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为填补海藻中 D - 氨基酸(D-AAs)研究空白,研究人员开发(S)-NIFE 柱前衍生化 HPLC-MS/MS 法,首次检测市售食用海藻中 D-AAs。发现褐藻 D-AAs 种类和含量最高,盐渍处理样品更丰富,为海藻营养评价、风味研究及产品开发提供方法与数据支撑。
蛋白质是维持人体组织器官正常代谢的关键成分,构成蛋白质的氨基酸(除甘氨酸外)因含手性碳原子而存在 L 型和 D 型两种对映体。D - 氨基酸(D-AAs)在人体中具有重要生理作用,如 D - 丝氨酸(D-Ser)和 D - 天冬氨酸(D-Asp)分别作为神经递质和类激素物质发挥功能。同时,D-AAs 也存在于母乳、熟食和发酵产品等多种食物中。然而,人体对 D-AAs 的代谢能力有限,未被代谢的 D-AAs 可能在组织中积累并造成损害。
海藻因高蛋白和丰富氨基酸组成成为极具潜力的替代蛋白源,其独特营养和风味备受认可。市售食用海藻有晒干、盐渍等多种加工形式,但关于其中 D-AAs 的组成和含量却知之甚少。此前研究已在多种食品中发现 D-AAs,由此推测市售食用海藻中也可能存在 D-AAs,且其含量受海藻种类和加工方式影响。深入分析 D-AAs 组成有助于完善海藻氨基酸谱研究,同时部分 D-AAs 的甜味特性可能对海藻风味形成有贡献,提升其食用价值。因此,开展市售食用海藻中 D-AAs 的研究具有重要意义。
研究人员开展了基于(S)-NIFE 柱前衍生化的高效液相色谱 - 串联质谱(HPLC-MS/MS)分析,首次全面探究市售食用海藻中 D-AAs 的组成与含量,相关成果发表在《LWT》。
研究采用的主要关键技术方法如下:选取褐藻(羊栖菜、海带)、红藻(紫菜)、绿藻(石莼)等市售常见食用海藻,经清洗、烘干、研磨过筛预处理。通过超声提取法用 40% 乙醇提取游离氨基酸,采用(S)-NIFE 进行柱前手性衍生化,优化衍生化条件后,利用 HPLC-MS/MS 在多反应监测(MRM)模式下对 15 种 D-AAs 进行同时定量分析,并对方法进行线性、精密度、准确度等验证,结合统计学方法分析不同海藻中 D-AAs 的差异。
3.1 衍生化反应优化
研究以 D-Ser、D-Tyr 和 D-Trp 为代表,通过单因素循环法优化衍生化条件。结果显示,当氨基酸与(S)-NIFE 的物质的量比为 1:4、添加 20μL 四硼酸钠(pH9)、室温反应 20 分钟时,衍生化效率最高。这一优化条件为后续 D-AAs 的准确检测奠定了基础,因该反应需在碱性条件进行,此结果也与(S)-NIFE 最适 pH 范围 8-9 的文献报道一致。
3.2 海藻样品中 D - 氨基酸的测定
3.2.1 方法学验证
在优化的色谱和质谱条件下,22 分钟内可高效测定 15 种 D-AAs。方法验证表明,其线性范围宽(2.5~12500 ng?mL?1),线性关系良好(≥0.9991),日内和日间精密度相对标准偏差(RSD)均低于 6.6%,定量限(LOQs)在 2.5-20.0 ng?mL?1 之间,平均回收率为 87.4%-95.0%,基质效应在 89.9%-94.8%,各项指标均符合检测要求,确保了检测结果的可靠性。
3.2.2 D - 氨基酸的含量
检测发现褐藻的 D-AAs 种类和含量多于红藻和绿藻,其中羊栖菜的总 D-AAs 含量约为海带的三倍。羊栖菜中的 D-Asp、D-Ser 和 D-Phe 占总 D-AAs 的 33.21%,这些成分常用作减肥食品添加剂,表明羊栖菜在减肥产品开发方面潜力较大。此外,盐渍处理的褐藻中 D-AAs 的种类和含量显著高于晒干样品,提示加工方式可能影响海藻中 D-AAs 含量,但因样本批次问题需进一步验证。
3.2.3 D - 氨基酸的风味
据文献报道,氨基酸对映体味道不同,多数 L - 氨基酸呈苦味,而多数 D - 氨基酸呈甜味。本研究中褐藻较高的 D-AAs 浓度可能使其风味优于红藻和绿藻,盐渍海藻因 D-AAs 含量高可能具有更受欢迎的风味,这也可能是市售海藻常经盐渍处理的原因之一,但该结论需后续感官实验验证。
3.3 海藻样品中总氨基酸和游离氨基酸的测定
通过改进的 PITC 柱前衍生化 HPLC 法分析发现,褐藻的总氨基酸种类和含量更丰富,必需氨基酸(EAAs)占总氨基酸近一半,营养价值较高。红藻紫菜的游离氨基酸含量显著高于绿藻和褐藻,虽 D-AAs 含量较低,但其游离氨基酸中富含天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、丙氨酸(Ala)和甘氨酸(Gly)等风味增强氨基酸,造就了其独特口感。
本研究首次建立了基于(S)-NIFE 柱前衍生化的 HPLC-MS/MS 方法,实现了市售食用海藻中 15 种 D-AAs 的同时准确定量。明确了不同种类海藻中 D-AAs 的组成与含量存在显著差异,褐藻 D-AAs 水平明显高于红藻和绿藻。该研究为从对映体角度全面评价市售食用海藻的营养价值提供了方法和数据支撑,也为海藻加工和产品开发提供了新方向。不过,D-AAs 对蛋白质吸收的潜在抑制作用及对海藻风味的具体影响仍需通过消化实验和感官分析进一步验证,该分析方法也为其他食品基质中 D-AAs 的研究奠定了基础。