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2024年12月28日发(作者:tokenizer bert)

4

总第

525

2021

4

农产品加工

Farm

Products

Processing

No.4

Apr.

文章编号

1671-9646

(

2021

)

04a-0055-04

高效液相色谱测定

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力

程娇梅叫齐祥明巴

*

*

郭晓华

3

1.

中国海洋大学食品科学与工程学院

山东青岛266000

;

2

.

青岛蔚蓝生物股份有限公司

山东青岛

266000

;

3

.

山东美佳集团有限公司

山东日照

276826

摘要

D-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶可以将

D

-

果糖异构化生成

D

-

阿洛酮糖

为建立

D-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶

酶活力测定方法

首先建立了高效液相色谱法测定产物

D

-

阿洛酮糖含量的方法

进而测得

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构

酶酶活力

采用

50

mg/L

EDTA

钙溶液作为流动相等度洗脱

Waters

Sugar-Pak

I

色谱柱

柱温

90

流速

0.3

mL/min

进样量

10

z

L

),

采用示差检测器测定

D

-

阿洛酮糖含量

结果表明

该方法测定酶反应产物

D

-

阿洛酮糖含量得检

测限为

4.

12

mg/L

定量限为

1

0.3

mg/L

0.5~5.0

g/L

范围内线性度良好,

R

2

=

1

重复性

RSD

小于

1

.0%

,加标收

回率为

98.92%

。在此基础上进一步确定

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力测定时的酶反应最适温度

45

最适

pH

7.0

,

D

-

果糖底物质量分数

24%

反应时间

20

min

经检验

该酶活力检测方法的精密度

RSD

小于

5.0%

到酶活力检测要求

关键词

高效液相色谱法

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶

酶活力

中图分类号

TS241

文献标志码:

A

doi

10.

1

6693/.

167

1-9646

X

.2021

.04.014

A

High

Performance

Liquid

Chromatography

Method

for

the

Determination

of

D-psicose

3

-epimerase

Activity

CHENG

Jiaomei

1,2

,

QI

Xiangming

1,3

,

*GU0

Xiaohua

3

(1.

College

of

Food

Science

and

Engineering

O

cean

University

of

China

Qingdao

Shandong

266000

China

2.

Qingdao

Vland

Biotech

Inc.

Qingdao

Shandong

266000

China

;

3.

Shandong

Meijia

Group

Co.

Ltd.

Rizhao

Shandong

276826

China)

Abstract

D-psicose

3-epimerase

can

isomerize

D-fructose

to

form

D-Allulose.

In

order

to

establish

a

method

for

the

determi

­

nation

of

D-psicose

3-epimerase

activity

a

HPLC

method

was

established

firstly

to

determine

the

content

of

the

product

D-Allulose

and

then

the

activity

of

D-psicose

3-epimerase

was

determined.

A

Waters

Sugar-Pak

I

column

was

eluted

iso-

cratically

with

50

mg/L

EDTA

calcium

solution

the

column

temperature

was

90

the

flow

rate

was

0.3

mL/min

the

injec

­

tion

volume

was

10

jji

and

the

content

of

D-Allulose

was

determined

by

differential

detector.

The

results

showed

that

the

detection

limit

of

the

method

for

the

content

determination

of

the

enzyme

reaction

product

D-Allulose

was

4.12

mg/L

the

limit

L

of

quantification

was

10.3

mg/L

the

linearity

was

good

in

the

range

of

0.5

g/L

to

5

g/L

R

2

=1

the

repeatability

(RSD)

was

less

than

1.0%

and

the

recovery

rate

of

the

spiked

standard was

98.92%.

O

n

this

basis

it

was

further

determined

that

for

the

determination

of

D-psicose

3-epimerase

activity

the

optimal

reaction

temperature

was

45

the

optimum

pH

was

7.0

the

concentration

of

the

substrate

D-fructose

was

24%

and

the

reaction

time

was

20

min.

By

verification

test

the

precision

(

RSD

)

of

the

method

for

the

determination

of

the

enzyme

activity

is

less

than

5.0%

which

meets

the

requirements

of

the

en­

zyme

activity

detection.

Keywords

high

performance

liquid

chromatography

(HPLC

)

;

D-psicose

3-epimerase

;

enzyme

activity

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶

D-psicose

3-ep-

imerase

DPEase

是一种酮糖

3

-

差向异构酶

以将

D

-

果糖转化为

D

-

阿洛酮糖叭

D

-

阿洛酮糖

是一种自然界中存在含量极少的稀有糖

其甜度相

0.3%

这一数值明显低于目前流行的代糖产品

糖醇

因此

D

-

阿洛酮糖具有降血糖比

影响脂肪

代谢X等生理功能

是一种潜在的可用于控制肥胖

和糖尿病

"的新型低热量甜味剂叫目前

如果能实

现上述的

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶商业化生产

当于蔗糖的

70%

但能量沉积效率仅相当于蔗糖的

收稿日期

2020-09-27

基金项目

山东省重大专项项目"海洋食品加工副产物智能化全利用生产免疫增强饲料蛋白的关键技术与示范

2019JZZY010814

作者简介

程娇梅

1985

硕士

助理工程师

研究方向为食品成分分析与检测

*

通讯作者

郭晓华

1970

硕士

高级工程师

研究方向为食品加工工程

56

农产品加工

2021

年第

4

则有望实现该糖的大规模产业化生产

酶活力是酶制剂生产

应用中的关键定量指标

然而

目前关于

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活

力测定的方法报道还非常有限

尽管该酶相关的研

究文献提到了一些酶活力的测定手段

8-10

但大多语

焉不详

且不够严谨

因此

尝试基于该酶产物

D

-

阿洛酮糖的高效

液相色谱定量检测法的建立

确定该酶活力的检测

方法

D

-

阿洛酮糖和

D

-

果糖为

C3

位差向异构

结构和性质相似

因此

在酶活力测定的关键

在于通过高效液相色谱将底物

D

-

果糖和产物

D

-

阿洛酮糖分离

实现对

D

-

阿洛酮糖含量的精确定

在此基础之上

还对该酶的酶促反应条件进行

了系统的研究

进而建立了操作简单

准确可靠的

酶活力测定方法

为该酶制剂的生产技术开发提供

酶活力检测方法上的支持

1

材料与方法

1.1

材料与试剂

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶

液体

,蔚蓝生

物集团有限公司提供

D

-

果糖

M99%

D

-

阿洛酮糖

M98.0%

,

上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供

甲醇

ED-

TA

二钠钙

均为市售色谱纯

十二水合磷酸氢二

二水合磷酸二氢钠

一水合柠檬酸,

均为市售

分析纯

去离子水

为自制纯净水

1.2

仪器与设备

E2695

2414

型高效液相色谱仪

美国沃特世公

司产品

PHS-3E

pH

上海仪电科学仪器股份

有限公司产品

TG16-WS

型高速离心机

湖南湘仪

实验室仪器开发有限公司产品

DK-98-IIA

型恒温

水浴锅

天津市泰斯特仪器有限公司产品

QT-1

漩涡混合器

上海琪特分析仪器有限公司产品

1.3

分析方法

1.3.1

酶活力定义及酶促反应步骤

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力定义

在一

定温度

pH

值条件下

每分钟生成

1

^mol

D

-

阿洛

酮糖的量定义为一个酶活力单位

U

表示

酶促反应步骤

4mL

pH

一定质量

分数的

D

-

果糖溶液作为底物

加入

1

mL

稀释好的

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶溶液

一定温度下水浴

反应一定时间

沸水浴

10

min

终止反应

冷却后用

高效液相色谱测定

D

-

阿洛酮糖含量

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力计算公式

酶活力

u

_

C

x

0.005

x

1

000

000

x

n

180.16

xtxm

式中

U

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力

U/mL

C

通过标准曲线算得的

D

-

阿洛酮糖质

量浓度

g/L

0.005

反应总体积

L

1

000

000

g

与憾的转换系数

n

稀释倍数

180.16

D

-

阿洛酮糖摩尔系数

g/mol

t

------

反应时间

min

m

------

样品的量

mL

o

1.3.2

D

-

阿洛酮糖含量测定

色谱条件

色谱柱为

Waters

Sugar-Pak

I

型色谱

流动相

50

mg/L

EDTA

钙溶液

流速

0.3

mL/min

,

柱温

90

进样温度

25

检测器为示差检测器,

检测器温度

35

°C

,

进样量

10

L

,

运行时间

40

min

o

在该色谱条件下测定

D

-

阿洛酮糖含量

对该

方法的线性范围

检测限

定量限

重复性

加标

收回率进行试验

1.3.3

酶活力测定过程中最适条件探索

1

底物质量分数的确定

分别用

pH

6.5

缓冲液配制质量分数为

4%

,

8%

,

15%

,

30%

,

40%

D

-

果糖溶液

4

mL

底物溶液

加入

1

mL

酶液

此时的实际底物质量分数为

3

.

2%

,

6.4%

,

12.0%

,

24

.

0%

,

32.0%

,

45

°C

下进行酶促反应

30

min

,

测定反应液中的

D

-

阿洛酮糖产量

以确定底物质

量分数是否过量

最适反应温度的确定

pH

6.5

的缓冲

液配制质量分数为

30%

D

-

果糖溶液

分别在

30

,

35

,

40

,

45

,

50

,

55

,

60

,

65

,

70

°C

条件下进行酶

促反应

30

min

计算每个温度下的酶活力

做温度

-

酶活力曲线

最适反应

pH

值的确定

分别用

pH

4

.

0

,

5

0

6

0

7

0

8

0

的缓冲液配制质量分数为

30%

D

-

果糖溶液

,在

45

°C

下进行酶促反应

30

min

,

算每个

pH

值下的酶活力

pH

-

酶活力曲线

反应时间的确定

pH

7.0

的缓冲液配

制质量分数为

30%

D

-

果糖溶液

45

T

别进行

5

,

10

,

15

,

20

,

25

,

30

,

60

min

的酶促反

计算不同反应时间下的酶活力

做反应时间

-

酶活力曲线

1.3.4

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力测定方

法验证

选取

10

个不同酶活力的样品

pH

7.0

缓冲液配制质量分数为

30%

D

-

果糖溶液

45

°C

下进行酶促反应

计算每个样品的酶活力

重复测

5

计算其

RSD

o

2

结果与分析

2.1

D-

阿洛酮糖

HPLC

含量测定

通过前期试验确定较优的色谱条件为

Waters

2021

年第

4

程娇梅

高效液相色谱测定

D-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力

57

Sugar-Pak

I

型色谱柱

流动相

50

mg/L

EDTA

钙溶

流速

0.3

mL/min

柱温

90

°C

进样温度

25

°C

测器为示差检测器

检测器温度

35

°C

进样量

10

L

,

运行时间

40

min

果糖与

D

-

阿洛酮糖色谱图见图

1

果糖:

19.153

6O

6

2O

O

-20

0

5

10

15

20

25

30

35

40

保留时间

t

/

min

1

果糖与

D

阿洛酮糖色谱图

由图

1

可知

在此条件下

D

-

阿洛酮糖在

25~

28

min

出峰

和反应底物

D

-

果糖

出峰时间在

17.5~

21.5

min

可以实现有效分离

进一步探索可知

D

-

阿洛酮糖的检测限为

4.12

mg/L

信噪比

S/N

=10

含量为定量限为

10.3

mg/L

在测酶活拟采用的产物

质量浓度范围

0.5~5.0

g/L

线性度良好

R

2

=1

证试验结果表明

此处建立的该糖检测方法重复性

RSD

小于

1.0%

加标回收率为

98.92%

2.2

酶活力测定过程中最适条件探索

底物质量分数

酶活力测量值关系见图

2

底物质量分数

/

%

2

底物质量分数

-

酶活力测量值关系

由图

2

可知

酶反应体系中底物质量分数为

3.2%~24.0%

产物

D

-

阿洛酮糖测量值随着底物

质量分数的增大而增加

这说明此时的底物质量分

数没有达到过量的程度

当底物

D

-

果糖质量分数

超过

24.0%

产物

D

-

阿洛酮糖测量值不再随着

底物质量分数增加而变化

说明当反应体系质量分

数超过

24.0%

底物质量分数达到了过量水平

从经济性和酶反应的可操作性角度

最终确定

反应体系内底物质量分数为

24.0%

底物质量分数再

高时

反应液黏度大幅度增加

不利于酶反应充分

进行

酶液酶活过高时

则进行适度的稀释后再进

行测定

温度

酶活力关系见图

3

由图

3

可知

温度为

30~45

°C

酶活力随温

度增加而增加

45

°C

酶活力达到最大值;

30

1

5

45~70

酶活力随着温度增加逐步下降

当温

度为

55

T

酶活力只有最高酶活力的

40%

左右

综上所述

45

°C

是该酶最适温度

也是酶活力测定

过程中所选用的温度

pH

-

酶活力关系见图

4

)()

8

0

6

_

0

H

4

0

W

M

-

0

0

____

_____________________________________

I

____

I

____

L

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

&0

pH

4

pH

-

酶活力关系

由图

4

可知

pH

值为

4.0~7.0

酶活力随着

pH

增加较快

值的增加而增加

pH

7.0

时酶活力测量值达到最大

pH

值为

5.5~7.0

酶活力

。综

上所述

pH

7.0

是该酶最适

pH

也是酶活力

测定过程中所选用的

pH

反应时间

-

酶活力测定值关系见图

5

7

T

U

5

_

-R

W

M

反应时间

t

/

min

*

-酶活力测量值

-D-

阿洛酮糖

5

反应时间

-

酶活力测定值关系

由图

5

可知

反应时间在

5~20

min

酶活力

测定值和反应时间呈线性正相关关系

反应时间为

20

min

酶活力测定值达到最大

相应地

D-

洛酮糖质量浓度和反应时间之间的关系也近似为线

性正相关

反应时间超过

20

min

体系中

D

-

洛酮糖质量浓度趋于稳定

此时根据酶活力计算公

式测得的酶活力测定值随着反应时间增加而降低

这表明

在试验的酶反应体系中

当反应时间超过

20

min

酶反应达到平衡

此后时间延长将无法

・58

农产品加工

2021

年第

4

正确测得酶活力实际值

因此

为使操作过程时间

充足

最终确定

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活

力测定的反应时间为

20

min

2.3

D-

阿洛酮

3

-差向异构酶酶活力测定方法验证

在上述确定的酶反应条件下

试验对

10

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶样品进行了酶活力测定试

结果表明

RSD

值均少于

5.0%

见表

1

符合

酶制剂检测方法建立的要求

证明了高效液相色谱

法测定

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力的方法

准确可靠

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力检测方法验

参考文献

[1]

Kim

H

J

Hyun

E

K

Kim

Y

S

et

al.

Characterization

of

an

agrobacterium

tumefaciens

D

-psicose

3

-epimerase

that

converts

D-fructose

to

D-psicose

[J]

.

Applied

and

Envi

­

ronmental

Microbiology

2006

2

:

981-985.

[2]

Hayashi

N

Iida

T

Yamada

T

et

al.

Study

on

the

post

­

prandial

blood

glucose

suppression

effect

of

D

-psicose

in

borderline

diabetes

and

the

safety

of

long-term

ingestion

by

normal

human

subjects

[J]

.

Bioscience

Biotechnology

and

Biochemistry

2010

3

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510-519.

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Tatsuhiro

Matsuo

Yoshitake

Baba

Mineo

Hashiguchi

et

al.

Dietary

D

-psicose

a

C-3

epimer

of

D

-fructose

sup

­

presses

the

activity

of

hepatic

lipogenic

enzymes

in

rats

[J]

.

证见表

1

1

D-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力检测方法验证

样品名称

A48

Asia

Pacific

Journal

of

Clinical

Nutrition

2001

3

:

酶活力

/

U-mL

"

1

8.06

RSD/%

8.61

15.38

18.95

8.18

16.09

8.10

8.252.63

3.04

[4]

233-237.

Kimura

T

Kanasaki

A

Hayashi

N

et

al.

D-Allulose

en

­

hances

postprandial

fat

oxidation

in

healthy

humans

[J]

.

A64

A72

A144

A160

B88

15.20

19.57

15.87

18.69

15.61

20.86

30.41

37.14

20.20

33.04

36.27

24.73

4.42

Nutrition

2017

43-44

:

16-20.

33.58

35.05

23.69

24.26

50.69

32.97

34.65

25.31

31.89

34.83

22.91

3.49

3.27

3.84

[5]

Akram

Hossain

Fuminori

Yamaguchi

Kayoko

Hirose

et

al.

Rare

sugar

D-psicose

prevents

progression

and

develop

­

24.95

26.06

49.27

B96

B112

B120

B136

25.89

26.23

26.58

4.70

ment

of

diabetes

in

T2DM

model

otsuka

long-evans

tokushi

­

ma

fatty

rats

[J]

.

Drug

Design

Development

and

Thera

-

48.25

81.49

118.67

51.10

80.51

49.83

80.42

2.56

1.93

2.84

79.02

112.52

78.45

120.86

py

2015

9

:

525-535.

[6]

Han

Y

J

Han

H

J

Kim

A

H

et

al.

D-Allulose

supple

­

117.94

115.43

mentation

normalized

the

body

weight

and

fat-pad

mass

in

3

结论

diet-induced

obese

mice

via

the

regulation

of

lipid

metab

-

olism

under

isocaloric

fed

condition

[J]

.

Molecular

Nutri

­

采用

Waters

高效液相色谱仪

E2695

2414

Waters

Sugar-Pak

I

型色谱柱测定

D

-

阿洛酮糖含量,

该方法的检测限为

4.12

mg/L

定量限为

10.3

mg/L

在测酶活拟选产物质量浓度

0.5~5.0

g/L

范围内线性

度良好

R

2

=1

,

重复性

RSD

小于

1.0%

加标收

回率为

98.92%

在高效液相色谱法测定

D

-

阿洛酮糖含量的基

础上

建立了

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力

测定方法

从底物质量分数

温度

pH

反应时

间等方面考查了这些因素对

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异

构酶酶活力测定的影响

确定了底物质量分数为

24%

D

-

果糖溶液

最适温度为

45

T

最适反应

pH

值为

7.0

,

反应时间为

20

min

在该条件下,

D

-

阿洛

酮糖

3

-

差向异构酶酶活力测定方法进行验证

10

样品的

RSD

均少于

5.0%

说明高效液相色谱法测定

D

-

阿洛酮糖

3

-

差向异构酶酶活力准确可靠

[7]

tion

&

Food

Research

2016

7

:

1

695-1

706.

Matsuo

T

Suzuki

H

Hashiguchi

M

et

al.

D-psicose

is

a

rare

sugar

that

provides

no

energy

to

growing

rats

[J]

.

Jou

­

rnal

of

Nutritional

Science

and

Vitaminology

2002

1

:

77-80.

[8]

Xiaobo

Li

Yueming

Zhu

Yan

Zeng

et

al.

Overexpres

­

sion

of

D

-psicose

3

-epimerase

from

Clostridium

cellu

-

lolyticum

H10

in

Bacillus

subtilis

and

its

prospect

for

D

-

psicose

production

[

J]

.

Advance

Journal

of

Food

Science

[9]

and

Technology

2013

3

:

264-269.

Wenli

Zhang

Dan

Fang

Qingchao

Xing

et

al.

Character

­

ization

of

a

novel

metal

-dependent

D-psicose

3

-epimerase

from

clostridium

scindens

35704

[J]

.

PloS

One

2013

4

:

287-296.

[10]

Lingqia

Su

Fan

Sun

Zhanzhi

Liu

et

al.

Highly

efficient

production

of

Clostridium

cellulolyticum

H10

D-psicose

3

-

epimerase

in

Bacillus

subtilis

and

use

of

these

cells

to

pro

­

duce

D-psicose

[J]

.

Microbial

Cell

Factories

2018

17

:

188-196.

声.•十"十"十"十"十"十"十"十"十••十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十••十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十"十

十"十"十

十"十"十

十"十"込

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本文标签: 活力 测定 反应 分数 有限公司