红外光谱法快速鉴别人胰岛素和猪胰岛素_杨晓莉

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胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质刺激而分泌的一种蛋白质激素,是机体内唯一降低血糖的激素,也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。通常按照来源不同可分为人胰岛素和动物胰岛素,以猪胰岛素为例,其主要结构与人胰岛素非常相似,只在B30处的氨基酸残基不同[1],通常采用质谱或荧光光谱来对其进行区分[2],也有利用高效液相色谱法对其区分的报道[3]。胰岛素疗法在降低死亡率、延长寿命等方面是举世公认的糖尿病核心疗法[4～5],虽然人胰岛素和猪胰岛素在控制血糖方面并无明显差异,但人胰岛素有更好的生物效能及安全性[6～7]。因此建立合适的方法鉴别二者对于质量控制具有重要意义。红外光谱技术是由振

动引起分子偶极矩或电荷分布变化产生的,反映的是极性键的振动,能够提供分子官能团的信息,是鉴定分子结构的有力手段,红外光谱也是最早用于测定蛋白质二级结构的方法之一[8]。本文中测试了人胰岛素和猪胰岛素的红外光谱,对二者进行详细的对比分析,从光谱角度研究其细微的差别,并由此建立了人胰岛素和猪胰岛素的快速鉴别方法。

1 仪器与试剂

Tensor37型傅里叶红外分光光度计(德国BRUKER光谱仪器公司)。溴化钾,光谱纯,原装进口。苏氨酸对照品,购自中国生物制品检

作者简介:杨晓莉(1978-),女,河南济源人,在职研究生学历,副主任药师,研究方向:药品、食品、保健食品、化妆品等检验及质量标准研究。

表1 人胰岛素和猪胰岛素测试结果表

红外光谱法快速鉴别人胰岛素和猪胰岛素

杨晓莉 郭欢迎 刘海静

(陕西省食品药品检验所 陕西西安 710065)

摘要:目的:建立傅立叶变换红外光谱法对人胰岛素和猪胰岛素红外光谱法快速鉴别的分析法。方法:利用人胰岛素和猪胰岛素含有丙氨酸的数目不同,通过计算来源于丙氨酸的振动的相对强度来对二者进行区分。结果:该方法经多批样品分析人胰岛素和猪胰岛素的红外光谱图中特征峰的比值有较明显的差异。结论:建立简单快速,数据可靠,可用于人胰岛素和猪胰岛素的快速鉴别方法。

关键词:红外光谱法 快速鉴别 胰岛素中图分类号:R927.1文献标识码:A 文章编号:1674-2060(2014)10-0078-02

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BIOTECHWORLD 生物技术世界对人胰岛素和猪胰岛素标准品的红外光谱进行测试,如图2所示。人胰岛素和猪胰岛素的红外光谱很相似,通常较难分辨,都在1652cm -1和1530cm -1处出现振动峰。由于胰岛素有多种氨基酸构成,因此在红外吸收光谱中表现出来的振动峰来源于其中的氨基酸振动,通过图1的对比可以发现,丙氨酸在1530cm -1处出现了同胰岛素一样的振动峰,而在苏氨酸中没有出现,可以推断,胰岛素中1530cm -1处的振动峰的一部分来源于丙氨酸的贡献。在人胰岛素中,只含有1个丙氨酸成分,而在猪胰岛素中含有两个丙氨酸成分,因此推断两种胰岛素的光谱中来源于丙氨酸振动的1530cm -1处的峰的相对比例也会存在差别。对1530cm -1处振动峰的峰面积

与1652c m -1处振动峰的峰面积进行比较,得到两类胰岛素中1530cm -1振动峰的相对比例。经对人胰岛素和猪胰岛素的样品进行10个批次测试,所得数据的误差分布如图3所示。纵轴采用1652cm -1

振动峰的拟合峰面积除以1530cm -1振动峰的拟合峰面积,人胰岛

素的比值在2.5左右,而猪胰岛素的比值在2.15左右,这是因为人胰岛素中含有的丙氨酸数目少于猪胰岛素,因此1530cm -1处振动相对较弱。(表1)

4 结语

(1)经对人胰岛素和猪胰岛素分别测试10个批次样品的结果误差分布见图3,人胰岛素在两个波数的峰面积比值范围在2.529～2.485之间,平均值为2.506,相对标准偏差(RSD)为0.50%。按±2%的误差范

围应为2.46～2.56可以判定为人胰岛素。猪胰岛素峰面积比值范围在2.100～2.223之间,平均值为2.160,相对标准偏差(RSD)为2.59%。按±3%的误差范围应为2.10～2.22可以判定为猪胰岛素。

(2)本文对人胰岛素和猪胰岛素的红外光谱进行分析,胰岛素红外光谱中1530cm -1处的振动主要来源于丙氨酸,由于二者含有丙氨酸残基的数目不同,因此该振动的强度也会发生变化,以此作为对人胰岛素和猪胰岛素快速鉴定的方法,实验结果表明该方法可行。参考文献

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图

1 丙氨酸与苏氨酸的红外吸收光谱

图

2 人胰岛素和猪胰岛素的红外吸收光谱

图

3 人胰岛素和猪胰岛素分别测试

10

个批次样品的误差分布图定所;批号:110889-200102。丙氨酸对照品,购自中国生物制品检定所;批号:110873-200203。人胰岛素样品和猪胰岛素样品,市售品;批号:140654-200301及504-8708。

2 测试方法与条件

红外光谱测试采用溴化钾压片法,分辨率为4cm -1,扫描32次。

3 结果与讨论

人胰岛素和猪胰岛素的区别在于B30处氨基酸的不同,人胰岛素中是苏氨酸(Threonine,Thr),猪胰岛素中是丙氨酸(Alanine,Ala)。其中1593cm -1和1626cm -1处为羧基的反对称伸缩振动峰,1411cm -1和1418cm -1处为羧基的对称伸缩振动峰。丙氨酸中的氨基的变角振动峰出现在1530cm -1,而在苏氨酸中,由于羟基的影响,变角振动峰出现在1482cm -1处。二者的结构及红外光谱图见图1。