mmol/L。氨基酸标样混合后用去离子水稀释到最终浓度 250 µmol/L (半胱氨酸为 125 µmol/L)。

      样品制备简单，包括用去离子水稀释，然后用截止分子量为 30 kDa 的过滤器过滤以除去多肽和蛋白质。

条件

样品：酱油，1:100 稀释并经超滤
进样：3 s @ 50 mbar
毛细管：熔融石英毛细管 L= 100 cm,
50 µm 内径
缓冲液：1 M 甲酸
电压：30 kV
温度：20 ºC
预处理：用缓冲液在 1 bar 压力下冲洗 4 min
鞘液体：5 mM 乙酸铵，溶剂为 50% 的甲醇
水溶液，10 µL/min
雾化气：氮气，10 psi
干燥气：氮气，10 L/min, 300 ° C
数据采集：正模式，毛细管电压 -4 kV,
碎裂器电压 70 V
扫描范围：50 – 350 m/z


结果

      建立了采用 CE-ESI-MS 快速分析氨基酸的优化方法。使用 pH 值低于被分析物等电点 (< 2.77) 的电解质能够以正的分子离子形式同时测定碱性和酸性氨基酸。在本研究中未观察到半胱氨酸的离子 m/z 122。但是，m/z 241 离子代表半胱氨酸-半胱氨酸，提示其由于暴露于空气而导致了氧化。

      当分析含有 19 种氨基酸的标样时，在 10–500 µmol/L范围内是线性的。碱性氨基酸的检测限为 0.3 - 1.1µmol/L，酸性氨基酸的检测限为 6 – 11 µmol/L。迁移时间的重现性 < 1.2 % RSD (n = 8)，峰面积的 RSD为 2.0 – 4.7 % (Met 除外，它由于被氧化而使峰面积减小)。

      食品中氨基酸的分析很重要。监测氨基酸有助于跟踪发酵代谢产物，可用于预测产品味道趋势。图 1 是CE-ESI-MS 分析酱油的结果。除了氨基酸外，酱油还含有大量含氨基的有机化合物。使用衍生化方法会导致非常复杂的分离。本文不用衍生化，可以得到很清晰的提取离子图，能在 13 min 内检测出氨基酸。迁移时间的重现性 RSD < 0.4 % (n = 5)。峰面积的重现性为 RSD1.1–6.0 %，蛋氨酸除外。该方法已经用于啤酒和米酒中氨基酸的分析。

仪器

•   安捷伦毛细管电泳系统
•   安捷伦的 CE-MS 连接装置工具包
•   安捷伦 1100 系列 LC/MSD 模组，配有 API 电喷雾离子源
•   安捷伦 CE-ESI-MS 雾化器套件
•   安捷伦化学工作站和 CE-MS 加载软件