ε-聚赖氨酸差分脉冲伏安法试验文献综述
2020-05-31 20:37:15
前言:
ε-聚赖氨酸近年来作为一种防腐剂在食物防腐和工业防腐[17]领域得到越来越广泛的应用,与此同时,它的分析测定方面也随着多方学者的不断研究,出现了包括微孔板法[6]、新型琼脂扩散法[7]、高效液相色谱法[4]等在内的许多的新的方法。这些方法有力的推进了ε-聚赖氨酸的应用和发展。
正文:
ε-聚赖氨酸是1977年由日本学者S.Shima和H.Sakai在从微生物中筛选出Dragendo~Positive的过程中发现的一种含有25―30个赖氨酸残基的同型单体的聚合物,称为ε-聚赖氨酸(ε一 PL)。
在理化性质上,ε-聚赖氨酸是一种由多个赖氨酸单体组成的聚合多肽,含有25-30个赖氨酸残基的同型单体,残基之间通过ɑ-羧基和ε-氨基形成酰胺键连接而成[1]。ε-聚赖氨酸的聚合度一般为25~30;融点为172.8℃;;没有固定的熔点,250℃以上开始溶化分解。ε-聚赖氨酸的颜色为浅黄色,吸湿性强,有苦味,具有较好的水溶性,微溶于乙醇,但不溶于甲醇、乙醚等有机溶剂,它的热稳定性强,在高温(121℃)下 仍然不分解、不失活[2]。
在生物活性上,ε-聚赖氨酸是一种具有较强抑菌作用的多肽聚合物,在人体内可分解成赖氨酸,而赖氨酸是人体必需氨基酸之一,ε-聚赖氨酸可以作为人体内赖氨酸的来源。Fukutome[3]等进行的相关实验表明,ε-聚赖氨酸的极安全水平为每日最大含量6500μg/g;即使高达20000μg/g时,也未发现ε-聚赖氨酸的致癌性。ε-聚赖氨酸具有抑菌性。人们在研究中发现,ε-聚赖氨酸在中性和微酸性的环境中,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌以及病毒等均有一定的抑菌效果。但相比前两者,ε-聚赖氨酸对酵母菌、霉菌的抑菌浓度还要高一些[1] [2]。此外,ε-聚赖氨酸还具有一定的抗噬菌体能力。目前世界各国中,美国FDA已于2013年10月批准ε-聚赖氨酸为食物保鲜剂,日本目前已将ε-聚赖氨酸作为食品防腐剂投入市场,我国卫计委于2014年4月3日规定ε-聚赖氨酸作为新型食品添加剂应用于食品防腐。
关于ε-聚赖氨酸的检测,ε-PL的标准检测方法为Itzhaki法(甲基橙法)[18],其原理是使过量甲基橙与ε-聚赖氨酸反应后,取其沉淀后的上清液,测剩余甲基橙的吸光度以确定其剩余含量,从而得出参与反应的ε-聚赖氨酸的量,线性范围为0~ 0.2 g L,但是这种方法pH、无机离子、甲基橙浓度等因素都会影响测定结果,测定结果相对标准偏差<15%,测定结果偏差较大。
关于其它方法,ε-聚赖氨酸的检测可分为发酵阶段的含量检测和食品加工阶段的含量检测,对于不同阶段ε-聚赖氨酸特征的检测,应采取不同的检测方法。对于发酵生产阶段的检测,通常采用甲基橙法和高效液相色谱法[4],也可采用微孔板生物检测法检测发酵液,检出结果为100~500 mg/L;对于食品加工阶段的检测,可采用荧光淬灭法和新型琼脂扩散法,其中,对于米饭的检出结果为0.1~0.8 mg/L,对于橙汁的检出结果为≥2 mg/L,对于糕点及火腿的检测结果为≥10 mg/L[5]。骆健美[6]等人以96微孔板为检测平台,利用ε-聚赖氨酸的抑菌活性,以藤黄微球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等菌株为实验菌株,建立了一套以藤黄微球菌为指示菌,直接反应ε-聚赖氨酸的抑菌活性,均有较高的准确度和灵敏度,操作简单且能进行大规模样品检测的方法。对于食品加工阶段的检测,刘友华[7]建立了一种新型琼脂扩散法,利用ε-聚赖氨酸在含有亚甲基蓝的琼脂平板上扩散时,能形成明显的扩散圈,且ε-聚赖氨酸的质量浓度的对数值与扩散圈的直径成良好的线性关系的原理,检测ε-聚赖氨酸的含量。该方法操作简单、成本低、专一性高,能够可靠的检测橙汁、糕点、猪肉火腿等食品中的ε-聚赖氨酸含量,对企业生产具有重要的现实意义。此外,程传荣[8]等人基于ε-聚赖氨酸和碘化铋钾试剂的沉淀产物可与硫脲发生显色反应的条件,提出了一种利用分光光度计快速检测ε-聚赖氨酸的新方法,该方法的检出限为0.01 g/L,ε-聚赖氨酸的回收率为
96.5%-100.53%,该方法相较于传统的甲基橙法具有更高的准确性。
电化学科学,作为研究电与化学反应相互关系的科学,其建立和发展同许多自然科学一样,是伴随着研究方法和仪器的进步而发展的。上世纪四十年代,苏联A.N.rFumikn学派[9]在实验技术方面做出新的突破,使电极过程及其动力学形成新的学科。到了上世纪50年代,随着动力学的日趋成熟,电化学研究迎来了高速发展的新阶段。70年代以来,电化学逐渐突破原有的电极过程的范畴,发展到从原子、分子水平来阐述界面结构和动力学的水平,并逐渐发展为一门新兴科学。本世纪以来,电化学更是蓬勃发展,形成了合成电化学、量子电化学半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等多个分支。电化学在食品、航空、冶金、电子、材料、能源、机械、金属防腐蚀等科技领域都得到了广泛应用,与环境保护、生命科学等当今世界热点课题的联系也越来越紧密。随着越来越多的学者致力于电化学的研究和应用,在可以预见的将来,电化学必将迎来更加迅猛蓬勃的发展。电化学分析以其快速、灵敏、准确以及价格低廉等优点受到越来越高的重视,发展迅速。本次将尝试采用电化学的差分脉冲伏安法检测ε-聚赖氨酸,探索这种测定方法在检测ε-聚赖氨酸方面的优缺点以及实用性。