液相色譜-電噴霧飛行時間質譜法同時測定蟲生真菌菌絲中16種游離氨基酸*

劉肖肖，李淑林，陸瑞利，羅飛飛，胡豐林

1(安徽農業大學微生物防治省重點實驗室，安徽合肥，230036)

2(安徽農業大學應用化學系，安徽合肥，230036)

蟲生真菌(entomogeneous fungi)是一種以昆蟲為寄主的內生真菌，具有有性型和無性型兩種存在形式。蟲草屬中的冬蟲夏草(Cordyceps sinensis)和蛹蟲草(Cordyceps militaris)以及它們的無性型中國被毛孢(Hirsutella sinensis)和蛹擬青霉(Paecilomyces militari)［1-2］已被廣泛地用于保健食品和藥品［3-4］。目前關于蟲草及其無性型的研究主要集中在甘露醇、核苷、多糖、抗氧化和抗腫瘤等活性成分［5-7］，而缺乏對蟲草及其無性型中的游離氨基酸組成的系統研究。游離氨基酸是食品中可以被人體直接吸收的重要營養物質，同時又是食品中主要的風味物質，因此，測定蟲草及其無性型中各種游離氨基酸的含量，將可作為評價該類真菌的食用和保健價值的重要指標。

由于多數氨基酸不具有紫外吸收和熒光檢測的發色基團，所以當用傳統的液相色譜或氨基酸分析儀測定氨基酸含量時，首先要對氨基酸進行衍生化處理，分析過程較復雜［8］，同時衍生化處理容易形成非目標衍生物，從而影響氨基酸測定的準確性。相比較而言，近年來應用越來越普及的液相色譜與飛行時間質譜聯用技術［9-10］，具有較高的分辨率和檢測的靈敏度，對樣品的檢測限可以達到納克級，遠高于普通的HPLC方法;同時能夠對樣品中特定組分單獨提取分析，可有效地避免在HPLC上出現的重疊峰的干擾;樣品無需進行衍生化處理，實驗過程簡單，準確性高，然而目前尚無以之對蟲生真菌中游離氨基酸進行分析檢測的報道。因此，本文擬采用液相色譜-電噴霧飛行時間質譜(LC-ESI-TOF-MS)聯用分析法，建立一種簡捷，高效及高靈敏度的測定蟲生真菌中游離氨基酸含量的方法，為蟲生真菌中游離氨基酸的檢測、資源利用和食用質量評價提供技術參考和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 供試菌株

中國被毛孢(Hirsutella sinensis)菌株號為RCEF5042;蛹擬青霉(Paecilomyces militari)菌株號為RCEF0720;古尼擬青霉(Paecilomyces gunnii)菌株號為RCEF0199;蟬棒束孢(Isaria cicadae)菌株號為RCEF4777;細腳棒束孢(Isaria tenuip)菌株號為RCEF4256;戴氏綠僵菌(Metarhizikum taii)菌株號為RCEF4127;粉被瑪利亞霉(Mariannaea puinosa)菌株號為RCEF4695，由安徽農業大學蟲生真菌研究中心提供。

1.1.2 材料與試劑

色譜純甲醇，色譜純乙腈，色譜純甲酸，均購于美國Tedia公司;16種氨基酸(分析純):脯氨酸(Pro)，纈氨酸(Val)，亮氨酸(Leu)，異亮氨酸(Ile)，賴氨酸(Lys)，甲硫氨酸(Met)，組氨酸(His)，苯丙氨酸(Phe)，精氨酸(Arg)，酪氨酸(Tyr)，色氨酸(Try)，絲氨酸(Ser)，蘇氨酸(Thr)，胱氨酸(Cys)，天冬氨酸(Asp)，谷氨酸(Glu)，購于中國藥品生物制品鑒定所。

1.1.3 主要儀器

高分辨液質聯用分析儀(Agilent 6210 time of flight LC/MS)，包括 Agilent1100高效液相色譜(HPLC)，二極管陣列檢測器(DAD)，飛行時間質譜儀(TOF)和電噴霧離子源(ESI)，購于美國Agilent公司;供試分析型高效液相色譜柱有Agilent Eclipse XDB-C18(2.1 mm ×150 mm，5μm)、Waters Xterra MS C18(2.1 mm ×150 mm，3.5μm)和 Phenomenex Synergi Hydro-RP(4.6mm ×250mm，4μm)，分別購于Agilent、Waters和 Phenomenex公司;AN0635 電子天平，購于上海民橋精密科學儀器公司;FreeZone12冷凍干燥系統，購于美國Labonconco公司;2K-15超速離心機，購于Sigma公司;KQ5 200DE型數控超聲波清洗器，購于昆山市超聲儀器有限公司;SimplicityRUV超純水系統，購于Millipore公司。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液的配置

精確稱取16種氨基酸標準品，溶解于30%的甲醇水溶液，分別得到混合標準溶液Ⅰ(含脯氨酸(Pro)，纈氨酸(Val)，亮氨酸(Leu)，異亮氨酸(Ile)，賴氨酸(Lys)，甲硫氨酸(Met)，苯丙氨酸(Phe)和精氨酸(Arg)，它們的濃度均為500 μmol/L);混合標準溶液Ⅱ(含絲氨酸(Ser)，蘇氨酸(Thr)，胱氨酸(Cys)，組氨酸(His)，天冬氨酸(Asp)，谷氨酸(Glu)，酪氨酸(Tyr)和色氨酸(Try)，它們的濃度均為125 μmol/L)。這些標樣在測定前用30%的甲醇水溶液(含0.1%甲酸)稀釋成系列濃度的標準溶液，以進行標準曲線繪制。

1.2.2 樣品前處理

精確稱取各蟲生真菌固體培養菌絲體的凍干粉200 mg，溶于4 mL 30%的甲醇水溶液(含0.1%甲酸)，25℃超聲提取30 min，1 2000 r/min離心10 min取上清液，即得50 mg/mL的待測樣品溶液。制備好的氨基酸標準溶液及樣品溶液在4℃暫存備用，保存時間不得超過 24 h［10-11］。

1.2.3 色譜條件

進樣體積:5 μL;流速:0.60 mL/min;柱溫箱:25℃;供試流動相體系為含0.1%甲酸的甲醇水體系和乙腈水體系，采用梯度洗脫，洗脫梯度為:0～8 min由100%的流動相A(水相)洗脫;8～15 min流動相B(有機相)比例由0%增加到15%;15～23 min流動相B由15%增加到20%;23～30 min流動相B由20%增加到50%。

1.2.4 質譜條件

電噴霧(ESI)離子源的霧化氣壓:0.24 MPa(35psi);氮氣流速:12.0 L/min;毛細管溫度:325℃;離子掃描范圍(m/z):50～1000;陰離子模式下離子化電壓:3 500 V;碎片電壓:175 V;陽離子模式下離子化電壓:4 000 V;碎片電壓:250 V。

2 結果與分析

2.1 色譜柱及色譜條件初步選擇

由于氨基酸是極性較強的化合物，因此初步選擇了3個適合極性化合物分析的高效液相色譜柱進行初步比較，結果發現當以Phenomenex Synergi Hydro-RP色譜柱，以乙腈水為流動相時分離效果最好。具體流動相條件為:A相為0.1%甲酸水溶液;B相為0.1%甲酸乙腈溶液;流動相梯度為:0～8 min用100%A相洗脫;8～15 min B相由0%增加到15%;15～23 min B相由15%增加到20%;23～30 min B相由20%增加到50%。

2.2 質譜條件的確定

實驗分別測定了16種氨基酸在陽離子模式和陰離子模式下的電離情況，結果顯示:16種氨基酸標準品在陽離子模式下的主要離子碎片為脫羧基、脫氨基和脫水后形成的離子，即［M-HCOOH+H］+、［MH2O+H］+或［M-NH3+H］+;同時，含支鏈氨基酸的支鏈會發生不同程度的斷裂，芳香類氨基酸還會產生多種苯基離子碎片，離子種類較復雜，不利于定量分析。而在陰離子模式下，16種氨基酸的離子碎片主要為準分子離子峰［M-H］-，離子碎片專一，穩定性高，增加了檢測的靈敏度和定量范圍，可見采用陰離子分析模式較好。

陰離子模式下測定的16種標準氨基酸的質譜參數見表1。

表1 16種氨基酸在陰離子模式下的質譜參數Table 1 Mass spectra data of 16 amino acids detected under negative ionization mode

2.3 氨基酸標準品的定性及定量分析

2.3.1 氨基酸標準品的定性分析

在陰離子模式下，將16種氨基酸標準溶液單獨進樣得到各種氨基酸準確的質譜圖(見圖1)。根據質譜圖提供的離子碎片，可確定各氨基酸最優的定量離子均為準分子離子峰(見表1)。雖然亮氨酸和異亮氨酸具有相同的分子離子，但亮氨酸和異亮氨酸的出峰時間不同，先出峰為異亮氨酸，據此可對二者進行準確分析。此外，纈氨酸的準分子離子(m/z)為116.072與色氨酸的吲哚基離子(m/z:116.050)質荷比接近，但二者的色譜保留時間不同，因此可準確區分。總之，在陰離子模式下16種氨基酸都可以達到定量測定的要求。氨基酸標準溶液中提取的16種氨基酸的離子流圖如圖2所示。

圖1 陰離子模式下16種氨基酸的質譜圖Fig.1 Mass spectra of 16 amino acids detected under negative ionization mode

2.3.2 氨基酸標準品的定量分析

將2.1中配置的氨基酸系列標準溶液，按相應的質譜條件依次進樣測定峰面積。以標準品溶液的濃度(μmol/L)為橫坐標，峰面積值為縱坐標，繪制標準曲線，并求得16種氨基酸的線性回歸方程及相關系數(見表2)。根據樣品中16種氨基酸含量的差異，對各種氨基酸的線性范圍進行了優化，從而得到最優 的回歸方程和最佳測定濃度(見表2)。

圖2 陰離子模式下氨基酸標準溶液中16種氨基酸的離子流圖Fig.2 Ion flow of 16 amino acids detected under negative ionization mode

表2 16種氨基酸的線性回歸方程，相關系數，RSD及回收率的測定結果Table 2 Linear regression equation，coefficient of correlation，RSD and recovery ratio of the 16 amino acids

2.4 精密度測定

精確配制濃度為50 μmol/L的16種氨基酸標準品混合溶液，按相同的質譜條件連續進樣5次，計算峰面積，求得16種氨基酸的的相對標準偏差(RSD)在0.84% ～2.75%之間(見表2)。

2.5 回收率測定

準確配制25 mg/mL的細腳棒束孢樣品溶液，加入適量的氨基酸標準溶液，進行加標回收試驗，按與試驗樣品相同的方法測定峰面積，求得16種氨基酸的回收率為97.1%-102.8%(見表2)。

表3 7種蟲生真菌樣品中16種游離氨基酸的含量Table 3 Contents of 16 amino acids of the seven tested entomogenous fungi

2.6 7種蟲生真菌樣品中16種游離氨基酸含量的分析

按照前面優化的方法，對7種蟲生真菌菌絲樣品中16種游離氨基酸的含量進行了測定，結果見表3。從表中可以看出，同一菌株中各種氨基酸的含量相差較大，但所有菌株中含量最高的均為苯丙氨酸，其中，中國被毛孢的苯丙氨酸含量最高為2.173 mg/g;各菌株中胱氨酸的含量均很低，在最低線性濃度外;各菌株中脯氨酸(Pro)、纈氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)、賴氨酸(Lys)、谷氨酸(Glu)和苯丙氨酸(Phe)含量基本在0.3 mg/g以上，較其他氨基酸含量明顯較高，它們和苯丙氨酸一起可作為蟲生真菌中游離氨基酸的特征指標。不同菌株間同種氨基酸含量也存在一定差異，對于含量最高的苯丙氨酸在不同菌株間的含量差異為0.718～2.173 mg/g;絲氨酸(Ser)、蘇氨酸(Thr)、纈氨酸(Val)、甲硫氨酸(Met)在戴氏綠僵菌中的含量明顯高于其他菌株。實驗結果還表明，不同菌株間游離氨基酸總含量也存在較大差異，中國被毛孢中游離氨基酸總含量為7.537 mg/g，較蟬擬青霉(3.196 mg/g)的總含量高出1.36倍。

3 結論

本文采用液相色譜-電噴霧飛行時間質譜(LCTOF-MS)聯用技術，在陰離子電離模式下，可快速地對16種氨基酸進行定性和定量測定。16種氨基酸的色譜特征和質譜離子特征明顯，可準確定性。定量試驗結果表明，16種氨基酸的線性范圍廣準確性高，在相關系數大于0.998時，線性范圍都能達到4.0～125 μmol/L，最大可達2.0 ～500 μmol/L;在氨基酸濃度為50 μmol/L時，16種氨基酸的相對標準偏差在0.84% ～2.75%之間;回收試驗結果顯示，回收率為97.1%～102.8%。用液質聯用法對中國被毛孢、蛹擬青霉、古尼擬青霉、蟬棒束孢、細腳棒束孢、戴氏綠僵菌和粉被瑪利亞霉菌絲樣品中16種游離氨基酸含量的測定結果顯示，同一菌株中各種氨基酸的含量相差較大，但所有供菌株中含量最高的均為苯丙氨酸，它在不同供試菌株中的含量范圍為0.718～2.173 mg/g，其中中國被毛孢的苯丙氨酸含量最高;供試菌株中含量較高的氨基酸還有脯氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸和谷氨酸，它們含量大部分都在0.3 mg/g以上，較其他氨基酸含量明顯較高，可作為判定蟲生真菌中游離氨基酸的特征指標。不同菌株間游離氨基酸總量也存在較大差異，中國被毛孢中游離氨基酸總含量為7.537 mg/g，較蟬擬青霉 (3.196 mg/g)的總含量高出1.36倍。總之，采用液質聯用技術可以準確地對蟲生真菌中16種游離氨基酸進行快速檢測，其測定結果可為蟲生真菌中游離氨基酸特征鑒定、資源利用和食用價值評價提供技術和理論參考。

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