李小波， 樊 琛， 龍立梅， 李 柰， 曹學(xué)麗，*， 李雪帆， 牛曉峰， 賈 平

（1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/食品質(zhì)量與安全北京實驗室，北京 100048；2.太原六味齋實業(yè)有限公司，山西太原 030401）

山黧豆中β-ODAP及其他氨基酸的提取和HPLC分析

李小波1， 樊 琛1， 龍立梅1， 李 柰1， 曹學(xué)麗1，*， 李雪帆2， 牛曉峰2， 賈 平2

（1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/食品質(zhì)量與安全北京實驗室，北京 100048；2.太原六味齋實業(yè)有限公司，山西太原 030401）

利用氯甲酸對硝基卞酯（PNZ-Cl）作為柱前衍生化試劑，建立了山黧豆中神經(jīng)毒素β-N-草?；?L-α，β-二氨基丙酸（β-N-oxalyl-α，β-diaminopropionic，β-ODAP）及其他游離氨基酸的同時分析法。HPLC法為色譜柱Ultimate XB-C18，流動相乙腈和乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH值=4.6），梯度洗脫程序0～5 minφ（乙腈）25%，5～30 minφ（乙腈）25%～90%，流速0.8 mL/min，柱溫30℃，檢測波長300 nm。利用該方法對山黧豆中β-ODAP及其他游離氨基酸的提取條件中乙醇體積分數(shù)、山黧豆粉的質(zhì)量濃度（ρ（山黧豆粉））、提取溫度等進行了優(yōu)化。結(jié)果表明，在φ（乙醇）為10%，ρ（山黧豆粉）為0.025 g/mL，提取溫度為60℃時，提取效率較高。

山黧豆；β-N-草?；?L-α，β-二氨基丙酸；氨基酸

山黧豆（Lathyrus sativus Linn.），又名馬牙豆、家山黧豆、山棱豆、栽培香豌豆，木蘭綱（Magnoliopsida）薔薇亞綱（Rosidae）豆目（Fabales）蝶形花科（Fabaceae）野豌豆族（Trib.Vicieae）山黧豆屬（Lathyrus），一年生作物［1-3］。由于其具有耐寒、抗旱、抗蟲害、固氮肥沃土壤以及低成本高產(chǎn)的特性，在我國東北、西北、華北等地區(qū)大面積種植［4］。山黧豆籽實中含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸，但也含有一種非蛋白質(zhì)氨基酸，這種氨基酸含兩種同分異構(gòu)體，一種是β-N-草酰基-L-α，β-二氨基丙酸（β-N-oxalyl-α，β-diaminopropionic，β-ODAP），是一種神經(jīng)毒素，長期食用可引起下肢癱瘓，稱為山黧豆中毒［5-8］，由于這種氨基酸的存在妨礙了山黧豆的推廣和種植；另一種是α-N-草?；?L-α，β-二氨基丙（α-N-oxalyl-α，β-diaminopropionic，α-ODAP），無毒性［9-10］。研究報道，β-ODAP在種子中的含量變異很大，所以人們一直致力于選育低毒或無毒品種，因而神經(jīng)毒素β-ODAP含量分析方法頗受關(guān)注［11］。鑒于此，本工作擬利用β-ODAP與其他游離氨基酸性質(zhì)相近的特點，應(yīng)用柱前衍生化高效液相色譜-紫外檢測法（HPLC-UV）進行定性和定量分析，為山黧豆這一新型食物資源的進一步研究開發(fā)提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山黧豆，山西太原六味齋實業(yè)有限公司；β-ODAP標(biāo)樣（純度＞98%），成都瑞芬思生物科技有限公司；氨基酸混合標(biāo)樣（純度＞99%）和對硝基氯甲酸芐酯（4-nitrobenzyl chloroformate，PNZ-Cl），美國Sigma公司；甲醇、乙腈均為色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

Agilent 1100型高效液相色譜系統(tǒng)（配有可變波長紫外檢測器和Rev.A.09.03色譜工作站），美國安捷倫科技有限公司；超純泵機，北京德泉興業(yè)商貿(mào)有限公司；PHS-3D型pH計，上海三信儀表廠；溶劑過濾器，北京江?？苾x科技有限公司；KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；SHB-B95型循環(huán)水式多用途真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；分析天平，Sartorius公司；4K15型離心機，美國Sigma公司；F500AG型高速多功能粉碎機，北京匯海科儀儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

根據(jù)參數(shù)文獻［12］進行樣品前處理。將山黧豆磨碎，過40目篩。準(zhǔn)確稱取1 g山黧豆粉，加入40 mL提取溶劑，φ（乙醇）為10%，控制提取溫度為60℃，ρ（山黧豆粉）=0.025 g/mL（m（山黧豆粉）∶V（提取溶劑）=1 g∶40 mL），超聲波處理1 h，靜置一晚，在4 000 r/min離心15 min，取上清提取液，將提取液保存于4℃。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品衍生化

吸取25 μL 17種氨基酸混合標(biāo)樣溶液，25 μL ρ（β-ODAP）=0.5 mg/mL標(biāo)樣溶液，加入200 μLc（NaHCO3）=0.5 mol/L，200 μLc（PNZ-Cl）=5 mmol/L，超聲2 min，過0.45 μm濾膜并進樣。

取上清提取液200 μL，加入200 μLc（NaHCO3）=0.5 mol/L，200 μLc（PNZ-Cl）=5 mmol/L，超聲2 min，過0.45 μm濾膜并進樣。

1.3.3 色譜條件的優(yōu)化［13-15］

分別考察流動相梯度洗脫條件，乙酸-乙酸鈉緩沖溶液pH值、柱溫、流動相流速等液相色譜條件對β-ODAP及其他17種氨基酸的分離效果的影響。

1.3.4 樣品提取條件的優(yōu)化

1.3.4.1 乙醇體積分數(shù)

取5支試管，分別加入1 g山黧豆粉，按φ（乙醇）分別為10%，30%，50%，70%，90%，加入10 mL提取溶劑，在100 W功率下超聲1 h，常溫靜置一晚，在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清提取液，分別衍生化處理，分析，每個樣品做三次平行實驗。

1.3.4.2 山黧豆粉質(zhì)量濃度

取6支試管，分別加入1 g山黧豆粉，φ（乙醇）為10%，按ρ（山黧豆粉）為0.10，0.05，0.03，0.025，0.02，0.017 g/mL加入10 mL提取溶劑，在100 W功率下超聲1 h，常溫靜置一晚，在4 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清提取液，分別衍生化處理，分析，每個樣品做三次平行實驗。

1.3.4.3 提取溫度

取5支試管，分別加入1 g山黧豆粉，φ（乙醇）為10%，按ρ（山黧豆粉）=0.10 g/mL加入10 mL提取溶劑，在100 W功率下超聲1 h，在水浴溫度分別為30，40，50，60，70℃條件下提取2 h，靜置一晚，在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清提取液，分別衍生化處理，分析，每個樣品做三次平行實驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 衍生化條件的選擇

目前用于HPLC分析的柱前衍生化試劑主要有9-芴基甲基-氯甲酸酯（9-fluorenylmethyl chloroformate，F(xiàn)MOC）［16］、異硫氰酸苯酯（phenyl isothiocyanate，PITC）［17］、2，4-二硝基氟苯（2，4-dinitrofluorobenzene，F(xiàn)DNB）［18］、6-氨基喹啉-N-羥基丁二酰亞胺氨基甲酸酯（6-aminoquinoly-N-hydroxysuccinimidy carbamate，AQC）［19］以及丹磺酰氯（dansyl chloride，Dansyl-Cl）等［20］。但這些衍生化試劑均需要精確控制多種反應(yīng)條件，衍生化操作復(fù)雜，衍生化時間長，衍生化后的產(chǎn)物不穩(wěn)定。由于PNZ-Cl是一種定量檢測生物胺和非蛋白質(zhì)氨基酸的穩(wěn)定的衍生化試劑。衍生化反應(yīng)完成在超聲條件和適宜的溫度下只需6 min，與之前的柱前衍生化提取方法相比，這種方法快速、簡便，測定結(jié)果準(zhǔn)確，衍生產(chǎn)物一定時間內(nèi)穩(wěn)定，可連續(xù)測定［21］。

2.2 色譜條件的優(yōu)化

較佳色譜條件是色譜柱為Ultimate XB-C18（4.6 mm×150 mm，5 μm），流動相乙腈和乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH值=4.6），梯度洗脫程序0～5 min φ（乙腈）25%，5～30 min φ（乙腈）25%～90%，流速0.8 mL/min，柱溫30℃，檢測波長300 nm。

2.3 樣品提取條件的優(yōu)化

由于β-ODAP及其他游離氨基酸的提取含量與峰面積呈正相關(guān)，所以可以用峰面積大小來表示其提取效率高低。

2.3.1 乙醇體積分數(shù)對β-ODAP及氨基酸提取效率的影響

取5支試管，分別加入1 g山黧豆粉，按φ（乙醇）分別為10%，30%，50%，70%，90%，加入10 mL提取溶劑，在100 W功率下超聲1 h，常溫靜置一晚，在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清提取液，分別衍生化處理，分析，每個樣品做三次平行實驗。比較不同的乙醇體積分數(shù)下β-ODAP及氨基酸的提取效率，結(jié)果見圖1。

圖1 乙醇體積分數(shù)對β-ODAP及其他游離氨基酸提取效率的影響Fig.1 Effects of ethanol concentration on extraction yield of β-ODAP and other free amino acids

由圖1可以看出，當(dāng)φ（乙醇）為10%時，山黧豆中的β-ODAP與其他游離氨基酸的提取率達到較高。

2.3.2 山黧豆粉質(zhì)量濃度對β-ODAP及氨基酸提取效率的影響

取6支試管，分別加入1 g山黧豆粉，φ（乙醇）為10%，按ρ（山黧豆粉）為0.10，0.05，0.03，0.025，0.02，0.017 g/mL加入10 mL提取溶劑，在100 W功率下超聲1h，常溫靜置一晚，在4000r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清提取液，分別衍生化處理，分析，每個樣品做三次平行實驗。比較不同的山黧豆粉質(zhì)量濃度下β-ODAP及氨基酸的提取效率，結(jié)果見圖2。

圖2 山黧豆粉質(zhì)量濃度對β-ODAP及其他游離氨基酸提取效率的影響Fig.2 Effects of material concentration on extraction yield of β-ODAP and other free amino acids

由圖2可以看出，當(dāng)ρ（山黧豆粉）為0.025 g/mL時，山黧豆中的β-ODAP與其他游離氨基酸的提取率達到較高，再減小質(zhì)量濃度，提取率不再變化。

2.3.3 提取溫度對β-ODAP及氨基酸提取效率的影響

取5支試管，分別加入1 g山黧豆粉，φ（乙醇）為10%，按ρ（山黧豆粉）=0.10 g/mL加入10 mL提取溶劑，在100 W功率下超聲1 h，在水浴溫度分別為30，40，50，60，70℃條件下提取2 h，靜置一晚，在4000 r/min轉(zhuǎn)速下離心15 min，取上清提取液，分別衍生化處理，分析，每個樣品做三次平行實驗。比較不同提取溫度下的β-ODAP及氨基酸的提取效率，結(jié)果見圖3。

圖3 提取溫度對β-ODAP及其他游離氨基酸提取效率的影響Fig.3 Effects of extraction temperature on extraction yield of β-ODAP and other free amino acids

由圖3可以看出，當(dāng)提取溫度為60℃時，山黧豆中的β-ODAP與其他游離氨基酸的提取率達到較高，再增加提取溫度，其提取率開始下降。

2.4 樣品定性及定量分析檢測

2.4.1 標(biāo)樣及樣品圖譜分析

β-ODAP與17種氨基酸混合標(biāo)樣的色譜圖見圖4a。實驗確定較佳提取條件為φ（乙醇）為10%，ρ（山黧豆粉）為0.025 g/mL，提取溫度為60℃。在此提取條件下，對山黧豆中的β-ODAP及其他游離氨基酸進行HPLC分析，見圖4b。定性分析結(jié)果表明山黧豆中明顯含有包括β-ODAP在內(nèi)的16種游離氨基酸，包括β-ODAP、天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、精氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、酪氨酸、纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、賴氨酸。但仍存在未解決的問題，即天冬氨酸和谷氨酸，苯丙氨酸和異亮氨酸沒有達到完全分離，所以后面定量分析工作中，將未分開的氨基酸放在一起進行定量分析。

2.4.2 β-ODAP和17種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)曲線及結(jié)果計算

用β-ODAP和17種氨基酸的濃度與色譜峰面積回歸得到工作曲線方程，見表1。實驗表明，在實驗濃度范圍內(nèi)，呈現(xiàn)很好的線性。由氨基酸標(biāo)樣與山黧豆樣品的β-ODAP及17種氨基酸衍生物的HPLC色譜圖對比可以看出，山黧豆中明顯含有包括β-ODAP在內(nèi)的16種游離氨基酸。由標(biāo)準(zhǔn)曲線求出各種山黧豆中氨基酸的質(zhì)量比，見表1。

圖4 β-ODAP及17種氨基酸混合標(biāo)樣和較佳提取條件下山黧豆樣品氨基酸衍生物的HPLCFig.4 HPLC chromatogram of standard mixture of β-ODAP and 17amino acids derivatized with PNZ-Cl and PNZ-derivatived amino acids from Lathyrus sativus Linn.under optimized conditions

表1 β-ODAP和其他17種游離氨基酸的工作曲線及質(zhì)量比Tab.1 Calibration curves data and contents of β-ODAP and 17 free amino acids

定量分析結(jié)果表明山黧豆中β-ODAP的質(zhì)量比為0.169 mg/g，16種游離氨基酸中必需氨基酸有6種，分別為蘇氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸和賴氨酸，其中蘇氨酸和纈氨酸含量都相對較高，均大于0.2 mg/g。非必需氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、精氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、酪氨酸。其中天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸的質(zhì)量比相對較高，均大于0.2 mg/g。

3 結(jié) 論

本文利用對硝基氯甲酸卞酯（PNZ-Cl）作為柱前衍生化試劑，建立了山黧豆中神經(jīng)毒素β-N-草酰基-L-α，β-二氨基丙酸（β-N-oxalyl-α，β-diaminopropionic，β-ODAP）及其他游離氨基酸的高效液相色譜檢測方法。較佳色譜條件是色譜柱為Ultimate XBC18（4.6 mm×150 mm，5 μm），流動相乙腈和乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH值=4.6），梯度洗脫程序0～5 min φ（乙腈）25%，5～30 min φ（乙腈）25%～90%，流速0.8 mL/min，柱溫30℃，檢測波長300 nm。該方法快速、簡便，在普通的實驗室即可實現(xiàn)。本文還比較了φ（乙醇）、ρ（山黧豆粉）和提取溫度對提取效率的影響。結(jié)果表明：在φ（乙醇）為10%，ρ（山黧豆粉）為0.025 g/mL，提取溫度為60℃時，提取效率較高。

該方法可以實現(xiàn)對山黧豆中包括β-ODAP在內(nèi)的16種游離氨基酸的分析測定，但仍存在未解決的問題，即天冬氨酸和谷氨酸，苯丙氨酸和異亮氨酸沒有達到完全分離。定量分析結(jié)果也顯示，山黧豆中β-ODAP的質(zhì)量比為0.168 mg/g，必需氨基酸如蘇氨酸和纈氨酸質(zhì)量比都相對較高，均大于0.2 mg/g。非必需氨基酸如天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸的質(zhì)量比相對較高，均大于0.2 mg/g。本文的研究結(jié)果可進一步為山黧豆的開發(fā)利用提供實驗依據(jù)。另外，在此基礎(chǔ)上，針對山黧豆的去毒及蛋白質(zhì)等營養(yǎng)學(xué)價值還需進一步研究和探討。

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Extraction and HPLC Analysis of β-ODAP and Other Amino Acids in Lathyrus Sativus

LI Xiaobo1， FAN Chen1， LONG Limei1， LI Nai1， CAO Xueli1，*，
LI Xuefan2， NIU Xiaofeng2， JIA Ping2
（1.School of Food and Chemical Engineering/Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients/Beijing Key Lab of Food Quality and Safety，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China；2.Taiyuan Liuweizhai Industry Co.Ltd.，Taiyuan 030401，China）

An high performance liquid chromatographic（HPLC）method was developed to analyze neurotoxin β-N-oxalyl-α，β-diaminopropionic acid（β-ODAP），and other free amino acids in Lathyrus sativus Linn.by precolumn derivatization with para-nitro-benzyloxycarbonyl chloride（PNZ-Cl）.The chromatography conditions were as followed：column of Ultimate XB-C18，acetonitrile and sodium acetate as the mobile phase，gradient elution procedure being 0-5 min φ（acetonitrile）25%，5-30 min φ（acetonitrile）25%-90%，and flow rate 0.8 mL/min，the colum thermostated at 30℃，and detecting wavelength 300 nm.The extraction conditions，such as the ethanol concentration，raw material concentration，and extraction temperature，were optimized using this analytical method.The results showed that higher extraction yield of β-ODAP and other free amino acids was obtained under the conditions of 10%（V∶V）ethanol，material concentration of 0.025 g/mL，and extraction temperature 60℃.

Lathyrus sativus；β-ODAP；amino acids

李 寧）

TS207.3

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.02.008

2095-6002（2015）02-0042-06

李小波，樊琛，龍立梅，等.山黧豆中β-ODAP及其他氨基酸的提取和HPLC分析［J］.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報，2015，33（2）：42-47.

LI Xiaobo，F(xiàn)AN Chen，LONG Limei，et al.Extraction and HPLC analysis of β-ODAP and other amino acids in Lathyrus Sativus［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（2）：42-47.

2014-09-12

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201303069-04）；北京工商大學(xué)研究生科研學(xué)術(shù)創(chuàng)新基金項目。

李小波，女，碩士研究生，研究方向為生物分離工程；

*曹學(xué)麗，女，教授，博士，主要從事生物分離和分析方面的研究。

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