氨基酸分析仪原理、分类及几种氨基酸分析仪的比较

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氨基酸分析仪原理、分类及几种氨基酸分析仪的比较

概述

氨基酸分析仪是一种分析仪器，采用经典的阳离子交换色谱分离、茚三酮柱后衍生法，对蛋白质水解液及各种游离氨基酸的组分含量进行分析。


工作原理

通常细分为两种系统：蛋白水解分析系统（钠盐系统）和游离氨基酸分析系统（锂盐系统），利用不同浓度和pH值的柠檬酸钠或柠檬酸锂进行梯度洗脱。其中钠盐系统一次最多分析约25种氨基酸，速度较快，基线平直度好；锂盐系统一次最多分析约50种氨基酸，速度较慢，基线一般不如钠盐系统好。
应用

全自动氨基酸分析仪主要应用:各种物质中18种氨基酸的定性定量分析。
1.饲料上的应用：
质量控制：各种饲料必需氨基酸的含量和它们之间的比例必须恰当，测定原料和产品中的氨基酸含量，以达到保证质量的目的。
真伪鉴别：鱼粉氨基酸组成特点是赖氨酸、蛋氨酸含量高，氨基酸分析结果很容易就可以区别它的真伪。
2.农业、食品、饮料及玉米、大豆、小麦等农作物的氨基酸含量进行检测；对果汁、饮料进行真伪的鉴别；检验测定茶氨酸来鉴别真伪茶叶；对酱油级别的认定。。
分类

氨基酸分析仪按其分离和检测方法的不同可分为两大类型。
第一类是基于阳离子交换柱分离、柱后茚三酮衍生光度法测定的经典方法（IEC）。此类方法于1972年获诺贝尔奖，是当今国际标准和国家标准以及仲裁和涉外的方法。
第二类是所有基于反相色谱分离、柱前衍生、荧光或紫外检测的高效液相法（HPLC）以及阴离子交换分离直接安培法检测的离子色谱法（IC）。
选型指南

1、原理。基于阳离子交换柱分离、柱后茚三酮衍生、光度法测定的离子交换色谱法（IEC）。此类方法由Stein和Moore两人1958年发明，并于1972年获诺贝尔奖，是当今国际标准和国家标准以及仲裁和涉外的方法。
2、重要指标。满足分析需要的技术指标如分离度、重复性等要求，而其中的分离度又是更为重要的指标，因为，色谱理论一般以分离度达到1.2作为两峰基本分离的判定前提，只有峰分开了，才有意义去讨论定性和定量的重复性。
3、指标的真实性。有些厂家只标出个别氨基酸的指标如Asp或Arg，或只用平均数据替代全部数据等等，而仪器性能好，经营信誉较高的厂家就会标出全部氨基酸的指标供用户参考。
4、仪器的可靠性。如果仪器今天堵了、明天漏了，用户不仅要付出大量人力财力，分析结果的可信度也将大打折扣。
5、仪器的运行成本。例如是否可以使用国产试剂、柱子寿命（以多少次进样计算、而不以多少年计算）等。
6、仪器设计是否有利于氨基酸分析。例如是否有惰性气体保护（茚三酮极易被氧化）、是否提供在线脱气、是否提供溶液和样品的制冷控制等。
7、售后服务。分析过程中遇到困难是在所难免，厂家必须能够快速响应、尽快解决问题。另外，常用备件的价格也是一个重要因素，因为用户在购买前一般难以注意到售后的问题，而很多厂家也没有公示自己的常用备件价格，这就为将来的使用埋下了隐患，事实上，也的确有很多仪器在出现一些看似微小的故障之后，就因为维修费用太高而被“束之高阁”。
几种氨基酸分析仪比较

常规氨基酸分析是指20种蛋白水解氨基酸和40余种游离氨基酸的分析。氨基酸分析仪自1958年问世以来，不断借助现代化的硬件和软件更新换代，现已发展成为现代食品、饲料、生物技术、医药卫生和生命科学等行业氨基酸分析必不可少的自动化常规检测设备。
氨基酸分析仪按其分离和检测方法的不同可分为两大类型。第一类是基于阳离子交换柱分离、柱后茚三酮衍生光度法测定的经典方法（IEC）。此类方法于1972年获诺贝尔奖，是当今国际标准和国家标准以及仲裁和涉外的方法。第二类是所有基于反相色谱分离、柱前衍生、荧光或紫外检测的高效液相法（HPLC）以及阴离子交换分离直接安培法检测的离子色谱法（IC）。两类方法的特性比较见表1。
表1： 氨基酸分析方法的分类和特性比较表

方法	IEC	HPLC
原理	阳离子交换分离、柱后茚三酮衍生光度法测定	高效液相反相色谱分离、柱前衍生、光度法测定	阴离子交换直接测定
衍生试剂	茚三酮	PITC	OPA	FMOC	AQC	DABS-Cl	无
基体干扰	无	有	有	有	有	有	有
多余试剂	不干扰	需除去	不干扰	需除去	不干扰	需除去	无
检测器	可见光	UV	荧光	荧光	荧光	UV	安培
检测限	3-50 pmol	50pmol	1-5pmol	1pmol	3pmol	50pmol	Xpmol
优点	方法成熟可靠。稳定性、重现性和线性均优于HPLC法，无基体干扰，柱子寿命长，一次可分析43种氨基酸	仪器可一机多用，对一些氨基酸有很高的灵敏度，分析时间较短
缺点	对整机性能要求高，需要浓度和温度双梯度程控。仪器专用化	衍生反应和产物稳定性常受基体和过量试剂干扰，方法的稳定性、重现性、线性和可靠性不如茚三酮法。且柱子寿命短，衍生试剂一般较贵，方法对操作技术要求高。
应用	水解和游离氨基酸分析的国际和国家标准方法，质量控制分析方法	对一些个别氨基酸分析有应用价值。作为非标准方法亦用于肽类、水解和游离氨基酸的分析

说明：IEC离子交换色谱；PITC异硫氰酸苯酯；OPA邻苯二甲醛；FMOC 9-芴基甲氧羰酰氯；AQC 6-氨基-喹啉基-N-羟基琥贝酰亚胺-氨基甲酸酯；DABS-Cl 二甲基氨基偶氮苯磺酰氯
由表1可见，IEC标准方法优于HPLC非标准方法，且此类仪器为专用型自动氨基酸分析仪器。
国外氨基酸分析仪器中，基于IEC标准方法原理并按照国家计量法规规定迄今业已正式通过国家技术质量监督总局型式认证的，有日立公司的L-8800，安玛西亚公司的30系列和安米诺西斯公司的A200型三种氨基酸分析仪。尚待通过计量认证的有Sykam和Jeol。而提供HPLC型氨基酸分析仪器的外国厂家有沃特斯、安捷伦、岛津和戴安等。但此类仪器用做氨基酸分析仪器时，还须首先通过氨基酸分析的计量认证。上述三家IEC型仪器的性能和技术参数见表2。
表2：三种IEC型氨基酸分析仪主要性能和技术参数对比一览表

对比内容	安米诺西斯.A200	日立L-8800	安玛西亚30系列
原理	IEC型：阳离子交换分离、柱后茚三酮衍生、570nm/440nm光度法检测、分析过程自动化（国际标准；中国国标）	相同	相同
仪器构型	21世纪新型：集成式小型化，无须氮气，试剂消耗为传统型的1/4，体积小65x65x90cm, 重量轻55kg	20世纪传统型：非集成式，须用氮气，试剂消耗多3倍，体积900x650x1050mm, 重量240kg	20世纪传统型：非集成式，须用氮气，试剂消耗多3倍，体积重量中等
硬件	新型、微型化硬件	该公司传统硬件	该公司传统硬件
泵	微型双柱塞泵：钛合金内衬，耐压45Mpa, 流速0.001-9.99ml/min	普通双柱塞泵：不锈钢内衬，耐压19.6Mpa, 0.05-0.99 ml/min	普通双柱塞泵：陶瓷内衬，耐压45Mpa, 流速130ml/hr
自动进样器	三维传动，120位，带制冷型	转盘型，80位，须另选配制冷型	转盘型，须另选配制冷型
分离模式	双梯度分离：浓度梯度+温度梯度	浓度梯度+恒温	浓度梯度+恒温
柱温箱	半导体装置，精度0.010C最适宜作精密温度梯度控制	半导体装置，精度10C，等温度分离，无温度梯度	半导体装置，精度10C，等温度分离，无温度梯度
光度计	基于二级管技术，570nm 440nm波长灵敏度较常规光度计高10倍以上，无需保养，长寿命	常规光栅光度计，需保养防潮，对环境敏感，寿命较短	常规光栅光度计，需保养防潮，对环境敏感，寿命较短
分析柱和分析方法	锂盐方法（7μ锂盐柱4.6x100mm）能兼作水解氨基酸和游离氨基酸，无需更换分析体系。钠盐方法（7μ钠盐柱4.6x100mm）能作21种水解氨基酸	传统的锂盐方法只能作游离氨基酸，不能作水解氨基酸。传统的钠盐方法（3μ钠盐柱4.6x60mm）能作18种水解氨基酸	传统的锂盐方法只能作游离氨基酸，不能作水解氨基酸。传统的钠盐方法（8μ钠盐柱4.6x200mm）能作18种水解氨基酸
控制软件	新型控制软件aminoControl控制温度梯度、浓度梯度等全部参数，符合GLP规范，每分钟自动记录仪器状态和参数，具黑匣子功能，可供远程诊断，直观图象化	一般控制软件	一般控制软件
数据处理软件	氨基酸分析专用软件aminoPeak除一般功能外还增设如氨基酸词库、双通道合并、新颖的谱图识别和统计功能等功能。具中、英文双版本	一般分析软件，英文版本	一般分析软件，英文版本
保留时间重现性	小体积进样（2-4nmol）精氨酸0.03%, 21种氨基酸全部CV≤0.1% (中国计量认证资料)	大体积进样（10nmol）精氨酸0.3% （厂家样本）	大体积进样（10nmol）精氨酸0.5%,
峰面积重现性	小体积进样（2-4nmol）甘氨酸0.5%, 组氨酸0.3%，21种氨基酸全部CV≤0.8%，(中国计量认证资料)	大体积进样（10nmol）甘氨酸1%, 组氨酸1%	大体积进样（10nmol）甘氨酸1.5%, 组氨酸1.5%
分离度	苏氨酸/丝氨酸：～100%甘氨酸/丙氨酸：93%21种氨基酸平均≥98%(中国计量认证资料)	苏氨酸/丝氨酸：90%甘氨酸/丙氨酸：90%	苏/丝：85%甘/丙：85%
检测限：信噪比2	组氨酸1pmol, 天冬氨酸3pmol21种氨基酸平均3pmol(中国计量认证资料)	天冬氨酸3pmol	组氨酸9pmol,
仪器线性	甘氨酸 r= 0.9999组氨酸 r= 1.0000(中国计量认证资料)	无	甘氨酸 r= 0.99组氨酸 r= 0.99
分析时间	分析21种氨基酸ca. 45min分析43种氨基酸ca. 75min	分析18种氨基酸30min, 完全分离80 min，分析43种氨基酸ca. 110min	分析18种氨基酸40min, 完全分离80 min，分析43种氨基酸ca. 120min
试剂方案	4种方案1） 提供原装成品试剂2） 提供浓缩液供用户自行稀释3） 提供配方，试剂本土化时单次分析试剂成本约1元人民币4）协助用户购买必要的进口固体试剂，帮助自配试剂	提供配方供用户自行配制，或购买原装试剂	用户购买原装试剂
售后服务	2年免费保修，永久性维护	1年免费保修	1年免费保修

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