B-Z振荡体系测定色氨酸

沈慧（安徽三联学院　商学院，安徽　合肥　230601）



B-Z振荡体系测定色氨酸

沈慧
（安徽三联学院商学院，安徽合肥230601）

摘要：利用不同浓度的色氨酸对苹果酸－溴酸钠－硫酸－[CuL](ClO4)2化学振荡反应体系的扰动，得到一种新的定量分析测定色氨酸的方法，其中[CuL](ClO4)2的配体L是5，7，7，12，14，14－六甲基－1，4，8，11－四氮杂环十四－4，11－二烯.研究结果表明，当不同浓度的色氨酸加入到振荡反应体系时，振荡振幅的改变值△Am与色氨酸浓度的对数值lg{[Trp]0/(mol/L)}之间呈良好的线性关系，线性范围为3.148×10-4mol/L到1.478×10-6mol/L，相关系数r＝0.99924.

关键词:化学振荡；四氮杂大环铜配合物；色氨酸；扰动

1　引言

蛋白质的基本构成单位氨基酸会参与到生物体内的各种生理活动及代谢.L-氨基吲哚基丙酸（L-色氨酸，TRYPTOPHAN，简称TRP），是八种必需氨基酸之一，对动物和人生长、发育以及新陈代谢都起着非常重要的作用[1].色氨酸在一些植物蛋白中含量比较少，因此添加在食品或动物饲料中可以大大提高植物蛋白质的利用率（大约可以提高至50%到60%）因此色氨酸是第三大饲料添加氨基酸[2].

近期的文献报道显示色氨酸的分析测定方法主要有紫外分光光度法[3]、可见分光光度法[3]、荧光分光光度法[3]、电化学还原法[4]、化学发光法[5]、光密度法[6]、对二甲基氨基苯甲醛分光光度法[7]、流动注射－化学发光法[8]、氨基酸自动分析仪分析法[9]、无保护流体室温燐光法[10]等.

化学振荡体系应用于分析测定在近年来得到了进展性的研究，某些微量及痕量的外加物种能影响到振荡反应的复杂动力学机理[11].近三年国内有关B-Z化学振荡反应用于分析测定的报道有碱性磷酸酶[12]、S2-[13]、维生素C[14]、罗丹明B[15]、姜黄素[16]、阿司匹林[17]、抗生素[18]、罗红霉素[19]、扑热息痛[20]、龙胆酸[20]、8-羟基喹啉[20]、对氨基水杨酸钠[21]、牛磺酸[22]等.笔者曾利用不同浓度的酪氨酸对苹果酸－溴酸钠－硫酸－[CuL](ClO4)2化学振荡反应体系的扰动，得到一种新的定量分析测定酪氨酸的方法[23]，在此研究基础上，将该法应用于色氨酸的测定中.

2　研究方法简介

2.1实验试剂与仪器

2.1.1试剂

无水丙酮、无水甲醇、水合醋酸铜、无水乙二胺、无水乙醇、70%高氯酸、溴酸钠、DL-苹果酸（Malic acid）、95%-98%浓硫酸、L-色氨酸，以上试剂均为分析纯.实验中使用二次蒸镏去离子水，用浓度为95%至98%的浓硫酸配制了1.15mol/L的硫酸储备液，用来配制以下溶液：1.84×10-2 mol/L的[CuL](ClO4)2溶液，0.6mol/L的溴酸钠溶液，2.0mol/L的DL-苹果酸溶液.

2.1.2实验仪器及规格

数字酸度计（PHS—25B型）；恒温磁力加热搅拌器（85－2型）；元素分析仪；循环水式真空泵（SHZ-D型）；电化学工作站（LK 2005型）；电子分析天平（AB204-N型）；温度指示控制仪（WMZK-01型）；自动平衡记录仪（XWTD-264型）；智能傅立叶红外光谱仪（FT-IR Nexus-870 Nicolet 380型）；双液接甘汞Hg|Hg2Cl2|Na2SO4|电极（217型）；铂电极（213型）.

2.2实验过程

为了建立最佳的分析测定条件，借鉴文献23的实验方法，确定21℃、500r/min为测定色氨酸的实验温度和搅拌速度；其中溶液浓度分别为：[苹果酸]=0.18mol/L，[溴酸钠]=0.0165mol/L，[[CuL](ClO4)2] =2.99×10-3mol/L，[硫酸]=1.15mol/L.

合成四氮杂大环铜配合物[CuL](ClO4)2，式中的L为5，7，7，12，14，14－六甲基－1，4，8，11－四氮杂环十四－4，11－二烯[23].控制温度在21℃± 0.5℃，搅拌器的搅速为510r/min，调节量程为500mV的平衡走纸记录仪，控制其走纸速度为8 mm/min，并记录振荡曲线.向50mL干燥烧杯中放入转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的溴酸钠溶液，3.6mL 2mol/L的苹果酸溶液；将甘汞电极（对照电极）和铂电极（工作电极）快速插入反应体系中，大约10秒后快速加入6.5mL 1.84×10-2mol/L的催化剂[CuL] (ClO4)2，此时反应体系总体积达到40mL.经历不到10秒的诱导期后，该反应体系呈现出典型的B-Z化学振荡行为且进入稳定的振荡阶段（图2）.维持恒温21℃，此时该体系中各组分的浓度为：[苹果酸]=0.18mol/L，[溴酸钠]=0.0165mol/L，[硫酸]=1.15 mol/L，[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3mol/L.可获得未加入色氨酸时的完整振荡曲线如图3.从图3可以看出，此振荡共耗时3090秒，振荡55次，平均振荡周期为56.2秒，溶液中CuL3+的CuL2+的特征橙红色和特征玫红色交替出现，显示出周期现象.经过7个周期约390秒的振荡后，体系基本进入了稳定的振荡阶段，已具备进行微扰实验的条件.因此，在第八周期当铂电极指示电位达到最低时迅速用微量进样器向体系中加入某浓度的色氨酸溶液，可见振荡立即停止，振幅出现突变，电极电位值瞬间减小，之后系统重新建立振荡.观察振荡体系的周期及振幅发生的改变，记录下不同浓度的色氨酸溶液对振荡体系的干扰数据.

图1条件：[苹果酸]=0.18M；[溴酸钠]=0.0165 M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M；

图2条件：[苹果酸]=0.18M；[溴酸钠]=0.0165 M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M.

图1　B-Z振荡体系的稳定振荡图形

图2　B-Z振荡体系完整振荡图形

3　结论

在保持温度、振荡体系各组分浓度不变的前提下,以加入[CuL](ClO4)2为时间起点，通过使用平衡走纸记录仪，记录下第8周期加入不同浓度的色氨酸溶液后，振荡体系相关参数的改变情况.

定义单次振荡周期是Tm；振荡振幅的改变量为△Am=A-A0，（A0和A分别是色氨酸加入后和加入前的振荡振幅）.从图4（[L-色氨酸]=1.72×10-5M）及图5（[L-色氨酸]=2.2×10-4M）可以看出，加入色氨酸溶液对原有的振荡体系产生了明细的干扰，并且加入的色氨酸浓度越大，引起的振幅改变量也越大.

图3　1.72×10-5M色氨酸对振荡体系的影响

图4　2.20×10-4M色氨酸对振荡体系的影响

图3条件：[苹果酸]=0.18M；[[CuL](ClO4)2]= 2.99×10-3M；[溴酸钠]=0.0165M；[硫酸]=1.15M；图4条件：[苹果酸]=0.18M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[溴酸钠]=0.0165M；[硫酸]=1.15M；

将色氨酸在振荡体系中的浓度进行常用对数的处理，把色氨酸浓度的对数lg{[Trp]0/(mol/L)}作为横坐标，把振幅的突变量△Am当做纵坐标，作图后显示，在色氨酸浓度从3.148×10-4mol/L到1.478× 10-6mol/L的范围内进行改变时，△Am与lg{[Trp]0/ (mol/L)}呈良好的的线性关系（如图5，式1）[23].

图5　色氨酸浓度的对数和振幅突变量之间的线性关系

条件：[苹果酸]=0.18M；[溴酸钠]=0.0165M；[[CuL](ClO4)2]=2.99×10-3M；[硫酸]=1.15M；

线性关系式如下：

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

相关系数r＝0.99924.

保持相同的实验条件，利用浓度为7.44× 10-5mol/L的色氨酸溶液进行了7次平行试验，测得相对平均误差是0.34%，说明该试验重现性较好，结果可靠.

把浓度不同的色氨酸溶液加入到苹果酸－溴酸钠－硫酸－[CuL](ClO4)2振荡反应体系里，会干扰该体系的正常振荡并因此振荡的振幅发生改变.加入的色氨酸浓度的对数值lg{[Trp]0/(mol/L)}与振荡振幅的改变值△Am之间呈现出了良好线性关系，线性范围为1.478×10-6mol/L到3.148×10-4mol/L.因此，可以确立一种方便、简单定量测定色氨酸的新途径.

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收稿日期：2015年9月23日

中图分类号：O622

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）01-0015-03