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飞行时间质谱法对羊绒羊毛纤维蛋白的鉴别原理
摘 要为了获取更多利益,一些不法分子在羊绒中掺入了羊毛,因此羊绒羊毛的检测需求量越来越大,检测方法也越来越多.文章主要分析了飞行时间质谱法对羊绒羊毛纤维蛋白的鉴别原理,并进行了相关实验.实验结果表明,羊绒区别于羊毛的肽段荷质比为2691.4,羊毛区别于羊绒的肽段荷质比为2664 5.通过质谱网络数据库检索我们可以发现,这两种肽段的氨基酸排列顺序存在一个住点的差异,即在羊毛中是丝氨酸(s)的位置,在羊绒中则变成了天冬氨酰(N),我们可依据这一差异来鉴别羊绒和羊毛.
关键词蛋白质组学；质谱法；羊绒；羊毛；鉴别
中图分类号：R447
文献标识码：C
文章编号：2095-1205(2018)04-28-02
作为一种稀有的特种动物纤维,羊绒这一纺织原料具有舒适柔软、保暖性好的优良品质,因此其市场需求较大.相较而言,羊绒的则低于羊绒很多,因此一些制造商将毛羊绒、剥鳞片后的羊毛、拉伸羊毛等掺杂进羊绒中,严重损害了消费者的利益,所以鉴别羊绒羊毛引发了社会各界的关注.目前鉴别羊绒的方法有显微镜法.DNA鉴别法、溶液法和质谱法,本文基于蛋白质组学的相关技术,应用飞行时间质谱技术进行羊绒羊毛的鉴别,以期为相关人员的工作提供参考.
1 蛋白质组学及飞行时间质谱技术
1.1蛋白质组学
蛋白质组学是一门阐明生命科学本质的学科,其是从整体水平上来认识蛋白质的存在及活动方式.本实验鉴别羊绒就是基于羊绒蛋白质组学特征分析其蛋白质指纹图谱.尽管DNA法鉴别羊绒纤维的准确度较高,但羊绒毛干中几乎不含核DNA,仅有很少量的线粒体DNA,而且存放时间较长也会使DNA出现降解的情况.相反地,羊绒羊毛纤维中含有极高的蛋白质,提取简单容易.基于蛋白质组学我们可得到羊绒与羊毛纤维的质谱谱图,进而对其特征谱峰的强度、质荷比进行对比,在质谱网络数据库进行检索即可得到两种纤维肽段的氨基酸序列差异.蛋白质组学是新技术应用于传统纺织行业检测领域的一种大胆尝试.
1.2飞行时间质谱技术
飞行时间质谱技术在蛋白质、多肽、核算和多糖等大分子的研究中均有着十分广泛的应用,其技术原理如下：待测样品与小分子基质混合后形成结晶,经激光照射后,吸收光子处于激发态或气态的化学基质被检测.倾向于吸收单一光子的多肽离子带单一电荷,因此我们无需通过计算就可以得到多肽离子的相对分子质量.这种质谱技术中所应用的电离源头属于软电离技术,其可直接分析混合物,也可检测出样品中是否含有杂质以及杂质的分子量.对于混合物中存在的微量缓冲液以及一定浓度的盐类物质和少量电荷离子而言,基质辅助激光解吸电离的方式均具有较高的耐受力,同时还具有高灵敏度、较快分析速度、完全自动化等优势,因此十分适合应用于蛋白质的高通量分析.飞行时间质谱技术的以上优势可省去蛋白质纯化处理的过程,因此可大大节省鉴别时间.
2鉴别实验
2.1药品及材料
(1)实验药品：北京化工厂制造的十二烷基苯磺酸钠、无水碳酸钠、尿素与碳酸氢铵（均为分析纯）；SIGMA-ALDRICH公司制造的二硫苏糖醇、碘乙酰胺与胰蛋白酶（均为优级纯）；研域（上海）化学试剂有限公司制造的α-氰基-4-羟基肉桂酸.
(2)实验材料：陇南细羊毛、陇南粗羊毛、西藏山羊绒、土耳其山羊绒.
2.2仪器
北京福意联公司研发的FYL-YS-151L型科研实验室用高低温恒温箱；岛津企业管理（中国）有限公司生产的AXIMA Performance基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪；美国奥豪斯生产制造的AR3130电子分析天平；克格仪器有限公司制造的M331413红外线快速干燥器；昆山超声仪器有限公司制造的KQ-100 E型超声波清洗器.
2.3实验步骤
2.3.1原毛预处理
我们首先需给予原毛预处理,以去除纤维上附着的砂土、草籽等杂质,即应用1%十二烷基苯磺酸钠与1%无水碳酸钠进行洗毛操作.
2.3.2清洗工艺
应用超声波法脱去纤维上的油脂,基础设置如下：功率400W、频率25 kHZ,温度为50 qc,每次清洗时间为2min,共清洗5次.
2.3.3制备毛绒角蛋白溶液
本研究在制备角蛋白溶液时采用还原法和酶解法.分别为陇南细羊毛、陇南粗羊毛、西藏山羊绒、土耳其山羊绒编号为羊毛1、羊毛2、羊绒1和羊绒2.浴比为1:20,配制7mol/L的尿素溶液和0.2mol/L的碳酸氢铵溶液,旨在调节pH值、纯化样品的缓冲溶液；Imol/L的二硫苏糖醇溶液；lmol/L的碘乙酰胺溶液（半胱氨酸和组氨酸的烷基化试剂）,旨在保证样品完全变形并保持还原状,主要作用为多肽测序和酶抑制荆.将编好号的纤维按照上诉工艺步骤制取角蛋白溶液.
2.3.4毛绒蛋白质检测
本研究在检测毛绒蛋白质时应用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪,具体步骤为：取一块样品靶点,分别取以上4个样品的少量角蛋白溶液滴于靶点上,基质选择为a—氰基-4-羟基肉桂酸,多范围进行扫描,通过质谱网络数据库检索获得多肚的氨基酸序列.实验结果如图1、2所示.
从图1我们可以看出,两种山羊绒所形成的质谱蜂位置基本一致,而两种羊毛所形成的质谱峰位置也基本一致,通过质谱网络数据库对峰位置差异较大的2处峰进行检索我们可得到如表1所示的多肤序列.
从表中数据我们可以分析出,在相同条件下,羊绒和羊毛的肽段质荷比并不一样,它们的氨基酸排列顺序存在—卟位点的差异,即在羊毛中是丝氨酸(s)的位置,在羊绒中则变成了天冬氨酰(N),我们可依据这一差异来鉴别羊绒和羊毛.
将扫描范围缩小后,我们可更加清晰地看出羊绒与羊毛的差异（图2）,即羊绒在质荷比2691.4处出现峰值,羊毛则在质荷比26645处出现峰值.实验结果表明,飞行时间质谱法在鉴别羊毛羊绒时准确性较高.
3小结
仅仅依靠显微镜观察鳞片表面无法鉴别出羊绒与羊毛,因此文章将蛋白质组学的最新技术成果运用于动物纤维的柱测中,无疑可为羊绒羊毛纤维的鉴定提供新的思路,值得鉴定机构广泛推广应用.
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