近期，奧地利科學(xué)技術(shù)學(xué)院（ISTA）的Gaia Novarino研究團(tuán)隊(duì)在Cell雜志上發(fā)表了題為“Large neutral amino acid levels tune perinatal neuronal excitability and survival”文章，通過檢查整個(gè)大腦發(fā)育過程中的代謝物水平，揭示了一組大型中性氨基酸（large neutral amino acid, LNAA）—包括色氨酸、酪氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸，在大腦神經(jīng)發(fā)育的某些階段發(fā)揮著關(guān)鍵作用[1]。

大腦發(fā)育由一連串協(xié)調(diào)的步驟組成，這些步驟主要由人體基因指導(dǎo)，然而，環(huán)境應(yīng)激，如營養(yǎng)匱乏或營養(yǎng)不良也會影響大腦的發(fā)育。LNAA是人體不能自行合成的必需氨基酸，必須通過食物攝取。氨基酸作為生物體健康生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)常作為食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑添加在各類食品中，如：食品補(bǔ)充劑、動物營養(yǎng)飼料添加劑、臨床營養(yǎng)制劑以及氨基酸藥物，如氨基酸注射液、氨基酸口服液、氨基酸制劑等，因此合理的添加及使用尤為重要。

與健康小鼠（左）相比，缺少LNAA的小鼠（右）大腦皮質(zhì)比較薄[2]

01、游離氨基酸簡介

在生物體內(nèi)這些氨基酸僅以游離狀態(tài)存在著。構(gòu)成一般蛋白質(zhì)的有23種，立體構(gòu)型均屬L-型。氨基酸根據(jù)氨基與羧基數(shù)分類為中性，酸性，堿性等。氨基酸通常為無色晶體，熔點(diǎn)超過200℃，比一般有機(jī)化合物的熔點(diǎn)高很多。氨基酸一般易溶于水、酸溶液和堿溶液中，不溶或微溶于乙醇或乙 醚等有機(jī)溶劑。氨基酸在水中的溶解度差別很大，例如酪氨酸的溶解度最小，25℃時(shí)，100g水中酪氨酸僅溶解0.045g，但在熱水中酪氨酸的溶解度較大。賴氨酸和精氨酸常以鹽酸鹽的形式存在，因?yàn)樗鼈儤O易溶于水，因潮解而難以制得結(jié)晶。

20種氨基酸在可見光區(qū)域均無光吸收，在遠(yuǎn)紫外區(qū)（小于220nm）均有光吸收，在紫外區(qū)（近紫外區(qū)）（220nm～300nm）只有三種氨基酸有光吸收能力，這三種氨基酸是苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸，因?yàn)樗鼈兊腞基含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)。

（圖片來源：https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）

02、檢測方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

目前常用的氨基酸檢測方法主要有：分光光度法，毛細(xì)管電泳法，近紅外光譜法，氣相色譜法，高效液相色譜法等，其中高效液相色譜法是最常用的氨基酸檢測方法。由于大多數(shù)氨基酸本身沒有紫外吸收和熒光反應(yīng)，因此需要對樣品進(jìn)行衍生化處理將其轉(zhuǎn)化為有紫外吸收和發(fā)射熒光的物質(zhì)，衍生可分為柱前衍生和柱后衍生。

1、柱前衍生：

是樣品在進(jìn)入色譜柱之前，氨基酸經(jīng)衍生化轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合反相高效液相色譜檢測的物質(zhì)，常用的衍生劑有丹酰氯、鄰苯二甲醛、萘二甲醛等。實(shí)驗(yàn)常用的色譜柱有C8柱、C18柱和CN柱，檢測方法有HPLC-UV、HPLC-ELSD、HPLC-FLD、HPLC-MS等。

2、柱后衍生

是樣品經(jīng)離子交換柱分離，分離后的氨基酸再進(jìn)行衍生化處理。常用的柱后衍生化試劑有茚三酮和熒光胺，其中熒光胺的靈敏度比茚三酮高大約3個(gè)數(shù)量級。柱后衍生主要用于食品、蛋白質(zhì)水解液、生理體液等樣品中氨基酸含量的檢測[3]。

氯化銨和17種氨基酸混標(biāo)檢測譜圖

03、相關(guān)耗材包

04、其它氨基酸

親水氨基酸，即極性氨基酸，其R基團(tuán)呈極性，一般能和水分子形成氫鍵，故對水分子具有一定的親和性。包括：絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、含硒半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、吡咯賴氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸。

疏水氨基酸，即非極性氨基酸，其R基團(tuán)呈非極性，對水分子的親和性不高或者極低，但對脂溶性物質(zhì)的親和性較高。它們包括：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。

參考文獻(xiàn)：

[1] Knaus et al., Large neutral amino acid levels tune perinatal neuronal excitability and survival, Cell (2023).

[2] Feed them or lose them. Retrieved Mar. 29, 2023.

[3] 于泓等. 氨基酸分析方法的研究進(jìn)展. 2005.