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一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2014-10-11
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-02-04
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2016-08-17
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2034-10-11
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201410533042.1 申请日 2014-10-11
公开/公告号 CN104266984B 公开/公告日 2016-08-17
授权日 2016-08-17 预估到期日 2034-10-11
申请年 2014年 公开/公告年 2016年
缴费截止日
分类号 G01N21/31 主分类号 G01N21/31
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 5
引用专利数量 4 被引证专利数量 0
非专利引证 1、Odman P. et al..An enzymatic process to a-ketoglutarate from L-glutamate:the coupled system LL-glutamate dehydrogenase/NADH oxidase.《Tetrahedron:Asymmetry》.2004,第15卷(第18期),第2399-2937页.; 2、梁新红 等.酒精饮料中氨基甲酸乙酯检测方法研究进展.《食品工业科技》.2010,第31卷(第8期),第400-404页.; 3、汤尚文 等.黄酒中氨基甲酸乙酯形成、控制及检测方法的研究进展.《食品工业科技》.2014,第35卷(第11期),第386-390页.; 4、查小红 等.一种天然材料复合体系固定化酒用双功能酶的研究.《食品工业科技》.2014,第35卷(第14期),第186-190页.; 5、Eshwar Jagerdeo et al..Analysis of Ethyl Carbamate in Wines Using Solid-Phase Extraction and Multidimensional Gas Chromatography/Mass Spectrometry.《Agricultural and Food Chemistry》.2002,第50卷(第21期),第5797-5802页.;
引用专利 CN103323415A、CN103923900A、CN102676399A、CN103954568A 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 江南大学 当前专利权人 江南大学
发明人 周楠迪、卢晓霞、田亚平 第一发明人 周楠迪
地址 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号江南大学生物工程学院 邮编
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省无锡市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
无锡市大为专利商标事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
时旭丹、刘品超
摘要
一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法,属于分析化学、食品安全检测技术领域。本发明将氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶构建了双酶偶联体系;氨基甲酸乙酯降解酶将氨基甲酸乙酯水解生成乙醇、水和氨,在谷氨酸脱氢酶催化下氨与共底物α?酮戊二酸反应生成谷氨酸,同时伴随着还原型辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)被氧化。从而该体系将氨基甲酸乙酯含量转化成NADH含量的变化,利用NADH在340 nm处吸光值的变化,实现对液态体系中氨基甲酸乙酯含量的检测。该方法能够快速检测溶液及模拟黄酒体系中的氨基甲酸乙酯,检测限低至0.1μmol·L?1,为发酵食品和饮料中氨基甲酸乙酯的检测提供了有效的手段。
  • 摘要附图
    一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法
  • 说明书附图:图1
    一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法
  • 说明书附图:图2
    一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法
  • 说明书附图:图3
    一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-12-15 专利权的转移 登记生效日: 2020.12.02 专利权人由江南大学变更为安徽省华腾农业科技有限公司 地址由214122 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号江南大学生物工程学院变更为234099 安徽省宿州市银河二路以北磬云路以东港丽锦绣江南(西区)B1楼1602室
2 2016-08-17 授权
3 2015-02-04 实质审查的生效 IPC(主分类): G01N 21/31 专利申请号: 201410533042.1 申请日: 2014.10.11
4 2015-01-07 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法,其特征在于步骤为:
(1)构建双酶偶联催化体系
a、酶源:氨基甲酸乙酯降解酶,对氨基甲酸乙酯EC降解酶产生菌菌株CGMCC No.5763细胞培养后经超声破碎、离心、浓缩、凝胶层析、超滤浓缩后所得;谷氨酸脱氢酶则为市售商品酶;
b、酶液以及其他溶液的制备:用25mmol·L-1 PBS缓冲液溶解氨基甲酸乙酯降解酶以及谷氨酸脱氢酶,使得二者酶活分别为16U·mL-1及10U·mL-1;配制540mmol·L-1α-酮戊二酸-1
溶液;7.5mmol·L NADH以及不同浓度的氨基甲酸乙酯标准溶液;
c、双酶偶联体系的构建:向反应体系中分别加入20μL上述氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶溶解液,66μL的α-酮戊二酸溶液,20μL NADH溶液,20μL 1mmol·L-1 氨基甲酸乙酯溶液和454μL PBS缓冲液,使得总反应体系体积为600μL,置于石英比色皿中混合均匀;然后将此反应体系置于分光光度计中用动力学方法监测溶液中NADH在340nm处吸光值的变化情况;
(2)双酶偶联体系对氨基甲酸乙酯含量的快速测定:
d.用纯度大于99%的氨基甲酸乙酯配制浓度为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5和1 mmol·L-1的母液;
e、向双酶偶联体系中加入适当体积和浓度的氨基甲酸乙酯母液使得反应体系中氨基甲酸乙酯浓度分别为0、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20、30、40、50 μmol·L-1;将所得的溶液体系混合均匀后置于分光光度计中用动力学方法监测NADH在340 nm处吸光值的变化,反应时间为5min;将EC的浓度与340nm处吸光值在5min内的变化制作得到标准曲线;
f、向模拟黄酒样品中添加氨基甲酸乙酯母液使得样品中EC含量为5、10、20μmol·L-1,在双酶偶联反应体系中反应5min后检测NADH在340nm处的吸光值变化,通过对比标准曲线计算模拟黄酒样品中氨基甲酸乙酯含量。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法,属于分析化学、食品安全检测技术领域。

背景技术

[0002] 氨基甲酸乙酯(Ethyl carbamate,简称EC),是一种具有遗传毒性及致癌性的物质,对啮齿类动物,可导致肺癌、淋巴癌、肝癌和皮肤癌等疾病。EC广泛存在于发酵食品(如酱油、腐乳等)、酿造酒(如黄酒、清酒、葡萄酒、苹果酒等)和蒸馏酒(如白兰地、威士忌等)中,主要通过酒精类饮料的摄入进入人体内。研究表明氨基甲酸乙酯在生物体内约有0.5%被细胞色素P450氧化为乙酰基氨基甲酸乙酯,再进一步形成乙酰基氨基甲酸乙酯环氧化物,此种物质能够在生物体内形成DNA加聚物,导致DNA结构的双链被破坏,进而导致细胞癌变;另有0.1%左右的氨基甲酸乙酯被细胞色素P450氧化为N-羟基氨基甲酸乙酯,这种物质诱导Cu2+调控的DNA损伤,引起癌变。
[0003] 早在1985年,加拿大卫生与预防部门对酒精类饮料中的氨基甲酸乙酯含量做了强制性限量标准,随后世界其他国家也先后制定了各种饮料酒中的限量标准。同时,采取减少和去除食品中EC前体物质、选用选择性强和特性良好的能降低发酵过程中尿素排泄量的菌株、对发酵过程和蒸馏过程进行工艺改良、对发酵酒进行脲酶和EC降解酶酶法后处理等方法降低成品中EC的含量。各种检测饮料酒以及其他发酵食品中氨基甲酸乙酯含量的方法也不断发明和改善。
[0004] 现阶段检测氨基甲酸乙酯含量的方法主要有:薄层分析法、傅立叶变换近红外光谱法(FTIR),近红外光谱技术(NIR),气相色谱分析法(GC),气相色谱-质谱联用法(GC-MS),气相色谱-串联质谱法(GC/MS/MS),气相二维或多维色谱-稳定同位素稀释质谱联用技术(GC/GC/CIMS),气相色谱/热离子检测器法(GC/TSD),高效液相色谱(HPLC)以及高效液相-荧光法(HPLC-FLD),液相色谱-串联质谱法(HPLC/MS/MS)等。以上检测方法虽然能够在一定范围内对氨基甲酸乙酯含量进行检测和定量,但大多需要对样品进行预处理、操作繁琐费时、重现性差、操作系统误差较大、方法的准确度和精确度较差、特异性低、容易受到发酵基体中其他物质的干扰,特别是气相色谱以及各种萃取方法需要有毒有机溶剂不利于分析人员的身体健康,在萃取过程及溶剂回收过程中会伴随着严重的污染问题;往往需要精密昂贵的检测仪器如质谱、电子捕获检测器、原子发射光谱检测器等,并且维护成本高,只能在具有大型、贵重仪器的专业实验室内进行检测,难以推广使用,不能满足我国发酵食品及酒精饮料中氨基甲酸乙酯快捷、简便、经济、环保的检测要求和限制标准。因此,研发和建立方便实用的快速检测方法是对发酵食品和饮料中EC含量检测所迫切需要解决的问题。
[0005] 随着生物传感器的发展,双酶和多酶联用的生物传感器逐渐引起人们关注并得到了广泛的应用。现阶段已有许多酶传感器用于水体中氨、尿素、重金属离子、过氧化氢、苯酚、有机磷杀虫剂、坏血酸、谷氨酸以及其他氨基酸的检测。但目前还没有报道用于检测EC含量的酶传感器。
[0006] 在2012年,本课题组的专利ZL201210125030.6《一种黄酒用氨基甲酸乙酯降解酶产生菌》,已公开了一种黄酒用氨基甲酸乙酯EC降解酶产生菌,其分类命名为变幻青霉(Penicillium variabile)JN-A525,已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为:CGMCC No.5763。
[0007] 本发明在前期筛选出产氨基甲酸乙酯降解酶的菌株的基础上,构建了氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶双酶体系实现对EC的快速检测。

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种用于快速检测溶液中氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法,要解决的技术问题是构建检测氨基甲酸乙酯所需要的双酶偶联体系。该体系中氨基甲酸乙酯降解酶将氨基甲酸乙酯水解生成乙醇、水和氨,在谷氨酸脱氢酶催化下氨与共底物α-酮戊二酸反应生成谷氨酸,同时伴随着还原型辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADH被氧化。从而该体系将氨基甲酸乙酯含量转化成NADH含量的变化,利用NADH在340 nm处吸光值的变化,实现对液态体系中氨基甲酸乙酯含量的检测,原理图如图1所示。
[0009] 本发明的技术方案,一种快速检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法,步骤为:
[0010] (1)构建双酶偶联催化体系
[0011] a、酶源:氨基甲酸乙酯降解酶,对氨基甲酸乙酯EC降解酶产生菌菌株CGMCC NO.5763细胞培养后经超声破碎、离心、浓缩、凝胶层析、超滤浓缩后所得;谷氨酸脱氢酶则为市售商品酶;
[0012] b、酶液以及其他溶液的制备:用25mmol·L-1 PBS缓冲液溶解氨基甲酸乙酯降解酶以及谷氨酸脱氢酶,使得二者酶活分别为16U·mL-1和10U·mL-1;配制540mmol·L-1α-酮戊二酸溶液;7.5mmol·L-1NADH以及不同浓度的氨基甲酸乙酯标准溶液;
[0013] c、双酶偶联体系的构建:向反应体系中分别加入20μL上述氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶溶解液,66μL的α-酮戊二酸溶液,20μL NADH溶液,20μL 1mmol·L-1氨基甲酸乙酯溶液和454μL PBS缓冲液,使得总反应体系体积为600μL,置于石英比色皿中混合均匀;然后将此反应体系置于分光光度计中用动力学方法监测溶液中NADH在340nm处吸光值的变化情况;
[0014] (2)双酶偶联体系对氨基甲酸乙酯含量的快速测定:
[0015] d、用纯度大于99%的氨基甲酸乙酯配制浓度为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5和1 mmol·L-1的母液;
[0016] e、向双酶偶联体系中加入适当体积和浓度的氨基甲酸乙酯母液使得反应体系中氨基甲酸乙酯浓度分别为0、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20、30、40、50 μmol·L-1;将所得的溶液体系混合均匀后置于分光光度计中用动力学方法监测NADH在340 nm处吸光值的变化,反应时间为5min;将EC的浓度与340nm处吸光值在5min内的变化制作得到标准曲线,如图2所示;
[0017] f、向模拟黄酒样品(通过向pH 6.0,25 mmol·L-1PBS缓冲液中添加无水乙醇制备模拟黄酒,酒精度为15%)中添加一定量的氨基甲酸乙酯母液,在双酶偶联反应体系中反应5 min后检测NADH在340nm处的吸光值变化,通过对比标准曲线计算模拟酒样中氨基甲酸乙酯含量。
[0018] 建立的方法能够快速检测并准确定量溶液样品中的氨基甲酸乙酯含量。在模拟黄酒样品中的检测限为0.1 μmol·L-1,线性相关系数为0.995,样品回收率为95.54%-100.01%,相对标准差为1.634%-4.611%(表1)。
[0019] 表1检测模拟黄酒样品中氨基甲酸乙酯的回收率以及相对标准差
[0020]
[0021] 本发明的有益效果:本发明通过对双酶偶联体系中最适缓冲体系、氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶最适添加量、α-酮戊二酸最适反应浓度等多个实验条件进行优化,建立了快速实时检测氨基甲酸乙酯含量的分光光度方法。该方法具有灵敏、快速、简捷、无需昂贵的仪器和复杂繁琐的操作工序等优点,克服了以往方法中的诸多不足。

实施方案

[0025] 实施例1  双酶偶联体系最适反应缓冲体系的确定
[0026] 在利用双酶偶联体系对氨基甲酸乙酯含量检测之前,首先对氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶双酶体系的最适反应缓冲体系进行优化。本发明中所采用的氨基甲酸乙酯降解酶在酸性环境下能够最大发挥催化活性,而谷氨酸脱氢酶在偏中碱性条件下催化活性较高。二者在同一反应体系中催化两步级联反应,缓冲液种类和pH不同,酶活性中心的微环境和催化反应速率均会发生变化。
[0027] 首先配制浓度为25mmol·L-1的柠檬酸缓冲液(pH 4.5、5.5)、磷酸缓冲液(pH 6.0、6.5、7.0)和Tris-HCl缓冲液(pH7.5、8.0),并用相应pH的缓冲液溶解氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶,使得二者酶活均为10U·mL-1,配制540mmol·L-1α-酮戊二酸,0.1mmol·L-1EC以及7.5mmol·L-1NADH溶液,之后在不同pH的缓冲体系中添加等量的氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶、EC、α-酮戊二酸、NADH,使反应体系总体积为600μL,并使溶液中各物质混合均匀。然后置于分光光度计中用动力学法检测NADH在340 nm处的吸光值变化情况。
结果如图3所示,在pH为6.0时,NADH的氧化速率最快,即就是在此pH条件下,氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶能够相对最为协调地偶联共同完成催化反应。因此检测体系选择pH 
6.0的PBS缓冲液为最适反应缓冲体系。
[0028] 实施例2  双酶偶联体系中氨基甲酸乙酯降解酶和谷氨酸脱氢酶最适添加量的确定
[0029] 在最适反应缓冲体系中,保持谷氨酸脱氢酶和其他反应底物的添加量不变的情况下,向体系中添加酶活分别为4、8、12及16 U·mL-1的氨基甲酸乙酯降解酶,而后将混合溶液置于340 nm处检测吸光值随时间变化情况。随着反应体系中氨基甲酸乙酯降解酶酶活的增加,分解EC产生氨的速率加快,谷氨酸脱氢酶利用氨转化α-酮戊二酸的速率同时加快,所以NADH的氧化速率也逐渐加快,表现为340 nm处吸光值的变化增大。酶活达到16 U·mL-1后,340 nm处吸光值的变化已经能在较短时间内达到平衡。基于现有氨基甲酸乙酯降解酶的水平,选用16 U·mL-1作为最适添加量。
[0030] 在确定氨基甲酸乙酯降解酶的最适添加量后,用同样的方法,向反应体系中添加不同酶活的谷氨酸脱氢酶。同样的,随着反应体系中谷氨酸脱氢酶量的增加,NADH的氧化速率也逐渐加快。在谷氨酸脱氢酶添加量达到10 U·mL-1时,NADH的氧化速率达到最快,此后继续增加谷氨酸脱氢酶酶活,反应速率不再提高。因此确定在此反应体系中,谷氨酸脱氢酶的最适添加量为10 U·mL-1。
[0031] 实施例3分光光度法氨基甲酸乙酯浓度标准曲线的建立
[0032] 在最适反应缓冲体系中,确定的最适氨基甲酸乙酯降解酶及谷氨酸脱氢酶添加量的双酶偶联体系中,540mmol·L-1α-酮戊二酸,以及7.5mmol·L-1NADH溶液时,测得其A340为0.46733,添加氨基甲酸乙酯浓度分别为0、0.01、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5、10、20、30、40、
50 μmol·L-1后的A340分别为0.46733、0.48167、0.48567、0.49133、0.493、0.49767、0.502、
0.5095、0.51233、0.55167、0.59833、0.63633、0.67633、0.737,由此ΔA340分别为0、
0.01434、0.01834、0.024、0.02567、0.03034、0.03467、0.04217、0.045、0.08434、0.131、
0.169、0.209、0.26967,以氨基甲酸乙酯浓度(μmol·L-1)为横坐标,以对应的ΔA340为纵坐标,作图即得分光光度法氨基甲酸乙酯浓度标准曲线。

附图说明

[0022] 图1 双酶偶联检测氨基甲酸乙酯原理图。
[0023] 图2 分光光度法氨基甲酸乙酯浓度标准曲线。
[0024] 图3 双酶偶联体系最适反应缓冲液的确定。
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