魯晨輝, 張 毅*, 蘇宇杰, 王文龍, 馮永巍

(1. 江南大學(xué)食品學(xué)院, 食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 分析食品安全學(xué)研究所, 食品安全國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 無(wú)錫 214122; 2. 國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管技術(shù)創(chuàng)新中心(特殊食品),無(wú)錫市食品安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心, 江蘇 無(wú)錫 214142)

芳香族氨基酸(aromatic amino acids, AAA)包括苯丙氨酸(phenylalanine, Phe)、酪氨酸(tyrosine, Tyr)和色氨酸(tryptophan, Trp),其中Phe和Trp為必需氨基酸。Phe在體內(nèi)的代謝途徑主要是在苯丙氨酸羥化酶(phenylalanine hydroxylase, PAH)和輔酶四氫生物蝶呤(tetrahydrobiopterin, BH4)的作用下轉(zhuǎn)化為T(mén)yr。當(dāng)患者由于基因缺陷導(dǎo)致體內(nèi)缺乏PAH或BH4時(shí),Phe會(huì)經(jīng)由另一條代謝途徑——轉(zhuǎn)氨基作用產(chǎn)生苯丙酮酸,此時(shí)患者尿液中含有大量苯丙酮酸,稱為苯丙酮尿癥(phenylketonuria, PKU)[1]。Tyr在體內(nèi)正常代謝可以產(chǎn)生兒茶酚胺和黑色素,而當(dāng)Tyr分解代謝途徑中存在酶缺陷時(shí),會(huì)導(dǎo)致患者血漿中Tyr水平明顯升高,稱為酪氨酸血癥。根據(jù)產(chǎn)生缺陷的酶種類不同,酪氨酸血癥分為Ⅰ型(肝-腎型酪氨酸血癥)、Ⅱ型(眼-皮膚型酪氨酸血癥)和Ⅲ型。Trp是一種生糖兼生酮的氨基酸,戊二酸血癥患者的Trp代謝途徑中因戊二酰輔酶A脫氫酶缺陷導(dǎo)致戊二酸代謝產(chǎn)物堆積。上述AAA代謝異常會(huì)導(dǎo)致患者多個(gè)系統(tǒng)受損,甚至死亡。因此,需要嚴(yán)格限制此類患者飲食中的AAA[2]。根據(jù)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 29922-2013《特殊醫(yī)學(xué)用途配方食品(特醫(yī)食品)通則》,苯丙酮尿癥專用的特醫(yī)食品中Phe含量不應(yīng)超過(guò)1.5 mg/g蛋白質(zhì)(等同物);酪氨酸血癥專用的特醫(yī)食品中Phe、Tyr含量不應(yīng)超過(guò)1.5 mg/g蛋白質(zhì)(等同物);戊二酸血癥Ⅰ型專用的特醫(yī)食品中Trp含量不應(yīng)超過(guò)8 mg/g蛋白質(zhì)(等同物)[3]。制備上述特醫(yī)食品的途徑一種是蛋白質(zhì)水解物脫除特定氨基酸,另一種是游離氨基酸復(fù)配。蛋白質(zhì)水解體系復(fù)雜,選擇性高效脫除特定氨基酸的同時(shí)需要盡可能減少其他氨基酸和肽類物質(zhì)的損失。復(fù)配游離氨基酸一般來(lái)源于工業(yè)化生產(chǎn),產(chǎn)品中很可能含有生理差異巨大甚至毒性的對(duì)映體。因此,AAA的脫除和分析對(duì)制備和評(píng)價(jià)AAA代謝疾病患者的特醫(yī)食品十分必要。

本文分析了AAA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與理化性質(zhì),總結(jié)了近年來(lái)基于活性炭、樹(shù)脂等吸附材料脫除AAA的技術(shù)進(jìn)展,并從樣品前處理、手性分離和吸附-傳感3個(gè)維度綜述了基于二維納米材料、分子印跡、環(huán)糊精、金屬有機(jī)骨架等材料分離分析AAA的應(yīng)用,通過(guò)探討各類技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),為AAA的吸附脫除和分離分析方法的發(fā)展提供參考。

1 芳香族氨基酸的種類與性質(zhì)

3種AAA的結(jié)構(gòu)如圖1所示,由于分子中帶有共軛芳環(huán),因此可以吸收260 nm或280 nm的紫外光,這是AAA區(qū)別于其他氨基酸的重要特點(diǎn)。

圖 1 AAA的結(jié)構(gòu)式Fig. 1 Structures of aromatic amino acids (AAA)

AAA的吸附與吸附劑性質(zhì)(如表面電荷、孔結(jié)構(gòu)、表面形貌和化學(xué)性質(zhì))、吸附環(huán)境(如pH、離子強(qiáng)度、溶劑組成和溫度等)有關(guān),也與AAA自身性質(zhì)(如相對(duì)分子質(zhì)量、分子結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、溶解度、極性)有關(guān)。分子間作用力在AAA的吸附過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

表 1 以活性炭為吸附劑制備的高F值寡肽

2 芳香族氨基酸的吸附脫除技術(shù)

蛋白質(zhì)水解物類特醫(yī)食品配料中的AAA脫除方法主要有超濾法、活性炭吸附法和樹(shù)脂吸附法。超濾法分離效率高,但容易造成低相對(duì)分子質(zhì)量營(yíng)養(yǎng)成分(如游離氨基酸和寡肽)的損失[2]。吸附法具有不易影響生物活性、使用有機(jī)溶劑少、吸附過(guò)程pH變化小、設(shè)備簡(jiǎn)單且廉價(jià)、操作簡(jiǎn)便和安全性高等優(yōu)點(diǎn),被廣泛運(yùn)用在食品領(lǐng)域。以下介紹活性炭、樹(shù)脂等材料在AAA吸附中的應(yīng)用。

2.1 基于活性炭的芳香族氨基酸吸附脫除技術(shù)

活性炭由含碳的物料加工而成,是目前應(yīng)用最廣泛的吸附劑之一?；钚蕴繉?duì)芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物,因此可以被用于AAA的特異性吸附?；钚蕴繉?duì)AAA的吸附能力還受活性炭的理化性質(zhì)和吸附環(huán)境的影響,孔徑更小、比表面積更大的活性炭往往具有更強(qiáng)的吸附能力。與pH 6或pH 9相比,活性炭在pH 3的吸附體系中展現(xiàn)出對(duì)Phe更強(qiáng)的吸附能力,原因是氨基酸的等電點(diǎn)和活性炭的零電荷點(diǎn)在不同pH下會(huì)產(chǎn)生不同的靜電作用[4]。Belhamdi等[5]以農(nóng)業(yè)廢棄物棗核為原料,通過(guò)化學(xué)活化法制備活性炭,發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)L-Trp的吸附為單層物理吸附,吸附能力取決于pH值和離子強(qiáng)度。

由于活性炭成本低、吸附速率快且對(duì)AAA具有一定的選擇性,現(xiàn)已作為吸附劑廣泛用于AAA的脫除、高F值(此處F值代表Fischer比率,指支鏈氨基酸與芳香族氨基酸的物質(zhì)的量之比)的寡肽產(chǎn)品制備以及肝性腦病和PKU等代謝疾病患者的輔助治療中。

圖 2 Phe與活性炭相互作用示意圖Fig. 2 Schematic of the interaction between Phe and activated carbon

Alves等[6]以玉米芯為原料,通過(guò)熱處理使其轉(zhuǎn)化為多孔活性炭用于Phe的吸附,其吸附機(jī)制是Phe的苯環(huán)與碳表面石墨烯環(huán)之間的π-π相互作用。Su等[4]對(duì)活性炭吸附Phe的機(jī)制進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)吸附過(guò)程中疏水相互作用占主導(dǎo)地位。如圖2所示,活性炭上的石墨環(huán)與Phe的苯環(huán)發(fā)生疏水相互作用,活性炭上的羥基和羧基與Phe上的極性分子和官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng),形成氫鍵和靜電相互作用。

表1為文獻(xiàn)報(bào)道的以活性炭為吸附劑制備的高F值寡肽產(chǎn)品。相比于其他技術(shù),活性炭依舊存在吸附特異性差、難以回收、環(huán)境污染較大等問(wèn)題,對(duì)活性炭纖維表面化學(xué)改性能適當(dāng)改善吸附特異性差的問(wèn)題。

2.2 基于樹(shù)脂的芳香族氨基酸吸附脫除技術(shù)

2.2.1離子交換樹(shù)脂

離子交換樹(shù)脂是含有可交換離子的活性官能團(tuán)的網(wǎng)狀高分子化合物,分為大孔型和凝膠型。大孔型離子交換樹(shù)脂具有較大的比表面積和吸附容量,吸附速度快,使用周期長(zhǎng),平均成本較低,且根據(jù)極性差異可以達(dá)到較好的選擇性。因此,大孔型離子交換樹(shù)脂是目前AAA吸附使用最多的樹(shù)脂。AAA具有非極性結(jié)構(gòu),因此在進(jìn)行AAA的吸附分離時(shí)通常選擇非極性的大孔型離子交換樹(shù)脂。Jiao等[20]選用弱極性的樹(shù)脂XDA-200為吸附劑,發(fā)現(xiàn)L-Trp的吸附主要是基于π-π相互作用和疏水相互作用。在低濃度下,AAA與聚苯乙烯樹(shù)脂基質(zhì)之間存在非離子相互作用,其能夠增強(qiáng)AAA在離子交換樹(shù)脂上的吸附。

除與樹(shù)脂本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)外,AAA的吸附效果還受吸附環(huán)境、吸附流速等因素的影響。隨著離子強(qiáng)度的增加,AAA的吸附量隨之增加。當(dāng)料液初始pH值介于3.5～4.5時(shí),對(duì)平衡吸附量影響不大,但pH≤2.0時(shí)則會(huì)降低AAA在樹(shù)脂上的吸附量。張婷婷等[21]發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高,001×7陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)L-Trp的吸附率逐漸升高,但溫度過(guò)高時(shí),L-Trp的側(cè)鏈與樹(shù)脂的疏水相互作用被破壞,吸附量下降。

使用蛋白質(zhì)水解物作為原料吸附脫除AAA制備特殊食品的過(guò)程中,水解液中的AAA可能以游離態(tài)和結(jié)合態(tài)兩種形式存在。因此,吸附劑對(duì)蛋白質(zhì)水解物中AAA的吸附能力需要進(jìn)一步評(píng)估。吸附樹(shù)脂對(duì)游離氨基酸有一定的選擇性,但支鏈氨基酸也易被吸附,氨基酸分子的極性、分子結(jié)構(gòu)和分子體積對(duì)吸附能力均有一定影響。趙謀明等[22]使用4種吸附樹(shù)脂研究其對(duì)草魚(yú)蛋白質(zhì)水解物的吸附性能,發(fā)現(xiàn)比表面積大、孔徑小的XDA-200具有更大的吸附量。Bu等[23]使用D101大孔樹(shù)脂柱從乳清蛋白質(zhì)水解物中去除Phe,吸附后水解物中Phe含量為(1.38±0.11) mg/g蛋白質(zhì)等同物,且600 Da以下的肽段比例上升,測(cè)得水解物的苦澀味強(qiáng)度有所增加,但芳香活性化合物如美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化產(chǎn)物在吸附后減少。

2.2.2殼聚糖樹(shù)脂

殼聚糖分子中的氨基、羥基等活性基團(tuán)能夠賦予其較強(qiáng)的吸附能力,交聯(lián)和接枝功能性基團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)殼聚糖的選擇性吸附。Zhang等[24]使用戊二醛作為交聯(lián)劑,使用Phe修飾交聯(lián)后的殼聚糖樹(shù)脂,該材料具有從混合氨基酸溶液中特異性吸附AAA的能力,推測(cè)π-π疏水相互作用和靜電相互作用在吸附過(guò)程中起主導(dǎo)作用。Jiang等[25]采用苯乙胺修飾殼聚糖樹(shù)脂,實(shí)現(xiàn)了對(duì)AAA的選擇性吸附,材料對(duì)3種AAA的吸附能力依次為Phe>Tyr>Trp。苯乙胺的苯環(huán)與Phe的苯環(huán)匹配度高能產(chǎn)生較強(qiáng)的疏水相互作用,而Tyr中的酚羥基會(huì)增大空間位阻,Trp中吲哚環(huán)的電子分布與Phe中的苯環(huán)不同,因而導(dǎo)致疏水相互作用降低。

2.3 其他潛在脫除方法

二氧化鈦對(duì)AAA的親和力優(yōu)于脂肪族氨基酸,吸附作用由疏水相互作用主導(dǎo)[26]。AAA在銳鈦礦(TiO2)納米顆粒模型表面的吸附穩(wěn)定性順序?yàn)門(mén)yr>Phe>Trp[27]。AAA結(jié)合親水基團(tuán)后,在TiO2表面的附著能力顯著增加[26,28]。在GB 2760-2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中,二氧化鈦被允許作為著色劑用于糖果蜜餞、果醬、可可制品、固體飲料等食品類別[29],可見(jiàn)其毒性較低,有望以吸附劑形式應(yīng)用于食品工業(yè)。

此外,接枝β-環(huán)糊精(β-CD)的磁性碳納米管可通過(guò)外加磁場(chǎng)吸附實(shí)現(xiàn)Trp的高效分離[30]。分子印跡技術(shù)可以提高AAA的分離選擇性,進(jìn)一步結(jié)合磁性納米材料可以提高分子印跡聚合物在料液中的分離性能,有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)[31,32]。基于碳水化合物的反相膠束系統(tǒng)對(duì)AAA也有較好的包合效果,目前已經(jīng)有兩種新型Gemini表面活性劑用于AAA的吸附,AAA以Phe>Tyr>Trp的順序被包封,且AAA的包封量隨著表面活性劑疏水鏈長(zhǎng)度的增大而增加[33,34]。沸石、固定化DNA膜和金屬鍺對(duì)AAA也有良好的吸附能力,其在食品體系中的適用性及其殘留毒性有待評(píng)估[35-37]。

3 芳香族氨基酸的分離分析技術(shù)

分離技術(shù)對(duì)食品中AAA的分析有重要作用。柱后衍生陽(yáng)離子交換色譜法、柱前衍生高效液相色譜法以及高效陰離子交換色譜-積分脈沖安培檢測(cè)法等均可用于氨基酸的分離分析[38]。但上述方法對(duì)AAA與對(duì)其他氨基酸無(wú)本質(zhì)差異,在柱前并未對(duì)AAA做特異性分離富集。表2總結(jié)了部分材料在AAA特異性分離分析中的應(yīng)用,以下將從樣品前處理、手性分離和吸附-傳感3個(gè)維度探討基于選擇性吸附的AAA分離分析技術(shù)。

表 2 部分材料在AAA特異性分離分析中的應(yīng)用

3.1 樣品前處理

一些無(wú)機(jī)納米材料和有機(jī)聚合物表現(xiàn)出了較強(qiáng)的AAA富集能力,被應(yīng)用在AAA分析的樣品前處理環(huán)節(jié)。Niu等[41]開(kāi)發(fā)了一種以氧化石墨烯復(fù)合SiO2的納米材料作為吸附劑,用于分析檢測(cè)黑芝麻中的L-Trp。Keskinates等[50]制備了新型聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)納米纖維基杯芳烴四酯單元,并發(fā)現(xiàn)其對(duì)AAA具有良好的結(jié)合能力。

金屬有機(jī)骨架(metal organic frameworks, MOFs)具有孔隙率高、比表面積大、孔徑均勻可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),對(duì)AAA的吸附優(yōu)于脂肪氨基酸,其吸附過(guò)程為吸熱反應(yīng),機(jī)理涉及靜電作用、氫鍵和π-π作用等[51,52]。陸思嘉等[51]使用溶劑熱法制備了MOFs HKUST-1,對(duì)Tyr、Phe和Trp的飽和吸附量分別達(dá)到248.65、143.67、140.09 mg/g。Jonckheere等[39]選用Zr-MOF MIL-140C (Zr-4,4′-聯(lián)苯二羧酸鹽 MIL-140C)對(duì)水溶液和小麥秸稈蛋白質(zhì)水解物溶液進(jìn)行AAA吸附實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)與L-Phe苯基側(cè)基相比,L-Trp因具有較大的吲哚基而更易與MIL-140C的疏水部分形成氫鍵,促進(jìn)L-Trp的吸附,并與在水解物溶液中帶負(fù)電荷的氨基酸發(fā)生共吸附。Li等[40]將MOFs與磁性碳納米管結(jié)合制備了Fe3O4-MWCNTs-OH@poly-ZIF67,該材料對(duì)AAA表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性和吸附親和力,可用于百合中3種AAA的選擇性測(cè)定。

3.2 手性分離

對(duì)映體具有相同的化學(xué)和物理性質(zhì),但生物學(xué)性質(zhì)和藥理活性以及毒理學(xué)效應(yīng)常存在明顯的差異。例如,L-Phe廣泛應(yīng)用于制藥和食品工業(yè)中的蛋白質(zhì)生物合成,而D-Phe被認(rèn)為可以抑制分解腦啡肽的酶活性,使其具有潛在的鎮(zhèn)痛作用。因此,氨基酸對(duì)映體的分離分析在特醫(yī)食品制備領(lǐng)域具有重要意義,而AAA手性識(shí)別材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是其關(guān)鍵技術(shù)。

環(huán)糊精是一種環(huán)狀低聚糖,獨(dú)特的環(huán)狀空間結(jié)構(gòu)形成了親水外殼和疏水內(nèi)腔,具有選擇性包裹疏水性分子的能力。剛性β-CD聚合物樹(shù)脂對(duì)Phe和Tyr有較強(qiáng)的吸附能力,其尺寸、剛性適中,熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性較好,可用于固定床吸附和催化。李英杰等[42]采用原位生長(zhǎng)法制備了ZIF-8@β-CDPs金屬骨架復(fù)合微球,用于手性AAA的吸附。具有疏水結(jié)構(gòu)和咪唑環(huán)的ZIF-8可與AAA的苯環(huán)相互作用,通過(guò)改變AAA的手性微環(huán)境使其更易吸附L-Phe。

圖 3 Phe與銅原子發(fā)生吸附作用的示意圖Fig. 3 Schematic of the adsorption of Phe with copper atoms

磁性二氧化硅納米粒子表面接枝羧甲基-β-CD,基于磁作用力可以實(shí)現(xiàn)AAA的手性分離[44,53]。對(duì)映體的疏水部分滲透到CD的疏水腔中形成包合物,AAA分子手性中心的氨基與吸附劑分子中的仲羥基形成氫鍵,促進(jìn)了L-對(duì)映體的選擇性吸附[54]。使用乙酸纖維素和海藻酸鈉與β-CD共混合可制備用于Phe和Trp手性拆分的膜,該膜具有較高的熱穩(wěn)定性,對(duì)Trp和Phe對(duì)映體的最大分離率分別達(dá)到9.0%和10.9%[55]。使用β-CD鍵合二氧化硅,再使用上述材料和丙氨酸兩種對(duì)映體分別衍生,以上3種材料對(duì)D-Phe的吸附能力明顯高于L-Phe,對(duì)兩者的拆分因子高達(dá)3.48,且具有良好的循環(huán)再生能力[45]。

丙烯酰CD和N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺與乙烯基化硅膠共聚可以增強(qiáng)材料的機(jī)械強(qiáng)度,可用于高效液相色譜固定相對(duì)Phe進(jìn)行手性分離[56]。吳麗仙等[57]以D,L-Trp為模板分子,β-CD及其衍生物為單體,通過(guò)不同印跡體系和合成方法制備了一系列分子印跡聚合物,篩選出了能夠在6種AAA的復(fù)雜體系中特異性拆分D,L-Trp的分子印跡聚合物,其拆分因子為1.477。利用自制的手性功能單體合成分子印跡聚合物或分子印跡膜可以實(shí)現(xiàn)對(duì)L-Phe的手性拆分[58-60]。

基于分子印跡的冷凍凝膠柱可以通過(guò)兩性離子使凝膠表面形成水化層,實(shí)現(xiàn)針對(duì)L-Phe的高效手性分離[43]。使用硅膠60F-254高效薄層色譜(HPTLC)板可分離D,L-Phe和L-Tyr,有機(jī)溶劑使用較少[61]。Lomenova等[62]使用高效液相色譜法對(duì)實(shí)際樣品中的Phe進(jìn)行分離和檢測(cè),發(fā)現(xiàn)在膳食補(bǔ)充劑樣品中能夠檢測(cè)到兩種對(duì)映體形式,在能量飲料樣品中只檢測(cè)到L-Phe,對(duì)兩種對(duì)映體的檢出限均為0.1 g/mL。毛細(xì)管電泳在反電滲模式下通過(guò)配體交換毛細(xì)管電泳法可以在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)AAA的對(duì)映體分離[63]。

3.3 吸附-傳感

表面增強(qiáng)拉曼散射(surface enhanced raman scattering, SERS)通過(guò)將分子吸附在金屬納米粒子的表面以增強(qiáng)分子的拉曼散射信號(hào),這一技術(shù)可以用來(lái)識(shí)別傳感AAA信號(hào)。與脂肪族氨基酸相比,Phe的特殊取代基團(tuán)是芐基。如圖3所示,在與金屬原子(Cu、Au、Pt)發(fā)生吸附時(shí),Phe的羧基端結(jié)合在金屬原子的頂部位點(diǎn)上,芐基以平坦的構(gòu)象吸附在金屬原子上,促進(jìn)π電子與底物之間的相互作用,降低結(jié)合自由能,維持吸附幾何結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[64]。SERS光譜可以鑒定出L-Phe和L-Trp上苯環(huán)和吲哚環(huán)的特征拉曼譜線,且拉曼信號(hào)強(qiáng)度與物質(zhì)濃度具有良好的相關(guān)性[65]。Wu等[47]將Au沉積在碳納米纖維包裹的磁性鎳納米顆粒上用于對(duì)AAA進(jìn)行磁分離和SERS分析,Phe和Tyr的檢出限分別為1×10-11mol/L和1×10-13mol/L。

碳納米管(carbon nanotubes, CNTs)結(jié)構(gòu)類似卷曲石墨烯,帶負(fù)電的羧基與帶正電的氨基從管表面伸向水溶液中,既能提供靜電斥力防止CNTs團(tuán)聚,又可以提供氨基酸吸附位點(diǎn)[66]。相比于其他氨基酸,AAA對(duì)CNTs有更強(qiáng)的親和力,兩者形成的聚集體較為穩(wěn)定[67,68]。相比于扶手形碳納米管,鋸齒形碳納米管對(duì)Phe分子具有更大的結(jié)合能[69]。對(duì)單壁碳納米管的氧化處理有利于氨基酸在納米管上的吸附[70],側(cè)壁改性可以改變CNTs表面的理化性質(zhì),使其高效手性識(shí)別AAA。Wang等[49]將辣根過(guò)氧化物酶和L-氨基酸氧化酶固定在多壁碳納米管修飾的玻碳電極表面制備成雙酶納米復(fù)合膜生物傳感器,用于分析牛奶等復(fù)雜樣品中的AAA,具有較高的回收率。

石墨或氧化石墨烯與Trp形成的復(fù)合物具有高穩(wěn)定性,而石墨烯與Tyr的結(jié)合更傾向于平行取向;氧化石墨烯或石墨烯與Phe和Trp的相互作用主要表現(xiàn)為物理和化學(xué)吸附共同作用,與Tyr則表現(xiàn)出更強(qiáng)烈的化學(xué)吸附[71-73]。石墨炔對(duì)AAA的吸附很敏感,在吸附過(guò)程中主要表現(xiàn)為化學(xué)吸附,有望開(kāi)發(fā)為AAA生物傳感器[74]。Hussain等[75]研究了AAA在二維硅烯和鍺烯片上的結(jié)合原理,發(fā)現(xiàn)AAA通過(guò)物理吸附和化學(xué)吸附結(jié)合到兩種薄片上,且AAA的引入改變了硅烯和鍺烯納米片的電子特性,有望用于AAA的檢測(cè)。Song等[76]發(fā)現(xiàn),3種AAA可以通過(guò)物理吸附作用吸附在MoS2的表面,AAA的苯環(huán)可與MoS2表面的硫原子之間產(chǎn)生平行相互作用。在Au修飾的MoS2表面,AAA通過(guò)與Au原子的共價(jià)連接及其與MoS2的非共價(jià)作用形成吸附,吸附能力表現(xiàn)為T(mén)rp>Tyr>Phe。碳納米管、石墨烯等二維材料目前尚未被批準(zhǔn)應(yīng)用于食品加工工業(yè),但其有可能在AAA分離分析中發(fā)揮巨大作用[77]。

微晶天平是一種新型的、極為靈敏的檢測(cè)技術(shù),在AAA吸附-傳感領(lǐng)域有初步的應(yīng)用。Mirmohseni等[78]在石英晶體電極上涂布分子印跡聚合物,可用于石英晶體納米天平技術(shù)識(shí)別檢測(cè)Phe。Cimen等[46]用紫外線聚合法將L-Phe分子印跡聚合物薄膜合成到表面等離子共振(SPR)芯片上,用于L-Phe的SPR傳感檢測(cè)。Titov等[48]制備了一種基于超分子芘-2-CD復(fù)合物的溫度依賴型熒光傳感器,可用于Trp和Phe的電子吸收光譜的檢測(cè)。纖維素納米晶體具有獨(dú)特的光學(xué)性能,但Lombardo發(fā)現(xiàn)單個(gè)AAA不會(huì)吸附到纖維素納米晶體上,與纖維素納米晶體的結(jié)合可能需要氨基酸數(shù)量更多的序列[79]。

4 結(jié)論與展望

AAA選擇性吸附技術(shù)在特醫(yī)食品加工和檢測(cè)領(lǐng)域都有至關(guān)重要的作用。盡管目前發(fā)現(xiàn)對(duì)AAA具有選擇性吸附能力的材料種類豐富,但實(shí)際應(yīng)用于食品原料中AAA吸附脫除的材料仍以活性炭和大孔樹(shù)脂為主。這兩種方法均存在特異性差的問(wèn)題,前者還有一定的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)進(jìn)一步評(píng)估新型吸附材料的安全性,未來(lái)可以開(kāi)發(fā)更多綠色環(huán)保、特異高效的吸附方法以改進(jìn)AAA的吸附技術(shù)。此外,二維納米材料、分子印跡技術(shù)和金屬有機(jī)骨架等材料已初步運(yùn)用于AAA分離分析,有望實(shí)現(xiàn)更高特異性和更高靈敏度的AAA分析檢測(cè)。