胺基酸分析前處理─微波蛋白質水解技術分享

作者利泓科技

日期2022-10-27

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這篇文章想讓您知道

關鍵字｜蛋白質水解·微波水解·胺基酸分析

前言

目前蛋白質水解技術在市場上主要有三種：酸水解法、鹼水解法和生物酶水解法，本篇文章向您介紹微波酸水解法的操作與便利性，同時該設備也可通用鹼水解法。

要知道微波蛋白質水解方法其實是一個非常成熟的方法，最早自1990年代就有研究者使用微波水解的方式來分解蛋白質，隨著這30年來微波設備技術越來越先進，在安全、溫度監控、材質使用、耐壓耐溫等設計越來越好，也因此微波蛋白質水解的數據結果越來越符合理想，而本篇文章會簡單展示設備與使用廠商們的報告與結果。

蛋白質結構

蛋白質是由各種胺基酸合成肽鍵，是一分子胺基酸的α－羧基 {-COOH和另一分子胺基酸的α－胺基 {-NH2}脫水縮合形成的醯胺鍵。

生物性的氨基酸共有22種，都是無色結晶。熔點約在230℃以上，熔融時分解並放出CO2；都能溶於強酸或強鹼溶液中，除胱胺酸、酪胺酸、二碘甲狀腺素外，均易溶於水；除脯胺酸和羥脯胺酸外，均難溶於乙醇和乙醚。

認識微波

什麼是微波?

微波(Microwave)簡單來說就是電磁波，或稱為光，與我們常見的可見光、紅外線或紫外線的能量形式相同，同樣都帶有互相垂直的電場和磁場，微波被定義在頻率在300MHz至 300GHz之間，而我們目前市用的產生微波設備的頻率皆為2.45GHz。

微波如何提升溫度?

溶液中的極性分子會受到微波中的電場所影響而進行上下轉動，此時就會產生大量摩擦生熱，導致溫度上升，尤其是水分子的轉動能階剛好在2.45GHz，因此有接近100%的能量吸收效率，高速轉動摩擦生熱，所以也普遍用於食品加熱。

微波水解設備

微波設備搭配蛋白質水解套件，微波設備腔體是一個空間為70L的不鏽鋼腔體，並有塗層PTFE用來防腐，兼具安全性與操作便利性，同時該設備可執行微波消化、合成、萃取和灰化等實驗，是一個多功能平台的設計。

蛋白質水解套件是一具有耐壓和耐高溫的配件，並可通入氮氣和抽真空使內在環境成無氧環境，再搭配循環水/氣流進行快速降溫和控溫，其材質主要使用PTFE，因此不只可以進行蛋白質酸水解，也可執行蛋白質鹼水解。

微波水解執行示意圖

樣品瓶會浸泡在約30~50 ml 6N HCl，藉由微波加熱6N HCl致高溫，使其成酸蒸氣環境，此時蒸氣會接觸到樣品瓶的上蓋，冷凝滴入樣品內進行水解，相比直接在外環境(含氧)加6N HCl更為細膩，也因此蛋白質水解套件可耐受至近200度高溫數小時，最多可同時處理64個蛋白質樣品。

右圖為樣品架放了數個小型玻璃瓶後，再置一個樣品架蓋，樣品架蓋可以有效使酸蒸氣冷凝滴入樣品裡，此時在把整個樣品架浸入PTFE瓶內水浴。

上櫃生技公司使用之設備用來做場內QC和產品EC值確認

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