氨基酸-离子色谱双用型分析仪在农产品品质和环境检测中的应用

氨基酸-离子色谱双用型分析仪在农产品品质和环境检测中的应用德国安米诺西斯公司阎大任*1),2)张静安2)崔成来2)I.JummelH.Zimmermann1)1)Adderess:aminoNovaAG,Neuendorfstr.24B,16761Hennigsdorf/Berlin，Germany2)安米诺西斯公司青岛办事处青岛苗岭路19号裕龙大厦1-2-902266061摘要：新开发的A200型氨基酸-离子色谱分析仪可用作专用型氨基酸分析仪，亦能独立作为离子色谱仪，还能兼做氨基酸分析和离子色谱分析。适用于农产品品质检测和产地环境检测。作为专用型氨基酸分析仪时，是根据阳离子交换原理，采用淋洗液浓度梯度和柱温梯度的联合双梯度分离模式实现分离、继以柱后茚三酮衍生光度法进行检测。已为21种蛋白水解氨基酸和43种游离氨基酸的测定提供了标准方法。本文以国家计量部门认证的一系列关键技术指标，如峰保留时间和峰面积的重现性、检测限、分离度和仪器线性等实测数据，来说明仪器的可靠性和稳定性。作为独立的离子色谱仪时，是在A200的主体硬件结构的基础上，配置多用性分离柱和电导、光度等检测器来实现的。已为农产品产地环境检测提供了适于80余种阴阳离子测定的离子色谱方法。典型应用例如一次进样分析甜菜碱、胆碱和碱金属离子、一次分析EPA10种阴离子、一次分析13种重金属离子和一次分析三价铬与六价铬等。兼为双用型仪器时，是在保留氨基酸分析仪硬件软件的基础上，增配电导检测器和520nm光度计以及多用性分离柱来实现的。由此能实现既作氨基酸分析也作离子色谱分析一机双用的目的。具备以上三种功能的仪器均配备新型工作站。其控制软件部分符合GLP规范，能实施对仪器的精确控制，还首次增设了每分钟自动记录全部过程参数和状态的黑匣子功能，为故障诊断和远程服务提供了方便。其新型数据处理软具有中英文双版本和氨基酸词库，可作双通道合并，处理色谱数据和编写报告简洁明快，有许多独到之处。本仪器既适用于氨基酸和离子色谱的质检分析，也适合开发研究之用。关键词：氨基酸分析仪；离子色谱分析仪；氨基酸-离子色谱双用仪；蛋白水解氨基酸分析；游离氨基酸分析；离子色谱分析*通讯联系人：公司中国地区首席代表，Prof.Dr.(UniversityStuttgart)1．前言氨基酸分析是农产品品质检测的组成部分。有关氨基酸分析的重要性及其仪器技术和方法应用方面的进展已有综合性评述[1]、[2]。本文一方面根据诺贝尔奖金获得者所建立的阳离子交换色谱分离和茚三酮柱后衍生光度法测定氨基酸的化学原理[3]，另一方面采用最新的硬件和软件技术，开发了一种A200型自动氨基酸分析仪（图1）[4]，业已标通过中国计量认证和ISO国际认证。成为氨基酸分析领域的一代新型仪器。离子色谱分析也是农产品品质与安全检测中的组成部分。有关离子色谱分析的重要性及其仪器技术和方法应用已有许多专著[5]、[6]。本文根据笔者20余年来从事离子色谱分析的实践[7]，在A200型氨基酸分析仪自动化主机硬件和新型软件的基础上，配置离子色谱的分离和检测技术，开发出一种既能自动分析氨基酸，又能分析阴阳离子的新型双用仪器。本文简要报道其结构、性能和典型应用。2．结构与性能图1图2流路设计为新型（图2）。取消了传统的氮气装置。采用了小型和微型结构、集成式、开放式的结构。具电子监控试剂塔、钛合金内衬耐压490巴的精密微型泵、能作程序升、降温的帕尔悌柱温室、高灵敏度的二极管光度计、从1uL起步的三维传动能作120个样品的自动进样器。A200离子色谱仪部分配置抑制和非抑制电导检测器。配备中等量程（0.1–5000uS/cm）和高量程(0.01–50000uS/cm)电导仪。可按需增加UV/Vis.和伏安检测器。A200的工作站由控制软件和色谱软件组成，符合GLP规范。控制软件对仪器全部工作参数实施精确控制和适时记录，并在HPLC类仪器中首家设置黑匣子功能，为仪器监控、故障定位和远程服务提供了可能。色谱软件具中、英文双版本。具氨基酸词库、双通道合并和自动统计、打印等功能。独特的锂盐柱可连测水解与游离两类氨基酸。钠盐柱则可分析21种水解氨基酸。分析方法上独具一格。独特的多功能离子交换柱可作EPA300的10种阴离子、弱阴离子，还能分离Cr(III)阳离子和Cr(VI)阴离子；独特的多功能阳离子交换柱可作一价阳离子和甜菜碱、胆碱以及碱土离子和部分重金属离子。以下氨基酸技术指标引自国家PA计量认证：保留时间：21种氨基酸CV≤0.1%,Arg0.03%峰面积：21种氨基酸CV≤0.8%,Gly0.3%,His0.6%，分离度:21种氨基酸平均98%，Thr/Ser=100%,Gly/Ala=93%,检测限:21种氨基酸平均3pmol，His1pmol;仪器线性:r=0.9999(Gly),r=1.0000(His)3.氨基酸分析应用3.121种水解氨基酸分析（7次分析谱图重叠）233-09T21nV5421AS75c11-20030916,19：51-001R9(002)233-09T21nV5421AS75c11-20030916,19：51-001R9(003)233-09T21nV5421AS75c11-20030916,19：51-001R9(004)233-09T21nV5421AS75c11-20030916,19：51-001R9(005)233-09T21nV5421AS75c11-20030916,19：51-001R9(006)233-09T21nV5421AS75c11-20030916,19：51-001R9(007)233-09T21nV5421AS75c11-20030916,19：51-001R9(008)120180240300360420480540600660mV6121824303642485460min3.275'磺基丙氨酸14.834'蛋氨砜16.574'天冬氨酸18.033'苏氨酸19.471'丝氨酸21.346'谷氨酸22.429'脯氨酸24.700'甘氨酸25.700'丙氨酸27.137'胱氨酸28.179'缬氨酸29.825'蛋氨酸31.575'异亮氨酸32.492'亮氨酸33.429'正亮氨酸34.492'酪氨酸36.813'苯丙氨酸41.024'组氨酸45.054'赖氨酸46.113'氨51.667'精氨酸62.517'Pro570nm︱440nm合并AminoAcidAnalyzer:A200No.:233-09Column:T36n+V54nEluenten:A,B,C,D,FDetection:Post-ColumnDerivatizationwithNinhydrin,570nm-440nmcombinedWorkStation:aminoControl-aminoPeak3.243种游离氨基酸分析(1)P-Ser(2)Tau(3)PEA(4)Urea(5)Asp(6)(7)Thr(8)Ser(9)Asn(10)Glu(11)Gln(12)Sar(13)a-AAA(14)Pro(15)Gly(16)Ala(17)Cit(18)a-ABA(19)Val(20)Cys(21)Cystha(22)Met(23)Ile(24)Leu(25)Nle(26)Tyr(27)Phe(28)H-Cystine(29)b-Ala(30)b-AiBA(31)g-ABA(32)His(33)3Mehis(34)1Mehis(35)Trp(36)Car(37)Ans(38)Hylys(39)Orn(40)Lys(41)NH4(42)EOHNH2(43)Arg(44)Hypro(45)Pro04080120160200240280320mV102030405060708090100110120130min570nm440nm1.0－磷－L－丝氨酸2.牛磺酸3.0－磷乙醇胺4.尿素5.L－天冬氨酸6.羟基－L－脯氨酸7.L－苏氨酸8.丝氨酸9.L－天冬氨酰胺10.谷氨酸11.L－谷氨酰胺12.L－肌氨酸13.L－a－氨基肥酸14.L－脯氨酸15.甘氨酸16.L－丙氨酸17.L－瓜氨酸18.L－α－氨基正丁酸19.L－缬氨酸20.L－胱氨酸21.胱硫醚22.L－蛋氨酸23.L－异亮氨酸24.L－亮氨酸25.正亮氨酸26.L－酪氨酸27.苯基丙氨酸28.高胱氨酸29.b－丙氨酸30.b－氨基异丁酸31.g－氨基正丁酸32.L－组氨酸33.3－甲基－L－组氨酸34.1－甲基－L－组氨酸35.L－色氨酸36.L－肌肽37.L－鹅肌肽38.羟基赖氨酸39.L－鸟氨酸40.赖氨酸41.氯化铵42.乙醇胺43.L－精氨酸3.3A200氨基酸分析典型应用：已广泛应用于各种饲料、食品、饮料、医药和临床分析[8]。4.离子色谱分析应用抑制电导检测主要用于常规阴离子分析。图3为EPA300标准10种阴离子谱图非抑制电导检测主要用于弱阴离子、一价和二价阳离子及部分重金属离子分析。图4为一价阳离子和甜菜碱、胆碱的谱图。图3图4柱后衍生光度法可测重一系列金属离子(图5)紫外检测可一次分析Cr(III)和Cr(VI)(图6)图5图6A200典型分析体系一览表分析体系检测备注21种水解氨基酸的测定(ISO/EU/DIN/PAChina认证)可见光度法全自动分析43种游离氨基酸的测定(ISO/EU/DIN/PAChina认证)可见光度法全自动分析氯化胆硷和甜菜硷的测定直接电导法自动或手动10种阴离子的测定(符合ISO/EPA/DIN/EU标准)抑制电导法自动或手动7种阴离子的测定(符合ISO/EPA/DIN/EU标准)抑制电导法自动或手动7种阴离子的测定(符合ISO/EPA/DIN/EU标准)直接电导法自动或手动弱酸阴离子的测定直接电导法自动或手动6种阴离子的测定(符合ISO/EPA/DIN/EU标准)UV/电导法自动或手动碳酸根的测定直接电导法自动或手动硅酸根、偏铝酸根及某些阴离子的测定直接电导法自动或手动食品中亚硝酸根的测定伏安法自动或手动三价铬和六价铬连测的测定UV/Vis.自动或手动环境水中痕量铀的测定可见光度法自动或手动环境水中痕量铅的测定UV自动或手动微量钼的测定UV自动或手动硷金属硷土金属和重金属离子的测定直接电导法自动或手动重金属和硷土金属离子的测定柱后衍生光度法自动或手动稀土元素的测定柱后衍生光度法自动或手动稀散播元素的测定柱后衍生光度法自动或手动氰根和硫离子的测定伏安法自动或手动A200离子色谱仪测定常见离子一览表AnionsF-,Cl-,NO2-,Br-,NO3-,PO43-,SO42-,SO32-,ClO3-,BrO3-,AsO43-,SeO32-,SeO42-,I-,HS-,CN-,CNO-,HCO3-,ClO2-,BO33-,SiO32-,CrO42--,AlO33-;Formate,Acetate,Lactate,Oxalate,Tartrate,Glycollate,Propionate,Butyrate,UrateCationsLi+,Na+,NH4+,K+,Rb+,Cs+;Mg2+,Ca2+,Sr2+,Ba2+;Fe3+,Fe2+,Cu2+,Ni2+,Zn2+,Pb2+,Co2+,Cd2+,Mn2+,Hg2+;Al3+,Ga3+,In3+,Tl3+,Cr3+,TiO2+,La3+,Ce3+,Pr3+,Nd3+,Sm3+,Eu3+,Gd3+,Dy3+,Ho3+,Er3+,Tm3+,Yb3+,Lu3+;UO22+,Th4+;Betaine,Choline,TrimethylamineReferences[1]J.Fontaine(2003)AminoAcidaAnalysisofFeeds.CABInternational2003.AminoAcidsinAnimalNutrition,2ndedition(ed.J.P.F.D’Mello)[2]Kivi,J.T.(2000)AminoAcids.In:Nollet,L.