沈慧（安徽三聯(lián)學(xué)院　商學(xué)院，安徽　合肥　230601）

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B-Z振蕩體系測(cè)定色氨酸

沈慧
（安徽三聯(lián)學(xué)院商學(xué)院，安徽合肥230601）

摘要：利用不同濃度的色氨酸對(duì)蘋果酸－溴酸鈉－硫酸－[CuL](ClO4)2化學(xué)振蕩反應(yīng)體系的擾動(dòng)，得到一種新的定量分析測(cè)定色氨酸的方法，其中[CuL](ClO4)2的配體L是5，7，7，12，14，14－六甲基－1，4，8，11－四氮雜環(huán)十四－4，11－二烯.研究結(jié)果表明，當(dāng)不同濃度的色氨酸加入到振蕩反應(yīng)體系時(shí)，振蕩振幅的改變值△Am與色氨酸濃度的對(duì)數(shù)值lg{[Trp]0/(mol/L)}之間呈良好的線性關(guān)系，線性范圍為3.148×10-4mol/L到1.478×10-6mol/L，相關(guān)系數(shù)r＝0.99924.

關(guān)鍵詞:化學(xué)振蕩；四氮雜大環(huán)銅配合物；色氨酸；擾動(dòng)

1　引言

蛋白質(zhì)的基本構(gòu)成單位氨基酸會(huì)參與到生物體內(nèi)的各種生理活動(dòng)及代謝.L-氨基吲哚基丙酸（L-色氨酸，TRYPTOPHAN，簡(jiǎn)稱TRP），是八種必需氨基酸之一，對(duì)動(dòng)物和人生長(zhǎng)、發(fā)育以及新陳代謝都起著非常重要的作用[1].色氨酸在一些植物蛋白中含量比較少，因此添加在食品或動(dòng)物飼料中可以大大提高植物蛋白質(zhì)的利用率（大約可以提高至50%到60%）因此色氨酸是第三大飼料添加氨基酸[2].

近期的文獻(xiàn)報(bào)道顯示色氨酸的分析測(cè)定方法主要有紫外分光光度法[3]、可見(jiàn)分光光度法[3]、熒光分光光度法[3]、電化學(xué)還原法[4]、化學(xué)發(fā)光法[5]、光密度法[6]、對(duì)二甲基氨基苯甲醛分光光度法[7]、流動(dòng)注射－化學(xué)發(fā)光法[8]、氨基酸自動(dòng)分析儀分析法[9]、無(wú)保護(hù)流體室溫?zé)夥╗10]等.

化學(xué)振蕩體系應(yīng)用于分析測(cè)定在近年來(lái)得到了進(jìn)展性的研究，某些微量及痕量的外加物種能影響到振蕩反應(yīng)的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)機(jī)理[11].近三年國(guó)內(nèi)有關(guān)B-Z化學(xué)振蕩反應(yīng)用于分析測(cè)定的報(bào)道有堿性磷酸酶[12]、S2-[13]、維生素C[14]、羅丹明B[15]、姜黃素[16]、阿司匹林[17]、抗生素[18]、羅紅霉素[19]、撲熱息痛[20]、龍膽酸[20]、8-羥基喹啉[20]、對(duì)氨基水楊酸鈉[21]、?；撬醄22]等.筆者曾利用不同濃度的酪氨酸對(duì)蘋果酸－溴酸鈉－硫酸－[CuL](ClO4)2化學(xué)振蕩反應(yīng)體系的擾動(dòng)，得到一種新的定量分析測(cè)定酪氨酸的方法[23]，在此研究基礎(chǔ)上，將該法應(yīng)用于色氨酸的測(cè)定中.

2　研究方法簡(jiǎn)介

2.1實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

2.1.1試劑

無(wú)水丙酮、無(wú)水甲醇、水合醋酸銅、無(wú)水乙二胺、無(wú)水乙醇、70%高氯酸、溴酸鈉、DL-蘋果酸（Malic acid）、95%-98%濃硫酸、L-色氨酸，以上試劑均為分析純.實(shí)驗(yàn)中使用二次蒸鎦去離子水，用濃度為95%至98%的濃硫酸配制了1.15mol/L的硫酸儲(chǔ)備液，用來(lái)配制以下溶液：1.84×10-2 mol/L的[CuL](ClO4)2溶液，0.6mol/L的溴酸鈉溶液，2.0mol/L的DL-蘋果酸溶液.

2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器及規(guī)格

數(shù)字酸度計(jì)（PHS—25B型）；恒溫磁力加熱攪拌器（85－2型）；元素分析儀；循環(huán)水式真空泵（SHZ-D型）；電化學(xué)工作站（LK 2005型）；電子分析天平（AB204-N型）；溫度指示控制儀（WMZK-01型）；自動(dòng)平衡記錄儀（XWTD-264型）；智能傅立葉紅外光譜儀（FT-IR Nexus-870 Nicolet 380型）；雙液接甘汞Hg|Hg2Cl2|Na2SO4|電極（217型）；鉑電極（213型）.

2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

為了建立最佳的分析測(cè)定條件，借鑒文獻(xiàn)23的實(shí)驗(yàn)方法，確定21℃、500r/min為測(cè)定色氨酸的實(shí)驗(yàn)溫度和攪拌速度；其中溶液濃度分別為：[蘋果酸]=0.18mol/L，[溴酸鈉]=0.0165mol/L，[[CuL](ClO4)2] =2.99×10-3mol/L，[硫酸]=1.15mol/L.

合成四氮雜大環(huán)銅配合物[CuL](ClO4)2，式中的L為5，7，7，12，14，14－六甲基－1，4，8，11－四氮雜環(huán)十四－4，11－二烯[23].控制溫度在21℃± 0.5℃，攪拌器的攪速為510r/min，調(diào)節(jié)量程為500mV的平衡走紙記錄儀，控制其走紙速度為8 mm/min，并記錄振蕩曲線.向50mL干燥燒杯中放入轉(zhuǎn)子并依次添加下述溶液：28.8mL 1.15mol/L的硫酸溶液，1.1mL 0.6mol/L的溴酸鈉溶液，3.6mL 2mol/L的蘋果酸溶液；將甘汞電極（對(duì)照電極）和鉑電極（工作電極）快速插入反應(yīng)體系中，大約10秒后快速加入6.5mL 1.84×10-2mol/L的催化劑[CuL] (ClO4)2，此時(shí)反應(yīng)體系總體積達(dá)到40mL.經(jīng)歷不到10秒的誘導(dǎo)期后，該反應(yīng)體系呈現(xiàn)出典型的B-Z化學(xué)振蕩行為且進(jìn)入穩(wěn)定的振蕩階段（圖2）.維持恒溫21℃，此時(shí)該體系中各組分的濃度為：[蘋果酸]=0.18mol/L，[溴酸鈉]=0.0165mol/L，[硫酸]=1.15 mol/L，[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3mol/L.可獲得未加入色氨酸時(shí)的完整振蕩曲線如圖3.從圖3可以看出，此振蕩共耗時(shí)3090秒，振蕩55次，平均振蕩周期為56.2秒，溶液中CuL3+的CuL2+的特征橙紅色和特征玫紅色交替出現(xiàn)，顯示出周期現(xiàn)象.經(jīng)過(guò)7個(gè)周期約390秒的振蕩后，體系基本進(jìn)入了穩(wěn)定的振蕩階段，已具備進(jìn)行微擾實(shí)驗(yàn)的條件.因此，在第八周期當(dāng)鉑電極指示電位達(dá)到最低時(shí)迅速用微量進(jìn)樣器向體系中加入某濃度的色氨酸溶液，可見(jiàn)振蕩立即停止，振幅出現(xiàn)突變，電極電位值瞬間減小，之后系統(tǒng)重新建立振蕩.觀察振蕩體系的周期及振幅發(fā)生的改變，記錄下不同濃度的色氨酸溶液對(duì)振蕩體系的干擾數(shù)據(jù).

圖1條件：[蘋果酸]=0.18M；[溴酸鈉]=0.0165 M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M；

圖2條件：[蘋果酸]=0.18M；[溴酸鈉]=0.0165 M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M.

圖1　B-Z振蕩體系的穩(wěn)定振蕩圖形

圖2　B-Z振蕩體系完整振蕩圖形

3　結(jié)論

在保持溫度、振蕩體系各組分濃度不變的前提下,以加入[CuL](ClO4)2為時(shí)間起點(diǎn)，通過(guò)使用平衡走紙記錄儀，記錄下第8周期加入不同濃度的色氨酸溶液后，振蕩體系相關(guān)參數(shù)的改變情況.

定義單次振蕩周期是Tm；振蕩振幅的改變量為△Am=A-A0，（A0和A分別是色氨酸加入后和加入前的振蕩振幅）.從圖4（[L-色氨酸]=1.72×10-5M）及圖5（[L-色氨酸]=2.2×10-4M）可以看出，加入色氨酸溶液對(duì)原有的振蕩體系產(chǎn)生了明細(xì)的干擾，并且加入的色氨酸濃度越大，引起的振幅改變量也越大.

圖3　1.72×10-5M色氨酸對(duì)振蕩體系的影響

圖4　2.20×10-4M色氨酸對(duì)振蕩體系的影響

圖3條件：[蘋果酸]=0.18M；[[CuL](ClO4)2]= 2.99×10-3M；[溴酸鈉]=0.0165M；[硫酸]=1.15M；圖4條件：[蘋果酸]=0.18M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[溴酸鈉]=0.0165M；[硫酸]=1.15M；

將色氨酸在振蕩體系中的濃度進(jìn)行常用對(duì)數(shù)的處理，把色氨酸濃度的對(duì)數(shù)lg{[Trp]0/(mol/L)}作為橫坐標(biāo)，把振幅的突變量△Am當(dāng)做縱坐標(biāo)，作圖后顯示，在色氨酸濃度從3.148×10-4mol/L到1.478× 10-6mol/L的范圍內(nèi)進(jìn)行改變時(shí)，△Am與lg{[Trp]0/ (mol/L)}呈良好的的線性關(guān)系（如圖5，式1）[23].

圖5　色氨酸濃度的對(duì)數(shù)和振幅突變量之間的線性關(guān)系

條件：[蘋果酸]=0.18M；[溴酸鈉]=0.0165M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M；

線性關(guān)系式如下：

△Am=61.25767lg{[Trp]0/(mol/L)}+35516103（1）

相關(guān)系數(shù)r＝0.99924.

保持相同的實(shí)驗(yàn)條件，利用濃度為7.44× 10-5mol/L的色氨酸溶液進(jìn)行了7次平行試驗(yàn)，測(cè)得相對(duì)平均誤差是0.34%，說(shuō)明該試驗(yàn)重現(xiàn)性較好，結(jié)果可靠.

把濃度不同的色氨酸溶液加入到蘋果酸－溴酸鈉－硫酸－[CuL](ClO4)2振蕩反應(yīng)體系里，會(huì)干擾該體系的正常振蕩并因此振蕩的振幅發(fā)生改變.加入的色氨酸濃度的對(duì)數(shù)值lg{[Trp]0/(mol/L)}與振蕩振幅的改變值△Am之間呈現(xiàn)出了良好線性關(guān)系，線性范圍為1.478×10-6mol/L到3.148×10-4mol/L.因此，可以確立一種方便、簡(jiǎn)單定量測(cè)定色氨酸的新途徑.

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收稿日期：2015年9月23日

中圖分類號(hào)：O622

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-260X（2016）01-0015-03