蛋白质和氨基酸是生物体的重要组成部分,它们在动植物的生长、发育、代谢和生理功能中发挥着关键作用。在动植物理化检测中,蛋白质及氨基酸的检测具有以下几个方面的价值:
营养价值评估
蛋白质是生命的物质基础,是构成生物体细胞组织的重要成分。通过检测植物各部分中蛋白质的含量,可以评估其营养价值,这对于食品和饲料的质量控制尤为重要。
品种改良和育种
蛋白质含量的测定可以帮助农业生产者选择优良品种,进行品种改良和育种工作。不同作物的蛋白质含量水平不同,通过检测可以筛选出具有高蛋白质含量的品种,从而提高作物的产量和品质。
生长条件优化
植物在不同的生长阶段对氮的吸收和利用不同,蛋白质的含量也随之变化。通过检测可以了解植物对氮的需求量,从而优化肥料使用和灌溉条件,提高作物的生长效率。
食品加工和质量控制
在食品加工过程中,蛋白质的含量和质量直接影响产品的口感、色泽和营养价值。通过检测可以确保食品加工过程中蛋白质的稳定性,保证产品质量。
疾病诊断和预防
蛋白质和氨基酸的异常变化往往与某些疾病的发生有关。通过检测可以早期发现潜在的健康问题,为疾病的诊断和预防提供科学依据。
检测指标
指标 |
方法 |
标准 |
样品 |
用量/g |
|
蛋 白 |
可溶性蛋白 |
考马斯亮蓝比色法 |
王学奎《植物生理生化试验原理和技术》 |
鲜样/烘干样 |
0.4 |
粗蛋白 |
元素分析仪法 |
蔡红燕.利用元素分析仪测定面粉中粗蛋白方法的研究 |
烘干样 |
0.4 |
|
贮藏蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白) |
考马斯亮蓝比色法 |
田纪春《谷物品质测试理论与方法》 |
烘干样 |
2 |
|
清蛋白(单测) |
考马斯亮蓝比色法 |
田纪春《谷物品质测试理论与方法》 |
烘干样 |
2 |
|
球蛋白(单测) |
考马斯亮蓝比色法 |
田纪春《谷物品质测试理论与方法》 |
烘干样 |
2 |
|
醇溶蛋白(单测) |
考马斯亮蓝比色法 |
田纪春《谷物品质测试理论与方法》 |
烘干样 |
2 |
|
谷蛋白(单测) |
考马斯亮蓝比色法 |
田纪春《谷物品质测试理论与方法》 |
烘干样 |
2 |
|
氨 基 酸 |
脯氨酸 |
茚三酮比色法 |
王学奎《植物生理生化试验原理和技术》 |
鲜样/烘干样 |
0.4 |
游离氨基酸总量 |
茚三酮比色法 |
李合生《植物生理生化实验原理和技术》 |
鲜样/烘干样 |
0.4 |
|
水解氨基酸组分 |
高效液相色谱法 |
付迪,沈艳红,宛燕飞,张力,徐志珍,张文清,夏玮.OPA-FMOC在线柱前衍生化HPLC法测定甘露聚糖肽中氨基酸组成及含量 |
鲜样/烘干样 |
0.5 |
|
液质联用 |
赵文琦,夏菲,第五文博等.5种高山蔬菜的氨基酸含量分析及营养评价 |
鲜样/烘干样 |
0.5 |
||
游离氨基酸组分 |
高效液相色谱法 |
卫阳飞,宋海,岳国仁,张宏曦,李彩霞.6种葡萄籽中水解氨基酸和游离氨基酸含量测定及比较[J].食品与机械,2018,34(09):77-82. |
鲜样/烘干样 |
0.5 |
|
液质联用 |
赵文琦,夏菲,第五文博等.5种高山蔬菜的氨基酸含量分析及营养评价 |
鲜样/烘干样 |
0.5 |
||
γ-氨基丁酸 |
高效液相色谱法 |
NY/T 2890-2016 稻米中γ-氨基丁酸的测定 高效液相色谱法 |
鲜样/烘干样 |
0.5 |
|
瓜氨酸 |
比色法 |
马燕萍,赖逸云,应泉盛,方春英,郑佳雯,朱祝军,何勇. |
鲜样 |
20 |
|
高效液相色谱法 |
刘文,陈文秋,潘健等.天花粉中瓜氨酸与γ-氨基丁酸的含量测定 |
鲜样 |
5 |
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麦角硫因 |
高效液相色谱法 |
12株侧耳属食用菌菌丝中主要营养成分分析 |
鲜样/烘干样 |
2 |
样品采集
1. 样品类型
植物样品:可以是叶片、种子、果实、根系等不同部位,具体取决于检测目的。
动物样品:包括肌肉组织(肉类)、血液、乳制品、蛋类等,同样根据检测需求选择。
2. 采样工具与容器
使用干净、无菌的采样工具,如一次性手套、剪刀、镊子等,避免污染。
样品应放入预先标记好的无菌容器中,如自封袋、离心管或玻璃瓶。容器需干燥、清洁,最好为一次性使用,以减少交叉污染的风险。
3. 样品处理
快速冷冻:对于需要保持蛋白质活性或减少降解的样品,采集后应立即放入液氮或干冰中快速冷冻,然后转移至-80°C冰箱长期保存。
防腐剂添加:某些情况下,可向样品中加入少量防腐剂,如甲醛溶液(注意使用安全),但需谨慎使用,因为这可能影响后续的分析结果。
干燥保存:对于一些稳定性较高的样品,可以通过自然风干或使用干燥器进行干燥,然后密封保存。
4. 样品量
确保采集足够量的样品,一般建议至少5克以上,以便进行重复检测或后续的实验需求。
5. 样品标识
每个样品都应有清晰的标识,包括样品名称、采集日期、采集地点、采集人等信息,以便于追溯和管理。
6. 安全与伦理
在采集动物样品时,应遵循动物福利原则,确保操作过程中动物不受不必要的痛苦。
对于含有潜在病原体的样品,如某些动物组织,应采取适当的安全防护措施,遵守实验室安全规定。
7. 快速送检
尽快将样品送至实验室进行检测,尤其是对于需要保持新鲜度的样品,避免长时间存放导致蛋白质变性或氨基酸降解。
如何避免样品在储存过程中发生蛋白质变性或氨基酸降解
控制温度:低温条件下,蛋白质降解的速率降低,可以有效避免蛋白质发生变性。在-80℃甚至更低的温度下,蛋白质的保存时间更久。
选择合适的保存溶液:蛋白质保存的溶液应该不与蛋白质发生作用,以保证蛋白质的空间结构完整性。常用的保护剂包括甘油或DMSO(二甲基亚砜)。
避免化学和物理因素的影响:避免使用能够引起蛋白质变性的化学试剂,如强酸、强碱、重金属盐、尿素、乙醇、丙酮等。同时,避免加热、紫外线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等物理因素的影响。
使用冻干技术:对于难以在低温下稳定保存的蛋白质,可以采用冻干技术,将蛋白质样品转化为固态,减少水分含量,延长保存时间。
样品前处理
1. 样品破碎/匀浆
植物样品:使用研磨器或匀浆机将样品磨碎成粉末或浆状,有时会加入石英砂或玻璃珠以助于细胞壁的破碎。
动物样品:肌肉组织等硬质样品可以先冷冻硬化再切碎,随后在液氮下进一步研磨;血液或细胞悬液可以直接进行匀浆。
2. 蛋白质提取
提取缓冲液:选择适合的缓冲液,如磷酸盐缓冲液(PBS)、Tris-HCl缓冲液等,根据样品类型调整pH值和离子强度,以保证蛋白质的稳定性和溶解性。
抑制剂添加:为了防止蛋白酶的活性,通常会在提取缓冲液中加入蛋白酶抑制剂,如PMSF(苯甲基磺酰氟)或EDTA。
提取过程:将样品与提取缓冲液混合,通过振荡、超声波等方式加速蛋白质的溶解,必要时可通过离心去除不溶性颗粒。
3. 蛋白质定量
在进行进一步的分析之前,通常需要进行蛋白质定量,以确保后续实验中蛋白质浓度的准确性和一致性。常用的蛋白质定量方法有BCA法、Bradford法等。
4. 蛋白质消化
酶解:对于蛋白质检测,常使用胰蛋白酶等蛋白酶将蛋白质消化成小肽段,便于后续的质谱分析。
还原与烷基化:在某些情况下,需要先通过β-巯基乙醇等试剂还原二硫键,再用碘乙酰胺等试剂进行烷基化,以保护半胱氨酸残基。
5. 氨基酸衍生化
对于氨基酸检测,样品中的游离氨基酸或消化后的肽段需经过衍生化处理,使其荧光或吸收性质改变,以提高检测的灵敏度。
6. 样品净化与浓缩
使用固相萃取(SPE)、凝胶过滤色谱(GFC)等技术去除样品中的杂质,通过真空浓缩或冷冻干燥等方式浓缩样品,提高待测组分的浓度。
7. 样品储存
处理完成的样品应根据后续检测的要求,在适当的条件下储存,如-80°C冰箱,以保持样品的稳定性。
在进行蛋白质和氨基酸的样品前处理时,需要注意以下几点:
·确保使用的试剂和溶剂纯净,以避免引入额外的杂质。
·在处理过程中要严格控制温度和时间,以免影响蛋白质或氨基酸的稳定性。
·对于特定的氨基酸,如色氨酸,可能需要采用碱水解,而不是酸性水解,以避免破坏。
·在进行氨基酸的衍生化处理时,要选择合适的衍生化试剂,并注意反应条件,以确保反应的完全性和产物的稳定性。
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样本要求
采集的样品,均应在短时间内进行分析检测,如不能及时分析检测的则需要进行处理和保存,一般应遵循的原则是:环境干燥、温度较低、避免光照、密封保存。
鲜样:取样后立即放入用于包装样本的铝箔或冷冻保存管(提前进行编号)并放入液氮速冻,-80℃超低温冰箱保存,足量干冰邮寄运输,避免反复冻融。
烘干样:取样后用柔软湿布擦净,不应用水冲洗。尽快晾干并将样品置于105 ℃的烘箱中烘 15min以终止样品中酶的活动。经过杀青之后,应立即降低烘箱的温度,维持在70 ~80℃,直到烘至恒重。若测定样品中金属元素的含量,应注意金属器械的污染问题,以防干扰。
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