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谷类作物种子中赖氨酸含量的测定 [复制链接]

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蛋白质中赖氨酸(lysine,Lys)的含量是谷物品质的主要指标之一。由于动物及人类不能合成,须从食物中得以补充,为此培育高含量赖氨酸的谷物,对于提高营养价值有重要意义。本实验分别用茚三酮溶液显色法和染料结合法(dyebindinglysine,DBL)测定玉米种子中赖氨酸含量。

Ⅰ茚三酮显色法

一、原理

谷物蛋白中赖氨酸残基有自由的c-NHz,它与茚三酮(ninhydrin)试剂可发生颜色反应,生成紫红色物质,其颜色与赖氨酸残基的数目成正相关。

选用碳原子数目与赖氨酸相同的亮氨酸,配成标准溶液,做出标准曲线,可用以测定谷物蛋白内赖氨酸的含量。

二、材料、仪器设备及试剂

(一)材料

不同品种的玉米种子,用粉碎机粉碎,过目筛子,收集过筛后的细粉,放入广口瓶内,加入沸程60~90℃的石油醚,使其淹过粉面,浸泡8h,不时搅动进行脱脂。然后过滤,并用石油醚淋洗沉淀若干次,弃去滤液。将脱脂玉米粉晾在干净的滤纸上,置阴凉通风处吹干石油醚。收集干粉,置干燥器内,保存备用。

(二)仪器设备

型分光光度计、水浴锅,试管,圆头玻璃棒(圆头大小要与试管大小配套)。

(三)试剂

(1)缓冲溶液,称取30g甲酸钠,溶解于约60mL蒸馏水中,加入10mL8%的甲酸,最后加水到mL。

(2)茚三酮试剂:称取1g茚三酮和1g氯化镉(CdCl2·H2O),加入25mL上述缓冲溶液和75mL乙二醇,室温下放置一天、第二天使用。若出现沉淀、则过滤后使用。该溶液一定要头一天配制,第二天使用,不宜放置过久,也不能现用现配。

(3)4%和2%无水碳酸钠溶液各50mL。

(4)标准亮氮酸溶液,准确称取25mg亮氨酸,加数滴稀盐酸,待溶解后定容至50mL,该溶液亮氨酸浓度为μg/mL。

准确吸取上述母液1mL、3mL、5mL、7mL、9mL,分别稀释至25mL,待用。

三、实验步骤

(一)绘制标准曲线

准确吸取已配好的标准浓度系列的亮氨酸溶液各0.5mL,分别放入5支试管中,每种浓度做三个重复。再取一支试管加入0.5mL蒸馏水做空白对照。向每支试管中各加人0.5mL的4%碳酸钠溶液和2mL茚三酮试剂(头一天配好的),混匀,在80℃恒温水浴上保温30min。取出后,立即放入冷水浴中冷却3min,然后向每管内加入5mL的95%乙醇,摇匀,在分光光度计上nm波长处进行比色,以空白做对照,读取吸光度。以吸光度值为纵坐标,亮氨酸浓度为横坐标,绘出标准曲线,并求出曲线的斜率。

(二)样品的测定

准确称取已脱脂的各种玉米种子干粉各25mL,每个品种做三个重复。放入试管中(试管应预先烘干),加入约mg细石英砂(估计数字)和1mL2%碳酸钠溶液,用圆头玻棒充分搅拌2min,注意切勿将试管挤破。将试管放入80℃恒温水浴中,提取10min,应常搅动。取出试管,向每管内按顺序加入2mL茚三酮试剂,混匀,放入80℃恒温水浴中,保温显色30min,同时以蒸馏水做一空白对照,取出后,立即放入冷水浴中冷却3min,以下步骤与标准曲线做法相同。加完乙醇后进行过滤,用滤液进行比色,读取吸光度。若样品颜色过深,则可取一定量的滤液用95%乙醇稀释后比色,吸光度的数值以在标准曲线范围内为宜。

在标准曲线上查出相当的亮氨酸含量。一般作物的籽粒中,蛋白质含量约为干重的10%~20%,富含蛋白的种子中则为30%~50%。赖氨酸含量约为3~7g/16g氮。

四、结果计算

按下列公式进行计算:

(1)样品要粉碎成细粉,称量要精确到0.1mg。

(2)样品与石英砂要充分研磨提取,每次操作要一致。

(3)茚三酮试剂要头天配制,第二天使用,切不可久放。

(4)恒温水浴上提取和显色时间要严格控制。

(5)比色时的顺序要与加茚三酮试剂的顺序相同。

Ⅱ染料结合法(DBL)

一、原理

谷物蛋白中都含有一定数量的碱性氨基酸,如Arg、His、Lys的碱性基团分别是-胍基、β-咪唑基及ε-氨基,在pH2~3的缓冲液中,这些碱性基团均带正电荷,当在此溶液中加入一定或过量的偶氮染料(如酸性橙-12),此染料以阴离子存在于溶液中,并与带正电荷的碱性基团作用,定量地生成不溶解的结合物。但由于染料与这三种碱性氨基酸均能结合,为此,可在样品中加入微量的丙酸酐,使其在一定条件下(pH2~3)与赖氨酸的ε-氨基起特异的酰化作用,目的是掩蔽氨基酸中的ε-氨基,防止它与染料结合。同时,另取一份样品,不经酰化处理、并加入数量相同的染料。平衡后测定染料的结合量(DBL),根据两次测

定染料结合量的差值,即可求得赖氨酸的含量。此法适于大批分析样品的快速筛选。其化学反应式如下。

1.氨基酸酰化作用的反应式

二、材料、仪器设备及试剂

(一)材料同上。

(二)仪器设备

微型粉碎机(筛孔直径为0.05cm)、分析天平,索氏振荡器,GXD-型蛋白质分析仪,离心机及离心管,容量瓶、移液管、滴定管及管架、加样器、烧杯等。

(三)试剂

(1)磷酸缓冲液:3.40gKH,PO.和20.00g草酸(H2C2O4·2H2O)分别溶于水中,定量地转入0mL容量瓶中。然后再加入1,7mL.85%H3PO4、60mL冰醋酸和1mL丙酸,用蒸馏水定容至刻度。

(2)染料溶液:准确称取1.g酸性橙-12(Acidorange-12,相对分子质量为.37)。用磷酸缓冲液溶解并定容至0mL。此溶液的浓度是3.89mmol/L,或每毫升含染料1.mg。(由于染料的来源不同,它的纯度也不同,故须对染料的纯度进行校正)。

(3)半饱和醋酸钠溶液:取gNaAc+3H:0溶液后定容至0mL。pH为3.5左右。

(4)丙酸酐。

三、实验步骤

(一)标准回归方程的制作

用滴定管取出1.mg/mL染料液分别为5mL、8mL、10mL、12mL、15mL、20mL、30mL、40mL、50mL至9个50mL容量瓶中,用磷酸缓冲液定容至刻度。用蛋白质分析仪分别测出每一溶液的透光度(T),然后换算成吸光度。以吸光度y和染料溶液浓度x,求测y随x而变的回归方程。

※注:因染料的颜色较深,测定时不灵敏,为此,可将1.mg/mL染料40mL加水25mL,让其透光率为0;以40mL1.mg/mL染料加水mL,调其透光度为87%,然后再测定各标准溶液求其T值,再换算成吸光度。

(二)样品的测定

1.粉碎

将待测的各种谷物种子10g置微型粉碎机中分别粉碎(粉碎机转速为r/min)约0.5min,回收全部样品,充分混匀样品,并在80℃烘箱中烘2h左右,然后放至干燥器中冷却。

2.称重

称取样品两份,其中一份为酰化样品,称重为mg;另一份为未酰化的样品,称重为mg,分别倒至两个离心管中。

3.反应

(1)在酰化样品管中加入1mL半饱和醋酸钠溶液及0.1mL丙酸酐。

(2)在未酰化样品管中加入1mL半饱和醋酸钠溶液及0.1mL磷酸缓冲液。

(3)各管摇匀后,加塞,在搅拌器或振荡器上搅拌15min,使之充分酰化,然后分别用快速加样器准确加入10mL1.mg/mL的染料液,塞紧塞子后,在振荡机(水平式)上振荡1h,反应后的混合液立即以0~3r/min离心8~12min。

4.测定

将各管离心后的上清液用GXD-型蛋白质分析仪测定透光度T值。

四、结果计算

(一)单位样品结合的染料量

根据所测定剩余染料的透光度换算成吸光度后,由标准回归方程算出酰化管中和未酰化管中剩余染料的浓度,再根据下列公式计算出单位样品结合的染料量。

式中:C为加入染料溶液的浓度,mg/mL,即1.mg/mL;V为加入染料的体积,10mL;Vc为染料浓度为1.mg/mL时的体积;CA、CB分别为酰化样品和未酰化样品与染料作用后剩余的染料浓度,mg/mL;WA、WB。分别为酰化管和未酰化管中样品的重量;DA与DB分别为酰化和未酰化样品的染料结合量(即单位重量样品结合的染料量);1.1为加入醋酸钠与丙酸酐的毫升数(或醋酸钠和磷酸缓冲液的毫升数)之和。

(二)赖氨酸含量的计算

根据单位重量样品结合的染料量,计算出未酰化管和酰化管的差值,然后再计算赖氨酸的百分含量。

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