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OPA-FMOC柱前衍生反相高效液相测定糯米香茶叶片中的氨基酸



全 文 :糯米香茶(Strobilanthes tonkinensis Lindau)为
爵床科马蓝属植物, 是一种多年生草本植物, 叶呈
长椭圆形或阔椭圆形, 深绿色, 对生。 原产我国云
南、 广西等地, 现主要分布于云南西双版纳沟谷一
带, 以及海南省等地。 糯米香茶鲜叶香味不浓, 但
是经过加工后, 会散发出一股浓郁的糯米清香, 因
而得名糯米香茶, 也称糯米香叶。 糯米香茶不仅具
有独特的糯米香味, 清香、 可口, 是傣家待客的最
佳饮料, 又具有清凉解毒作用, 可用于治疗小儿疳
积和妇女白带等疾病 [1], 也可供调配香精, 作为酒
曲、 饼干、 冰淇淋、 点心等配料[2]。 糯米香茶自 1992
年引种至海南岛以来, 主要作为天然保健茶。 为了
深入开发糯米香茶价值, 研究工作者们在糯米香茶
生物活性、 芳香成分、 电子鼻区分其香味、 营养成
分、 挥发油等方面做了较多研究[3-5], 但在糯米香茶
不同部位叶片中氨基酸含量分析的研究却鲜见报道。
糯米香茶中含有丰富的氨基酸[5], 氨基酸在人
体食物营养中起氮平衡、 转变为糖或脂肪的作用、
并参与构成酶(如淀粉酶、 胃蛋白酶)、 激素、 部分
维生素、 生长激素等在调节生理机能、 催化代谢过程
中起着十分重要的作用, 是机体内不可缺少的重要营
养要素[6-9]。 本研究主要利用邻苯二甲醛(OPA)-9-
芴基甲氧基羰酰氯(FMOC)柱前衍生反相高效液相
色谱法, 对不同肥料处理后的糯米香茶同一部位、
筛选最优肥料处理下不同部位叶片中氨基酸的种类
及含量进行分析, 比较不同肥料处理及不同部位叶
热带作物学报 2012, 32(8): 1482-1486
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期: 2012-02-13 修回日期: 2012-07-20
基金项目: 海南省工程技术中心专项(琼科函[2010]418号)。
作者简介: 徐 飞(1982—), 女, 硕士, 研究实习员。 研究方向: 热带香辛饮料作物加工。 *通讯作者: 张翠玲, E-mail: 8888zcl@163.com。
OPA-FMOC柱前衍生反相高效液相
测定糯米香茶叶片中的氨基酸
徐 飞 1,2, 谭乐和 1,2, 陈 鹏 1,2, 朱红英 1,2, 胡荣锁 1,2, 张翠玲 1,2*
1 中国热带农业科学院香料饮料研究所, 海南万宁 571533
2 农业部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室, 海南万宁 571533
摘 要 采用邻苯二甲醛(OPA)-9-芴基甲氧基羰酰氯(FMOC)柱前衍生反相高效液相色谱法测定糯米香茶叶片
中氨基酸的含量。 测定了 5 种肥料处理下同一部位及不同部位的叶片中氨基酸含量。 结果表明: 5 种不同肥料
处理下叶片中氨基酸含量存在较大差异, 其中 605 有机肥处理下, 糯米香茶底部叶片中的氨基酸含量最高。 此
研究为糯米香茶的种植栽培及食品研究开发提供了科学依据。
关键词 糯米香茶; 氨基酸; 柱前衍生; 反相高相液相
中图分类号 O657.7 文献标识码 A
Determination of Amino Acids in Strobilanthes tonkinensis
Landau Leaves by OPA-FMOC Pre-column
Derivatization and RP-HPLC
XU Fei1,2, TAN Lehe1,2, CHEN Peng1,2, ZHU Hongying1,2
HU Rongsuo1,2, ZHANG Cuiling1,2
1 Spice and Beverage Research Institute, CATAS, Wanning, Hainan 571533, China
2 Agriculture ministry Key Laboratory of Genetic Resources use for Tropical Spice and Beverage Crops, Wanning, Hainan 571533, China
Abstract The amino acids in Strobilanthes tonkinensis Landau leaves were determined by OPA-FMOC pre-column
derivatization and RP -HPLC. The contents of the amino acids in the leaves under five kinds of fertilizer
application were determined. The results showed the contents of the amino acids in the leaves had great difference
under the five kinds of fertilizer application. The highest content of amino acids was in the bottom leaves of
Strobilanthes tonkinensis Lindau with 605 organic fertilizer treatment. The study offers a scientific basis for the
cultivation of Strobilanthes tonkinensis Landau and food research and development.
Key words Strobilanthes tonkinensis Lindau; Amino acids; Pre-column derivatization; RP-HPLC
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2012.08.029
第 8 期 徐 飞等: OPA-FMOC柱前衍生反相高效液相测定糯米香茶叶片中的氨基酸
片之间的氨基酸含量, 旨在筛选出有利于糯米香茶
中氨基酸生成的化肥种类、 糯米香茶加工采摘的叶
片最佳部位, 从而为糯米香茶的栽培种植及食品研
究开发提供一定的科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植物材料 糯米香茶于 2011年 7月采自海
南兴隆香料饮料研究所试验基地。
1.1.2 仪器与试剂 Agilent1200 型高效液相色谱仪
(美国 Agilent公司); Milli-Q超纯水器(美国Millipore
公司); GL20A 全自动 20 000 r/min 高速冷冻离心
机(日立公司)。 MS2型旋涡振荡器(德国 IKA公司);
KQ-600B 型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公
司); 氨基酸对照品 Asp(天冬氨酸)、 Glu(谷氨酸)、
Ser(丝氨酸)、 Gly(甘氨酸)、 Thr(苏氨酸)、 His(组
氨酸)、 Ala(丙氨酸)、 Arg(精氨酸)、 Tyr(酪氨酸)、
Val(缬氨酸)、 Met(蛋氨酸)、 Phe(苯丙氨酸)、 Ile
(异亮氨酸)、 Leu(亮氨酸)、 Lys(赖氨酸)、 Pro(脯氨
酸)。 衍生试剂 OPA、 FMOC、 3-巯基丙酸(3_MPA),
SIGMA公司生产; Na2HPO4·10H2O、 NaH2PO4·2H2O
为分析纯; 甲醇、 乙腈为 HPLC级。
1.2 方法
1.2.1 色谱条件 色谱柱: 采用 Agilent Hypersil ODS
柱(5 μm, 4.6 mm×150 mm); 流动相(A): 10 mmol/L
Na2HPO4-NaH2PO4 pH7.2缓冲液[PB, 含 0.5%(φ)四
氢呋喃(THF)]; 流动相(B): PB-甲醇-乙腈(体积
比 50 ∶ 35 ∶ 15)。 线性梯度: 在 0~25 min 内, 流动
相 B以线性从 0%上升到 100%; 流速: 1.0 mL/min;
柱温 40℃; 检测波长: 0 min时, 激发波长 340 nm,
发射波长 450 nm, 检测一级氨基酸的 OPA 衍生
物; 20.5 min 后, 将波长切换至激发波长 260 nm,
发射波长 305 nm, 检测二级氨基酸(脯氨酸)的 FMOC
衍生物。
1.2.2 标准溶液配置 氨基酸对照品准确称量后
用 0.1 mol/L HCl 溶液溶解并稀释成含每种氨基酸
20、 50、 100、 150、 200、 250、 300 nmol/mL 的系
列混合标准溶液。
1.2.3 糯米香茶样品处理 采收完全成熟同一部
位不同施肥处理的叶片及筛选出较好施肥种类下不
同部位糯米香茶叶片清洗、 自然干燥, 取适量样品(约
含蛋白20~50 mg) 至 5 mL 安瓿瓶中, 加入 6 mol/L
HCl 溶液 4 mL, 加 2~3 滴重蒸苯酚, 用氮气吹扫
数秒后迅速用酒精喷灯对安瓿瓶封口, 置 110 ℃烘
箱中水解 23 h, 取掉封口, 将安瓿瓶内茶叶水解物
用水过滤转移到 50 mL容量瓶中, 加 6 mol/L NaOH
3.5 mL 和过量的 HCl, 定容, 并适当稀释后, 取适
量溶液用 0.45 μm微孔滤膜过滤, 滤液待测。
1.2.4 衍生及测定方法 衍生在 1200 型 HPLC 自
动进样器上在线自动完成, 程序如下: (1)吸取 2.0μL
硼酸盐缓冲液(pH10.5); (2)吸取 2.0 μL OPA; (3)
吸取 1.0 μL样品; (4)混合 5次; (5)等待 1.00 min;
(6)吸取 1.0 μL FMOC; (7)混合 5 次; (8)等待
1.00 min; (9)进样。
1.2.5 数据处理 不同肥料对氨基酸影响分析采
用单因素方差分析, 其它数据及图谱都采用单因素
比较分析。 单因素比较采用 Excel 软件处理, 单因
素方差采用 SAS 9.0统计软件分析。
2 结果与分析
2.1 衍生试剂
反相高效液相色谱分析常用的柱前衍生试剂如
PITC(异硫氰酸苯酯)、 DANSYL_Cl(丹磺酰氯)、 FMOC
和 OPA 等各有优点和缺陷 [10-12], 其中 OPA 应用最
为广泛, 但 OPA 只能与一级氨反应, 不能与二级
氨反应 。 OPA-FMOC 联用的方法克服了 OPA 和
FMOC单独使用时的缺点, 先使一级氨基酸与 OPA
反应, 然后使二级氨基酸与 FMOC 反应, 过量衍
生试剂 FMOC 及其分解产物的出峰时间均在 16 种
氨基酸全部洗脱之后, 因而不干扰测定。
2.2 分离效果
在 1.2.1中色谱条件下, 16种氨基酸可在 25min
内全部出峰, 分离效果良好, 分离度大于 1.5, 与
传统的氨基酸分析仪分析方法相比, 洗脱时间大大
缩短。 图 1是 16种氨基酸标准色谱分离图。
2.3 不同肥料对氨基酸影响分析
对施用不同肥料的糯米香茶同一部位的成熟叶
片进行氨基酸含量测定, 测量结果如图 2所示。
对以上数据进行统计分析, 得到相关拟合系数
R2=97.09%, 具体分析见表 1。 表 1 的 F 检验结果
表明, 不同肥料处理下糯米香茶叶片中氨基酸含
量存在极显著差异。 而图 2 显示, 5 种不同肥料
处理下, 糯米香茶叶片总氨基酸含量存在差异。 施
差异源 SS df MS F P-value F crit
组间 40.946 67 4 10.236 67 83.451 09 1.22E-07 3.478 05
组内 1.226 667 10 0.122 667
总计 42.173 33 14
说明: SS 表示平方和; df 表示自由度; MS 表示均方; F 表示
F 值; P-value 表示概率 P; F-crit 表示 Fα=0.05。
表 1 不同肥料处理单因素方差分析表
1483- -
第 33 卷热 带 作 物 学 报
图 1 16 种氨基酸标准色谱分离图
0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5
t/min
1.
24
5
1.
55
5
4.
77
5
6.
33
8
6.
62
8
6.
76
1
8.
31
0 9
.2
82
10
.6
09
13
.1
22
13
.2
71
15
.5
75
16
.1
14
17
.0
29
17
.8
88
19
.9
69
23
.3
37
25
20
15
10
5
0
F/

FLD1 A, Ex=340, Em=450, TT(AA111019\006-1401.D)
加605 有机肥时, 得到的氨基酸含量最高, 其含量
为 11.9 g/hg, 5 种肥料处理下得到的氨基酸含量顺
序为 605 有机肥(11.9 g/hg)>挪威复合肥(10.5 g/hg)
>601有机肥(9.3 g/hg)>有机肥蚯蚓液(9.1 g/hg)>鸡
粪肥(6.9 g/hg)。
5 种不同肥料处理下, 糯米香茶叶片各氨基酸
含量见表 2。 由表 2 可知, 5 种不同肥料处理下糯
米香茶叶片均含有丰富的氨基酸, 其中施加 605有
机肥处理, 得到的 16 种氨基酸含量均比施加其它
肥料的高, 包括苏氨酸(Thr)、 纈氨酸(Val)、 蛋氨
鸡粪肥 601 有机肥 有机肥蚯蚓液 605 有机肥 挪威复合肥
不同肥料
14
12
10
8
6
4
2
0
氨基酸总含量
图 2 施用不同肥料的糯米香茶叶片氨基酸总含量
编号 氨基酸种类
氨基酸含量/(g/hg)
鸡粪肥 601 有机肥 有机肥蚯蚓液 605 有机肥 挪威复合肥
1 天冬氨酸(Asp) 0.98 1.20 1.17 1.60 1.43
2 谷氨酸(Glu) 0.88 1.14 1.14 1.41 1.30
3 丝氨酸(Ser) 0.35 0.49 0.51 0.61 0.55
4 甘氨酸(Gly) 0.52 0.72 0.75 0.95 0.86
5 苏氨酸(Thr) 0.34 0.46 0.48 0.58 0.53
6 组氨酸(His) 0.13 0.21 0.19 0.28 0.24
7 丙氨酸(Ala) 0.42 0.60 0.61 0.81 0.71
8 精氨酸(Arg) 0.32 0.45 0.46 0.60 0.51
9 酪氨酸(Tyr) 0.22 0.31 0.31 0.42 0.35
10 缬氨酸(Val) 0.46 0.55 0.56 0.70 0.62
11 蛋氨酸(Met) 0.04 0.07 0.05 0.09 0.07
12 苯丙氨酸(Phe) 0.38 0.53 0.55 0.67 0.59
13 异亮氨酸(Ile) 0.36 0.44 0.47 0.56 0.50
14 亮氨酸(Leu) 0.59 0.78 0.81 1.00 0.89
15 赖氨酸(Lys) 0.25 0.36 0.31 0.52 0.42
16 脯氨酸(Pro) 0.64 1.02 0.75 1.12 0.95
表 2 5 种不同肥料处理下糯米香茶叶片中氨基酸
1484- -
第 8 期 徐 飞等: OPA-FMOC柱前衍生反相高效液相测定糯米香茶叶片中的氨基酸
14
13.5
13
12.5
12
底叶 中叶 顶叶
叶片不同部位
氨基酸总含量
图 3 糯米香茶不同部位叶片氨基酸总含量
酸(Met)、 异亮氨酸(Ile)、 亮氨酸(Leu)、 苯丙氨
酸(Phe)和赖氨酸(Lys)等 7 种必需氨基酸(EAA)和
非必需氨基酸 (NEAA) 天冬氨酸 (Asp)、 谷氨酸
(Glu)、 丝氨酸(Ser)、 甘氨酸(Gly)、 苏氨酸(Thr)、
组氨酸(His)、 丙氨酸(Ala)、 精氨酸(Arg)、 酪氨
酸 (Tyr)、 脯氨酸 (Pro)。 EAA/TAA 比值为 0.35,
EAA/NEAA比值为 0.53, 基本接近粮农组织(FAO)
和世界卫生组织(WHO)提出的参考模型。 这可能
是由于 605有机肥料中含有大量的生物物质、 动植
物残体、 排泄物、 生物废物等物质, 能为糯米香茶
植株提供全面营养, 而且其肥效长, 可增加和更新
土壤有机质, 促进微生物繁殖, 改善土壤的理化性
质和生物活性, 而其它肥料中含有植物所吸收的营
养物质, 矿质元素相对较少, 在糯米香茶植物体内
代谢转换成氮素成分较少, 因此导致其它肥料处理
下叶片中氨基酸含量少。 因此可以把 605有机肥作
为糯米香茶生长的主要养分来源。
2.4 同一施肥下不同部位叶片氨基酸分析
选取施用 605有机肥的糯米香茶不同部位成熟
叶片(老叶、 中部叶片、 顶叶)按照 1.2.1 的方法测
定氨基酸含量, 其结果见图 3。 由图 3 可知, 糯
米香茶不同部位的氨基酸总含量依次为底部叶片
(13.8 g/hg)>顶部叶片(13.5 g/hg)>中部叶片(12.8 g/hg)。
此结果可能是由于底部叶片吸收的营养直接来自于
根部, 营养丰富, 代谢转换较快从而达到的氨基酸
含量高, 而顶部叶片接受光合作用强, 其光合作用
转换氮素营养丰富所致, 中部叶片则因为其吸收的
营养不及底部叶片或者受到一定的隐蔽度影响导致
氨基酸含量减少。 各部位叶片之间的代谢转换还需
进一步研究。
糯米香茶不同部位叶片氨基酸含量见表 3。 由表
3可知, 底部叶片氨基酸含量显示EAA/TAA、 EAA/NEAA
比值分别为 0.35、 0.53。 Asp、 Glu、 Ser、 Thr、
Ala、 Met、 Leu、 Lys、 Pro 这 9 种氨基酸在老叶中
含量较高, 而 Gly、 Arg、 Tyr3 种氨基酸在中部叶
片中含量丰富, His、 Val、 Phe、 Ile4种氨基酸在顶
部叶片及嫩叶中含量最高。 因此, 可以根据需求有
针对性的采摘不同部位的叶片作为食品加工原料。
编号 氨基酸种类
氨基酸含量/(g/hg)
底部叶片 中部叶片 顶部叶片
1 天冬氨酸(Asp) 2.00 1.68 1.95
2 谷氨酸(Glu) 1.69 1.61 1.66
3 丝氨酸(Ser) 0.73 0.69 0.71
4 甘氨酸(Gly) 1.17 1.21 1.19
5 苏氨酸(Thr) 0.71 0.66 0.69
6 组氨酸(His) 0.28 0.24 0.29
7 丙氨酸(Ala) 0.90 0.90 0.90
8 精氨酸(Arg) 0.68 0.69 0.68
9 酪氨酸(Tyr) 0.52 0.55 0.52
10 缬氨酸(Val) 0.81 0.79 0.88
11 蛋氨酸(Met) 0.09 0.09 0.05
12 苯丙氨酸(Phe) 0.85 0.82 0.86
13 异亮氨酸(Ile) 0.68 0.66 0.71
14 亮氨酸(Leu) 1.22 1.18 1.21
15 赖氨酸(Lys) 0.44 0.36 0.44
16 脯氨酸(Pro) 0.98 0.70 0.75
表 3 糯米香茶不同部位氨基酸含量
1485- -
第 33 卷热 带 作 物 学 报
3 结论
采用邻苯二甲醛(OPA)-9-芴基甲氧基羰酰氯
(FMOC)柱前衍生反相高效液相色谱法测定不同肥
料处理及不同部位糯米香茶叶片中的氨基酸, 筛选
出施加 605有机肥底部糯米香茶叶片中氨基酸含量
最高。 其 EAA/TAA比值为 0.35, EAA/NEAA比值为
0.53, 基本接近粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)
提出的参考模型。
不同肥料处理及不同部位氨基酸含量不同, 可
以针对需要补充的氨基酸种类采集不同部位的叶片
作为食品加工的原料。 如需要增加糯米香茶食品总
氨基酸含量, 则应选择底部较老叶片。 为糯米香茶
食品研制提供了一定的理论依据。
邻苯二甲醛 (OPA)-9-芴基甲氧基羰酰氯(FMOC)
柱前衍生反相高效液相色谱法, 该方法操作简便、
结果准确等优点, 适用于糯米香茶中氨基酸含量的
检测分析。
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