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奶酪的成熟涉及多種生化變化,例如脂肪水解、乳糖發(fā)酵和蛋白質(zhì)降解。這些過程極大地影響了奶酪的質(zhì)地、味道和香氣。更具體地說,氨基酸的含量和特性會影響整個老化過程的奶酪風味。食物中的氨基酸既是游離的未結(jié)合分子,也是通過肽鍵結(jié)合在一起的氨基酸殘基,從而產(chǎn)生乳制品中存在的各種蛋白質(zhì)。為了全面評估奶酪在整個成熟過程中的氨基酸含量,需要對氨基酸組成進行準確評估。為此,必須水解蛋白質(zhì),有效地釋放氨基酸殘基,然后可以在水解產(chǎn)物中對其進行定量檢測。
傳統(tǒng)上,蛋白質(zhì)在酸性或堿性條件下分別用 6 N HCl 或 4 N NaOH 在密封容器中 110 °C 處理18至24小時進行化學水解,時間、溫度和試劑等因素會影響水解反應的準確性和精密度,從而影響氨基酸定量??傊?,氨基酸分析是一項昂貴、棘手且耗時的實驗室程序。通常,水解反應代表著這個過程的反應速度受到限制;減少有機反應的反應時間,另一種方法是用微波能代替常規(guī)加熱。與傳統(tǒng)的加熱方法相比,微波可以在更高的溫度和更短的反應時間內(nèi)成功地促進蛋白質(zhì)水解反應。CEM 的 Discover® 2.0 微 波反應器可以為實驗室提供工具,以高效、可重復和安全的方式。
材料與方法
試劑與樣品
所有試劑均購自商業(yè)供應商,水解溶液在使用前新鮮制備。從當?shù)氐纳痰晔占汤覙悠罚谑称芳庸C中均質(zhì)化,并在 4°C 下儲存直至分析。使用分析天平等分每個樣品的 300mg 部分,用于其扌旨定的水解反應。水解產(chǎn)物的氨基酸含量通過柱前衍生化,然后進行 UPLC 進樣和 260nm處的 PDA 檢測來確定。Waters AccQ-Tag™ Ultra Derivatization 試劑盒用于水解產(chǎn)物的 LC- PDA 分析。所有樣品一式三份進行分析。
傳統(tǒng)的氨基酸水解方法
在玻璃小瓶中加入 300mg 樣品,然后加入 2.5mL 含 3% (w/v) 苯酉分溶液的 6 N HCl。然后用 N 2 吹掃反應瓶并迅速密封。重復此過程,直到所有樣品都準備好放入 110°C 烘箱中20小時。完成后,將樣品從烘箱中取出并在衍生前冷卻至室溫。
Discover 2.0 水解方法
反應設置:將 300mg 樣品部分添加到配備有攪拌棒的 35-mL Pyrex 容器中。然后向每個微波反應容器中加入體積為 5mL 的 6 N HCl w/3% 苯酉分。
容器用 N2 吹掃5分鐘,用 Teflon® 內(nèi)襯硅膠蓋快速密封,然后放置在自動進樣器架中,以便自動放置在 Discover 2.0 腔中。
方法編程:一步動態(tài)法,在 Discover2.0 系統(tǒng)中為奶酪的氨基酸水解編程。
使用以下的方法參數(shù):
酸水解
容器類型:Pyrex
控制方式: Dynamic動態(tài)
溫度: 165 °C
時間:20-min
壓力: 300 PSI
功率: 300 W
攪拌: 高
分析樣品準備
所有水解產(chǎn)物溶液通過 0.2µm PTFE 過濾器并用 6 M NaOH 中和,為 AccQ-Tag 衍生化做準備。將來自 Waters AccQ-Tag Ultra Derivatization 試劑盒的 70µL 硼酸鹽緩沖液添加到新的回收瓶中。加入 10µL 中和樣品,將小瓶蓋上蓋子并渦旋。然后,將 20µL 從 試劑盒中制備的衍生化試劑添加到每個樣品反應中。將反應混合物渦旋10秒,然后在 55 °C 下加熱10分鐘,然后進行分析。
分析
將 5µL 體積的每個衍生反應注入與 Waters PDA 檢測 器相連的Waters Acquity H-Class UPLC。使用 Waters AccQ-Tag Ultra C18 色譜柱(1.7µm,2.1 x 100mm)以 0.25mL/min 的流速進行分離。柱溫為 45°C。洗脫梯度如表1所示。流動相為A:在 MilliQ 水中稀釋10倍的 Waters AccQ-Tag Eluent A 和 B:Waters AccQ-Tag Eluent B。為了確定每種氨基酸的氨基酸濃度,Waters Amino 酸標準(沃特世公司,部件號 WAT088122)是在 5、10、25、50 和 100pmol/µL 的濃度下衍生。
結(jié)果與討論
Discover 2.0 經(jīng)評估可促進奶酪的酸輔助氨基酸水解。將結(jié)果與對相同樣品進行的傳統(tǒng)烘箱水解方法進行了比 較。表2重點介紹了在傳統(tǒng)水解烘箱條件以及 Discover 2.0 酸水解反應條件下切達干酪和科爾比干酪樣品的氨基酸回收率。所有 Discover 2.0 輔助水解反應在回收率方面都與傳統(tǒng)水解反應的對應物相比很好。
微波加熱提供快速、高效和可靠的整體加熱。這種介電加熱機制允許以均勻和瞬時的方式將熱量傳遞給反應內(nèi)容物。傳統(tǒng)的加熱方法,例如烤箱和加熱罩,依賴于通過容器壁傳遞熱量,熱量然后再通過反應組分,這導致緩慢和低效的加熱以及不希望的溫度梯度和副反應。此外,在 Discover 2.0 水解反應過程中添加攪拌可提高反應均勻性。最后,壓縮空氣可將微波輔助反應快速冷卻至安全處理溫度,從而縮短樣品分析時間。Discover 2.0 提供了一種氨基酸水解的替代途徑,具有關鍵優(yōu)勢,包括更短的反應時間、更清潔的水解產(chǎn)物和更快的分析時間。
結(jié)論
對兩種不同的奶酪樣品進行酸水解,然后對所得氨基酸進行衍生和表征,以確定完整的氨基酸譜。傳統(tǒng)加熱法與快速微波法的比較表明,在大多數(shù)情況下,微波氨基酸的回收率更高,反應時間更少。這些結(jié)果表明,Discover2.0 系統(tǒng)可以作為更快速,更安全的監(jiān)控替代方案貫穿奶酪的生產(chǎn)過程;提供更加深入的熟化,風味概況的監(jiān)控。
參考文獻
AccQ-Tag™ is a trademark of Waters Corporation. Teflon®isa registered trademark and a brand name owned by Chemours (formally DuPont).
Chen, S. T.; Chiou, S. H.; Chu, Y. H.; Wang, K. T. Int. J. Pept. Protein Res. 1987, 30, 572-576.
Davidson, I. Methods Mol. Biol. 2003, 211, 111-22.
Han, K.; Richard, C.; Biserte, G. Int. J. Biol. Chem. 1983, 15, 875-884.
Margolis, S. A.; Jassie, L.; Kingston, H. M. J. Automat. Chem. 1991, 13, 93-95.
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