B-Z振蕩體系測定色氨酸

沈慧（安徽三聯學院　商學院，安徽　合肥　230601）

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B-Z振蕩體系測定色氨酸

沈慧
（安徽三聯學院商學院，安徽合肥230601）

摘要：利用不同濃度的色氨酸對蘋果酸－溴酸鈉－硫酸－[CuL](ClO4)2化學振蕩反應體系的擾動，得到一種新的定量分析測定色氨酸的方法，其中[CuL](ClO4)2的配體L是5，7，7，12，14，14－六甲基－1，4，8，11－四氮雜環十四－4，11－二烯.研究結果表明，當不同濃度的色氨酸加入到振蕩反應體系時，振蕩振幅的改變值△Am與色氨酸濃度的對數值lg{[Trp]0/(mol/L)}之間呈良好的線性關系，線性范圍為3.148×10-4mol/L到1.478×10-6mol/L，相關系數r＝0.99924.

關鍵詞:化學振蕩；四氮雜大環銅配合物；色氨酸；擾動

1　引言

蛋白質的基本構成單位氨基酸會參與到生物體內的各種生理活動及代謝.L-氨基吲哚基丙酸（L-色氨酸，TRYPTOPHAN，簡稱TRP），是八種必需氨基酸之一，對動物和人生長、發育以及新陳代謝都起著非常重要的作用[1].色氨酸在一些植物蛋白中含量比較少，因此添加在食品或動物飼料中可以大大提高植物蛋白質的利用率（大約可以提高至50%到60%）因此色氨酸是第三大飼料添加氨基酸[2].

近期的文獻報道顯示色氨酸的分析測定方法主要有紫外分光光度法[3]、可見分光光度法[3]、熒光分光光度法[3]、電化學還原法[4]、化學發光法[5]、光密度法[6]、對二甲基氨基苯甲醛分光光度法[7]、流動注射－化學發光法[8]、氨基酸自動分析儀分析法[9]、無保護流體室溫燐光法[10]等.

化學振蕩體系應用于分析測定在近年來得到了進展性的研究，某些微量及痕量的外加物種能影響到振蕩反應的復雜動力學機理[11].近三年國內有關B-Z化學振蕩反應用于分析測定的報道有堿性磷酸酶[12]、S2-[13]、維生素C[14]、羅丹明B[15]、姜黃素[16]、阿司匹林[17]、抗生素[18]、羅紅霉素[19]、撲熱息痛[20]、龍膽酸[20]、8-羥基喹啉[20]、對氨基水楊酸鈉[21]、?；撬醄22]等.筆者曾利用不同濃度的酪氨酸對蘋果酸－溴酸鈉－硫酸－[CuL](ClO4)2化學振蕩反應體系的擾動，得到一種新的定量分析測定酪氨酸的方法[23]，在此研究基礎上，將該法應用于色氨酸的測定中.

2　研究方法簡介

2.1實驗試劑與儀器

2.1.1試劑

無水丙酮、無水甲醇、水合醋酸銅、無水乙二胺、無水乙醇、70%高氯酸、溴酸鈉、DL-蘋果酸（Malic acid）、95%-98%濃硫酸、L-色氨酸，以上試劑均為分析純.實驗中使用二次蒸鎦去離子水，用濃度為95%至98%的濃硫酸配制了1.15mol/L的硫酸儲備液，用來配制以下溶液：1.84×10-2 mol/L的[CuL](ClO4)2溶液，0.6mol/L的溴酸鈉溶液，2.0mol/L的DL-蘋果酸溶液.

2.1.2實驗儀器及規格

數字酸度計（PHS—25B型）；恒溫磁力加熱攪拌器（85－2型）；元素分析儀；循環水式真空泵（SHZ-D型）；電化學工作站（LK 2005型）；電子分析天平（AB204-N型）；溫度指示控制儀（WMZK-01型）；自動平衡記錄儀（XWTD-264型）；智能傅立葉紅外光譜儀（FT-IR Nexus-870 Nicolet 380型）；雙液接甘汞Hg|Hg2Cl2|Na2SO4|電極（217型）；鉑電極（213型）.

2.2實驗過程

為了建立最佳的分析測定條件，借鑒文獻23的實驗方法，確定21℃、500r/min為測定色氨酸的實驗溫度和攪拌速度；其中溶液濃度分別為：[蘋果酸]=0.18mol/L，[溴酸鈉]=0.0165mol/L，[[CuL](ClO4)2] =2.99×10-3mol/L，[硫酸]=1.15mol/L.

合成四氮雜大環銅配合物[CuL](ClO4)2，式中的L為5，7，7，12，14，14－六甲基－1，4，8，11－四氮雜環十四－4，11－二烯[23].控制溫度在21℃± 0.5℃，攪拌器的攪速為510r/min，調節量程為500mV的平衡走紙記錄儀，控制其走紙速度為8 mm/min，并記錄振蕩曲線.向50mL干燥燒杯中放入轉子并依次添加下述溶液：28.8mL 1.15mol/L的硫酸溶液，1.1mL 0.6mol/L的溴酸鈉溶液，3.6mL 2mol/L的蘋果酸溶液；將甘汞電極（對照電極）和鉑電極（工作電極）快速插入反應體系中，大約10秒后快速加入6.5mL 1.84×10-2mol/L的催化劑[CuL] (ClO4)2，此時反應體系總體積達到40mL.經歷不到10秒的誘導期后，該反應體系呈現出典型的B-Z化學振蕩行為且進入穩定的振蕩階段（圖2）.維持恒溫21℃，此時該體系中各組分的濃度為：[蘋果酸]=0.18mol/L，[溴酸鈉]=0.0165mol/L，[硫酸]=1.15 mol/L，[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3mol/L.可獲得未加入色氨酸時的完整振蕩曲線如圖3.從圖3可以看出，此振蕩共耗時3090秒，振蕩55次，平均振蕩周期為56.2秒，溶液中CuL3+的CuL2+的特征橙紅色和特征玫紅色交替出現，顯示出周期現象.經過7個周期約390秒的振蕩后，體系基本進入了穩定的振蕩階段，已具備進行微擾實驗的條件.因此，在第八周期當鉑電極指示電位達到最低時迅速用微量進樣器向體系中加入某濃度的色氨酸溶液，可見振蕩立即停止，振幅出現突變，電極電位值瞬間減小，之后系統重新建立振蕩.觀察振蕩體系的周期及振幅發生的改變，記錄下不同濃度的色氨酸溶液對振蕩體系的干擾數據.

圖1條件：[蘋果酸]=0.18M；[溴酸鈉]=0.0165 M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M；

圖2條件：[蘋果酸]=0.18M；[溴酸鈉]=0.0165 M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M.

圖1　B-Z振蕩體系的穩定振蕩圖形

圖2　B-Z振蕩體系完整振蕩圖形

3　結論

在保持溫度、振蕩體系各組分濃度不變的前提下,以加入[CuL](ClO4)2為時間起點，通過使用平衡走紙記錄儀，記錄下第8周期加入不同濃度的色氨酸溶液后，振蕩體系相關參數的改變情況.

定義單次振蕩周期是Tm；振蕩振幅的改變量為△Am=A-A0，（A0和A分別是色氨酸加入后和加入前的振蕩振幅）.從圖4（[L-色氨酸]=1.72×10-5M）及圖5（[L-色氨酸]=2.2×10-4M）可以看出，加入色氨酸溶液對原有的振蕩體系產生了明細的干擾，并且加入的色氨酸濃度越大，引起的振幅改變量也越大.

圖3　1.72×10-5M色氨酸對振蕩體系的影響

圖4　2.20×10-4M色氨酸對振蕩體系的影響

圖3條件：[蘋果酸]=0.18M；[[CuL](ClO4)2]= 2.99×10-3M；[溴酸鈉]=0.0165M；[硫酸]=1.15M；圖4條件：[蘋果酸]=0.18M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[溴酸鈉]=0.0165M；[硫酸]=1.15M；

將色氨酸在振蕩體系中的濃度進行常用對數的處理，把色氨酸濃度的對數lg{[Trp]0/(mol/L)}作為橫坐標，把振幅的突變量△Am當做縱坐標，作圖后顯示，在色氨酸濃度從3.148×10-4mol/L到1.478× 10-6mol/L的范圍內進行改變時，△Am與lg{[Trp]0/ (mol/L)}呈良好的的線性關系（如圖5，式1）[23].

圖5　色氨酸濃度的對數和振幅突變量之間的線性關系

條件：[蘋果酸]=0.18M；[溴酸鈉]=0.0165M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M；

線性關系式如下：

△Am=61.25767lg{[Trp]0/(mol/L)}+35516103（1）

相關系數r＝0.99924.

保持相同的實驗條件，利用濃度為7.44× 10-5mol/L的色氨酸溶液進行了7次平行試驗，測得相對平均誤差是0.34%，說明該試驗重現性較好，結果可靠.

把濃度不同的色氨酸溶液加入到蘋果酸－溴酸鈉－硫酸－[CuL](ClO4)2振蕩反應體系里，會干擾該體系的正常振蕩并因此振蕩的振幅發生改變.加入的色氨酸濃度的對數值lg{[Trp]0/(mol/L)}與振蕩振幅的改變值△Am之間呈現出了良好線性關系，線性范圍為1.478×10-6mol/L到3.148×10-4mol/L.因此，可以確立一種方便、簡單定量測定色氨酸的新途徑.

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收稿日期：2015年9月23日

中圖分類號：O622

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）01-0015-03