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茚三酮的应用

发布日期:2018/12/25 11:13:48

背景及概述[1][2]

茚三酮又名“茚满三酮”、“水合茚三酮”、“宁海群”。白色柱晶,在125℃或放置过久变红,239~240℃分解,微溶于水,易溶于丙酮、丁醇等有机溶剂。在溶液中遇α-氨基酸,或任何含α-氨基物质能形成深蓝色乃至粉红或红色物质,故常用作朊类降解物和α-氨基化合物试剂。此项反应又叫“茚三酮反应”。

茚三酮被作为氨基酸的薄层分析的显色剂,其原理是氨基酸与茚三酮水合物在弱酸条件下共加热时,氨基酸被氧化脱氨、脱羧,而茚三酮水合物被还原,其还原物可与氨基酸加热分解产生的氨结合,再与另一分子茚三酮缩合成为蓝紫色化合物,称为罗曼紫。常规的氨基酸薄层分析方法是将茚三酮溶液直接喷洒在层析好的普通薄层板表面,不仅不能实现显色直读,更因为喷洒的量难以控制,而且易将薄层层析板表面破坏,造成分析的困难。

近年,显色直读式检测技术在食品加工、药物分析、农产品安全、环境监测、临床医学等领域有较大的市场需求。与仪器分析技术相比,显色直读式检测节约时间、降低了分析成本,有助于生产与研究人员快速对特定的化合物定性与定量。

应用[1-4]

茚三酮是用来检测α-氨基酸与多肽常用的显色剂。其应用举例如下:

1. 茚三酮显色法测定壳聚糖含量。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基衍生物,是一种分子量较大的碱性多糖。由于分子间和分子内强烈的氢键作用,壳聚糖在水及大多数溶剂中的溶解性较差,可溶于醋酸等无机酸的稀溶液中。壳聚糖及其衍生物具有较强的生物活性,具有抗肿瘤、抗凝血、抗血栓、降血脂和增强免疫力等功能。壳聚糖还具有良好的生物降解性和生物相容性,被广泛应用于生物医学、环境科学、食品等领域。随着壳聚糖产品的大量开发及上市,对其进行含量测定也逐渐受到了重视。

有研究根据壳聚糖与茚三酮作用形成的复合物在570nm 处有特征吸收的特性,建立了利用分光光度法测定壳聚糖含量的方法。该测定方法的适宜条件为:在pH5. 5 的HAc-NaAc 缓冲体系中,当缓冲溶液用量为2. 00mL、茚三酮( 浓度为10. 00g/L ) 用量为1. 00mL、加热煮沸20min 时,显色效果最好。

在0. 004~0. 04 g/L 浓度范围内,壳聚糖浓度与其吸光度值线性关系良好,所得标准曲线方程为:y = 23. 942x + 0. 1423,相关系数r2 =0. 9981。稳定性、重现性和回收率实验结果表明,该显色方法在2h 内稳定性良好,精密度可靠。

实验中发现,壳聚糖与茚三酮作用显色后,除了在570nm 处有显著的紫外吸收外,在408nm 处也有一明显吸收,并且与壳聚糖的浓度具有较好的线性相关性。估计是由于显色过程中改变了壳聚糖结构所致,在今后的研究中可予以关注。实验结果表明,利用茚三酮显色法测定壳聚糖含量的实验方法操作简单,反应条件也比较容易控制,且重现性好,适用于样品中微量壳聚糖的检测。

2. 茚三酮法定性定量检测丝氨酸。

随着人们对丝氨酸生理作用的深入认识和医药保健事业的不断发展,医药、食品、饲料等行业对丝氨酸的需求量正迅速扩大。虽然L-丝氨酸属于非必需氨基酸,但它却具有许多重要的生理功能及用途,在医药、食品、化妆品中均有较为广泛的应用。因此,测定混合氨基酸中丝氨酸的含量对丝氨酸的开发利用具有重要意义。α-氨基酸与茚三酮在弱酸性溶液中共热,反应后经失水脱羧生成氨基茚三酮,再与水合茚三酮反应生成紫红色或蓝色物质

脯氨酸等仲胺氨基酸与茚三酮反应生成黄色物质。丝氨酸和茚三酮在弱酸性条件下共热可以生成紫红色的缩合物质,且其颜色随着丝氨酸的含量变化而有所不同为了快速简便地检测氨基酸水解液中丝氨酸的含量,有研究提出了一种基于氨基酸纸上层析的改进茚三酮显色法,并将其应用于难以分离的氨基酸的检测。首先,将茚三酮加入到展层剂中,再对氨基酸混合液进行层析。

在一定条件下将层析后的茚三酮与氨基酸进行显色反应,根据不同颜色即可鉴别丝氨酸。然后,对不同剂量的丝氨酸标准液使用上述方法绘制丝氨酸标准液的吸光度-含量的标准曲线,用以计算氨基酸水解液丝氨酸的含量。结果表明:茚三酮法定性定量检测丝氨酸的最佳实验条件为溶液pH在4.5左右,显色剂用量为每10mL展层剂中加入2.5mL0.1%茚三酮,并在105℃下加热5min。

3. 茚三酮真空熏显手印。

1910 年,英国科学家鲁赫曼在实验时,无意中合成一种新的化合物-水合茚三酮。随后,鲁赫曼发现水合茚三酮能与氨基酸反应生成一种紫色产物,这种紫色后被称为鲁赫曼紫。1954 年,两位瑞典科学家奥登和霍夫施坦首先提出用茚三酮显现潜在手印。至今,茚三酮一直是显现渗透客体检材上潜在指印的最常用、最有效的显现方法。

茚三酮主要是通过与手印遗留物中的氨基酸发生反应,产生紫色的混合物达到显现潜在手印的目的。茚三酮在真空加热情况下可以升华,成茚三酮蒸汽。当茚三酮蒸汽遇到手印遗留物中的氨基酸时,茚三酮与氨基酸发生反应,变成紫色的混合物,从而显现潜手印。操作时,可以利用真空熏显柜,如没有真空熏显柜,也可以直接用酒精灯加热方法。

操作方法如下:把样品固定在真空加热加湿熏显柜内,把锡箔碗放在加热器上,碗中均匀撒放0.1 ~ 0.5g 茚三酮晶体。先把柜子抽到真空,再接通加热电源,当到达一定温度时,茚三酮晶体升华变成气体,与样品上手印遗留物中的氨基酸发生反应,显出指纹。

由于真空加热加湿熏显仪能加热,使茚三酮晶体直接升华成气体,与手印中的氨基酸发生反应;真空条件则保证茚三酮晶体快速升华,变成气体,并能在柜内均匀扩散,有效与手印中的氨基酸发生反应,保证显现质量;加湿能够有效改善熏显效果,明显提高手印显现率。

4. 制备茚三酮/纳米二氧化钛复合物。

制备方法包括:步骤1,配制前驱体溶液;步骤2,利用抽滤将前驱体溶液通过经脱水处理的滤膜,使滤膜饱和吸附前驱体溶液;步骤3,同样利用抽滤将茚三酮溶液通过滤膜,反应生成茚三酮/纳米二氧化钛复合物。所述复合物对氨基酸具有较好的显色灵敏度,可作为薄层层析板检测氨基酸的显色剂。将上述复合物掺入到薄层层析板的固定相中制得新型薄层层析板,利用该薄层层析板可实现层析分离与显色过程一步完成,使用便捷。

主要参考资料

[1] 茚三酮显色法测定壳聚糖含量

[2] 关洪亮, 熊倩, 余训民, 等. 茚三酮法定性定量检测丝氨酸[J]. 武汉工程大学学报, 2012, 34(11): 40-43.

[3] 罗亚平, 王跃. 茚三酮真空熏显手印方法研究[J]. 中国人民公安大学学报: 自然科学版, 2004, 10(3): 25-26.

[4] CN201510817477.3 茚三酮/纳米二氧化钛复合物及其制备方法和用途

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