CN108519485A - 一种A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种A1/A2β‑酪蛋白的质谱检测方法,包括如下步骤:a)获取A2β‑酪蛋白的氨基酸序列;b)将A2β‑酪蛋白的67位氨基酸脯氨酸修改为组氨酸,获得A1β‑酪蛋白的氨基酸序列;c)利用特异性的酶解方法将待检测蛋白质切成小分子量的多肽片段混合物,利用静电场轨道阱高分辨质谱全扫描模式检测混合物中各多肽的分子量和碎片信息,并与前面的氨基酸序列进行比对,定性判断是否存在A1或A2β‑酪蛋白的特征肽段;d)挑选定性为A1或A2β‑酪蛋白的特征肽段,合成其同位素内标肽段,利用串联四级杆质谱建立多反应监测方法进行定量分析。本发明能够同时实现A1、A2β‑酪蛋白的定性鉴定和定量研究,灵敏度高,准确度高,抗干扰能力强,可广泛应用于A2乳制品的确证和检测。

Description

一种A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法
技术领域
本发明涉及一种蛋白质质谱检测方法,尤其涉及一种A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法。
背景技术
酪蛋白是牛奶中含量最丰富的蛋白质,也是重要的生物活性肽的来源。β-酪蛋白约占牛奶中酪蛋白含量的40%左右,是氨基酸的重要来源,同时在体内传递重要的矿物质(如钙和磷等),促进其消化吸收。β-酪蛋白由染色体6上的CSN2基因编码,这是一个具有高度多态性的基因,迄今为止,已有15种不同的Beta-酪蛋白基因变体被鉴定,其中A1和A2β-酪蛋白是牛β-酪蛋白是最常见的两种存在形态。A2β-酪蛋白被公认为是现代奶牛β-酪蛋白的天然原型。最初,所有家养的牛只含有A2β-酪蛋白,大约5000年前欧洲奶牛杂交导致牛奶蛋白质变异后出现了A1β-酪蛋白,即今天全球普遍存在的A1类牛奶β-酪蛋白。
A1和A2β酪蛋白的67位氨基酸不同,在A1上面是组氨酸(CAT),A2则是脯氨酸(CCT),这种差异导致了表达-酪蛋白的二级结构发生了关键的构象变化。A1β酪蛋白在消化过程中可生成β-酪啡肽-7(BCM-7),而A2β-酪蛋白则不会生成BCM-7。BCM-7是一种外啡肽,可与机体多种系统相互作用。多项研究表明,A1或BCM-7与部分婴儿的1型糖尿病风险升高、免疫反应、消化功能紊乱,自闭症和呼吸功能障碍之间存在关联。A2β-酪蛋白与母乳中的β-酪蛋白相似,由于不会产生A1β-酪蛋白在消化过程中的代谢产物BCM-7,可以有效降低BCM-7干扰体内自然消化过程的机会,更有利于促进婴幼儿的生长发育。因此,市面上不断推出标注有“A2”字样的婴幼儿及成人配方奶粉和牛奶,价格较一般产品高出许多,声称只含有A2β-酪蛋白而不含有A1β-酪蛋白。
其实,A2β-酪蛋白的奶源非常稀有。不是所有的奶牛都能产出只含纯净A2β-酪蛋白而不含A1β-酪蛋白的牛奶。现今,西方的奶牛中只有约30%的奶牛是纯正的A2奶牛,由其所产的牛奶只含100%纯净A2β-酪蛋白,其余均是A1β-酪蛋白或A1和A2β-酪蛋白的混合体。但是由于其宣称的对消化系统及人体的多种有益性,许多消费者仍趋之若鹜。如何确保产品中的β-酪蛋白确实是只含有A2β-酪蛋白而没有A1β-酪蛋白呢?目前仅有少量文献报道,采用的检测方法主要包括液相色谱法检测和液相色谱-质谱联用法。质谱联用电喷雾电离(ESI)是迄今为止最可靠的多肽检测技术,但是目前基于质谱的检测技术主要集中在检测A1的酶解产物BCM-7上,无法同时对A2β-酪蛋白进行定性和定量检测。由于缺乏有效的检测手段,国内国际上也没有出台相关的检测标准,因而,消费者的利益无法得到保障。
因此针对目前A2乳制品市场逐渐扩大,而A2β-酪蛋白的定性和定量检测方法缺乏的问题,有必要一种新型的基于蛋白质组学的方法,确定A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白的特征肽段,建立多反应监测方法进行定量分析。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,能够同时实现A1、A2β-酪蛋白的定性鉴定和定量研究,灵敏度高,准确度高,抗干扰能力强,可广泛应用于A2乳制品的确证和检测。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,包括如下步骤:a)获取A2β-酪蛋白的氨基酸序列并保存;b)将A2β-酪蛋白的67位氨基酸脯氨酸修改为组氨酸,继续获得A1β-酪蛋白的氨基酸序列;c)利用特异性的酶解方法将待检测蛋白质切成小分子量的多肽片段混合物,利用静电场轨道阱高分辨质谱全扫描模式检测混合物中各多肽的分子量和碎片信息,并与步骤a)和b)中的氨基酸序列进行比对,定性判断多肽片段混合物中是否存在A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段;d)挑选定性判断为A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段,合成其同位素内标肽段,建立多反应监测方法进行定量分析。
上述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其中,所述步骤a)从蛋白质数据库Uniport中下载获取A2β-酪蛋白的氨基酸序列,所述步骤c)通过质谱结果分析软件proteinpilot确定多肽片段混合物中是否存在A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段。
上述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其中,所述步骤c)利用胰蛋白酶进行酶解,酶解后的样品在HPLC-Q/Orbitrap上以数据依赖采集方式获得的全扫描质谱图进行蛋白质定性确证;所述步骤d)针对每个特征肽选择3个离子对进行多肽混合物的多反应监测,完成蛋白质定量检测。
上述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其中,所述步骤c)包括:c1)称取固体试样2g或液体试样10g,加水溶解定容于1000毫升容量瓶中,漩涡振荡器上混合均匀;c2)准确移取200μL上述溶液于1.5mL低蛋白吸附的离心管中,加入200μL 500mmol/L碳酸氢铵溶液,10μL 100mmol/L二硫苏糖醇溶液,混匀后置70℃恒温水浴锅中孵育30min;c3)冷却至室温后,加入20μL 200mmol/L碘代乙酰胺溶液,避光反应30min;c4)加入20μL 50mmol/L氯化钙溶液和50μL 400μg/mL牛胰蛋白酶溶液,充分混匀后置于37℃恒温水浴中过夜酶解;c5)加入10μL甲酸混匀,终止反应。
上述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其中,所述步骤c)蛋白质定量检测包括:选取不同类型、柱长或内径的色谱柱,记录色谱分离的变化;调节流动相流速、梯度或时间参数,记录分离效率的变化;控制柱温和试液温度,针对A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白特征肽记录色谱保留时间的重现性;调节喷针位置、毛细管电压、锥孔电压、各路气体流量和温度以及碰撞能参数;采用全扫描方式观测蛋白酶解产物产生多电荷离子的排布与质量数范围。
上述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其中,还包括收集各种不同品牌的牛奶进行A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白的定性确证和定量检测,并按照线性范围、灵敏度、重现性、回收率指标收集获取不同来源样品的统计结果。
本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,能够定性确定A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白的特征肽段,并建立了A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白同时定性鉴定和精确测量的MRM方法,灵敏度高,检测限为0.5ppm;准确度高,抗干扰能力强,可广泛应用于A2乳制品的确证和检测。
附图说明
图1为本发明A1/A2β-酪蛋白的质谱检测流程示意图;
图2为本发明A1β-酪蛋白定量离子对和定性离子对的色谱质谱图;
图3为本发明A2β-酪蛋白定量离子对和定性离子对的色谱质谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明A1/A2β-酪蛋白的质谱检测流程示意图。
请参见图1,本发明提供的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,包括如下步骤:
S1)获取A2β-酪蛋白的氨基酸序列并保存;
S2)将A2β-酪蛋白的67位氨基酸脯氨酸修改为组氨酸,继续获得A1β-酪蛋白的氨基酸序列;
S3)利用特异性的酶解方法将待检测蛋白质切成小分子量的多肽片段混合物,利用一级质谱或串联质谱检测混合物中各多肽的分子量和碎片信息,并与步骤S1)和S2)中的氨基酸序列进行比对,定性判断多肽片段混合物中是否存在A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段;
S4)挑选定性判断为A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段,建立多反应监测方法进行定量分析。
本发明首先用特异性的酶解或化学水解的方法将蛋白质切成小分子量的多肽片段混合物,利用静电场轨道阱高分辨质谱全扫描模式检测混合物中各多肽的分子量和碎片信息,将得到的一系列多肽分子量或碎片离子的数据输入数据库,搜索与之相对应的已知蛋白质,实现蛋白质的鉴定,即肽质量指纹图谱法(peptide mass fingerprint,PMF)或肽段碎片离子鉴定法(peptide fragments identification,PFI)。然后根据检测结果结合相关蛋白质组学软件挑选出符合要求的特征肽段,建立多反应监测(MRM)方法进行定量分析。A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白的氨基酸序列如下,
A1:RELEELNVPGEIVESLSSSEESITRINKKIEKFQSEEQQQTEDELQDKIHPFAQTQSLVYPFPGPIHNSLPQNIPPLTQTPVVVPPFLQPEVMGVSKVKEAMAPKHKEMPFPKYPVEPFTESQSLTLTDVENLHLPLPLLQSWMHQPHQPLPPTVMFPPQSVLSLSQSKVLPVPQKAVPYPQRDMPIQAFLLYQEPVLGPVRGPFPIIV
A2:RELEELNVPGEIVESLSSSEESITRINKKIEKFQSEEQQQTEDELQDKIHPFAQTQSLVYPFPGPIPNSLPQNIPPLTQTPVVVPPFLQPEVMGVSKVKEAMAPKHKEMPFPKYPVEPFTESQSLTLTDVENLHLPLPLLQSWMHQPHQPLPPTVMFPPQSVLSLSQSKVLPVPQKAVPYPQRDMPIQAFLLYQEPVLGPVRGPFPIIV
胰蛋白酶的酶切位点为K和R,将A1和A2β-酪蛋白用胰蛋白酶酶解后,将会得到IHPFAQTQSLVYPFPGPIHNSLPQNIPPLTQTPVVVPPFLQPEVMGVSK(A1)和IHPFAQTQSLVYPFPGPIPNSLPQNIPPLTQTPVVVPPFLQPEVMGVSK(A2)两个特征肽段,这两个特征肽段具有不同的分子量,因而可以通过质谱方法检测,可分别用于确定A1和A2β-酪蛋白。
本发明提供的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,2.结合高效液相色谱-串联四级杆质谱(QqQ)系统,及Skyline软件,建立MRM方法,可同时实现A1、A2β-酪蛋白的定性鉴定和定量研究。特征肽段的确定和MRM方法的具体建立过程如下:
(1)从Uniport数据库中下载β-酪蛋白的氨基酸序列,原始的β-酪蛋白为A2β-酪蛋白,将A2β-酪蛋白的67位氨基酸脯氨酸(P)修改为组氨酸(H)即为A1β-酪蛋白的氨基酸序列。对A1和A2β-酪蛋白酶解产生的多肽混合物进行扫描,利用Proteinpilot搜索软件进行蛋白质的确证,确定其产物碎片的氨基酸序列。
(2)利用Skyline软件结合质谱检测结果,根据特征肽的选择原则,确定A1和A2β-酪蛋白的特征肽段,针对每个特征肽选择3个离子对,用于建立多肽混合物的MRM方法,如下表所示(*代表定量离子)。
本发明提供的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,建立A1和A2β-酪蛋白同时检测的色谱质谱方法
(1)优化HPLC条件。考察色谱柱参数包括类型、柱长、内径等对色谱分离的影响;优化流动相流速、梯度、时间等参数对分离效率的影响;选择合适的柱温和试液温度;针对A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白特征肽考察其色谱保留时间的重现性。
(2)优化ESI-QqQ条件。优化喷针位置、毛细管电压,锥孔电压,各路气体流量和温度以及碰撞能参数;采用全扫描方式观测蛋白酶解产物产生多电荷离子的排布与质量数范围。
(3)收集各种不同品牌的牛奶,采用优化后的前处理和色谱质谱方法,进行A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白的定性确证和定量检测工作;并收集不同来源样品的定性定量数据,获得统计结果。考察方法的线性范围、灵敏度、重现性、回收率等指标。
本发明提供的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,具体酶解过程如下:
1)称取固体试样约2g或液体试样约10g,加水溶解定容于1000毫升容量瓶中,漩涡振荡器上混合均匀。
2)准确移取200μL上述溶液于1.5mL低蛋白吸附的离心管中,加入200μL 500mmol/L碳酸氢铵溶液,10μL 100mmol/L二硫苏糖醇(DTT)溶液,混匀后置70℃恒温水浴锅中孵育30min。
3)冷却至室温后,加入20μL 200mmol/L碘代乙酰胺(IAA)溶液,避光反应30min。
4)加入20μL 50mmol/L氯化钙溶液和50μL 400μg/mL牛胰蛋白酶溶液,充分混匀后置于37℃恒温水浴中过夜酶解。
5)加入10μL甲酸混匀,终止反应。
6)酶解后的样品在HPLC-Q/Orbitrap上以数据依赖采集(data-dependentacquisition,DDA)方式获得的全扫描质谱图进行蛋白质定性确证。
7)酶解后的样品在HPLC-QqQ上以MRM方式进行蛋白质定量检测。
综上所述,本发明提供的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,灵敏度高,检测限为0.5ppm;准确度高,抗干扰能力强,可广泛应用于A2乳制品的确证和检测;A1β-酪蛋白定量离子对和定性离子对的色谱质谱图如图2所示,A2β-酪蛋白定量离子对和定性离子对的色谱质谱图如图3所示。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的修改和完善,因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)获取A2β-酪蛋白的氨基酸序列并保存;
b)将A2β-酪蛋白的67位氨基酸脯氨酸修改为组氨酸,继续获得A1β-酪蛋白的氨基酸序列;
c)利用特异性的酶解方法将待检测蛋白质切成小分子量的多肽片段混合物,利用静电场轨道阱高分辨质谱全扫描模式检测混合物中各多肽的分子量和碎片信息,并与步骤a)和b)中的氨基酸序列进行比对,定性判断多肽片段混合物中是否存在A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段;
d)挑选定性判断为A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段,合成其同位素内标肽段,建立多反应监测方法进行定量分析。
2.如权利要求1所述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其特征在于,所述步骤a)从蛋白质数据库Uniport中下载获取A2β-酪蛋白的氨基酸序列,所述步骤c)通过质谱结果分析软件protein pilot确定多肽片段混合物中是否存在A1β-酪蛋白或A2β-酪蛋白的特征肽段。
3.如权利要求1所述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其特征在于,所述步骤c)利用胰蛋白酶进行酶解,酶解后的样品在HPLC-Q/Orbitrap上以数据依赖采集方式获得的全扫描质谱图进行蛋白质定性确证;所述步骤d)针对每个特征肽选择3个离子对进行多肽混合物的多反应监测,完成蛋白质定量检测。
4.如权利要求3所述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其特征在于,所述步骤c)包括:
c1)称取固体试样2g或液体试样10g,加水溶解定容于1000毫升容量瓶中,漩涡振荡器上混合均匀;
c2)准确移取200μL上述溶液于1.5mL低蛋白吸附的离心管中,加入200μL500mmol/L碳酸氢铵溶液,10μL 100mmol/L二硫苏糖醇溶液,混匀后置70℃恒温水浴锅中孵育30min;
c3)冷却至室温后,加入20μL 200mmol/L碘代乙酰胺溶液,避光反应30min;
c4)加入20μL 50mmol/L氯化钙溶液和50μL 400μg/mL牛胰蛋白酶溶液,充分混匀后置于37℃恒温水浴中过夜酶解;
c5)加入10μL甲酸混匀,终止反应。
5.如权利要求3所述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其特征在于,所述步骤c)蛋白质定量检测包括:
选取不同类型、柱长或内径的色谱柱,记录色谱分离的变化;
调节流动相流速、梯度或时间参数,记录分离效率的变化;
控制柱温和试液温度,针对A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白特征肽记录色谱保留时间的重现性;
调节喷针位置、毛细管电压、锥孔电压、各路气体流量和温度以及碰撞能参数;采用全扫描方式观测蛋白酶解产物产生多电荷离子的排布与质量数范围。
6.如权利要求3所述的A1/A2β-酪蛋白的质谱检测方法,其特征在于,还包括收集各种不同品牌的牛奶进行A1β-酪蛋白和A2β-酪蛋白的定性确证和定量检测,并按照线性范围、灵敏度、重现性、回收率指标收集获取不同来源样品的统计结果。
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