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利用未衍生化氨基酸的LC/MS 分析 進行生物反應器細胞培養(yǎng)監(jiān)測
閱讀：777 發(fā)布時間：2021-1-17摘要 ：本應用簡報介紹了發(fā)酵培養(yǎng)基中氨基酸 LC/MS液質聯(lián)用分析的解決方案。氨基酸的極性使其 難以進行反相液相色譜分析，因此通常使用衍生化來改善其保留能力。然而，親水 相互作用色譜 (HILIC) 無需衍生化也能保留并分離復雜的氨基酸混合物，同時還具有 與傳統(tǒng)反相液相色譜類似的工作流程。HILIC 與質譜的組合提供了一種極其簡單而功 能強大的未衍生化氨基酸分析解決方案。
前言： 監(jiān)測生物反應器和發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)的各種極性化合物，是親 水相互作用色譜 (HILIC) 的一種挑戰(zhàn)性實際應用。使用高 pH 條件與負離子模式 LC/MS 檢測，可以在一次分析中實現(xiàn)對氨 基酸、原料與廢棄物的監(jiān)測。Agilent AdvanceBio MS Spent Media 的鍵合相在高 pH 流動相下具有出色的穩(wěn)定性，非常適 合該體系的分離。 盡管基質的分析充滿挑戰(zhàn)性，進樣間的重現(xiàn)性仍十分優(yōu)異。中 空纖維反應器和轉瓶反應器的檢測結果揭示了培養(yǎng)細胞的葡萄 糖和氨基酸消耗以及乳酸分泌。
實驗部分：試劑與化學品 所有試劑均為 HPLC 級或更高等級。超 LC/MS 級乙腈購自 J.T. Baker (Center Valley, PA, USA)。水的凈化處理由 EMD Millipore Milli-Q Integral 系統(tǒng) (Darmstadt, Germany) 完成。試劑級甲 酸（FA，部件號 G2453-85060）來自安捷倫科技公司。甲酸 銨、乙酸銨、氫氧化銨和氨基酸標樣購自 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA)。DMEM 培養(yǎng)基購自賽默飛 (Waltham, MA, USA)。氨基酸在使用前于 –70 °C 下儲存。 儀器與材料 • Agilent InfinityLab 接頭 • 色譜柱前端：Agilent Quick Connect 快速連接接頭 （部件號 5067-5965） • 色譜柱末端：Agilent Quick Turn 接頭（部件號 5067- 5966） • 安捷倫樣品瓶，螺口蓋，棕色，帶書寫簽，已認證， 2 mL，100/包（部件號 5182-0716） • 安捷倫固定螺口蓋，PTFE/紅色硅橡膠隔墊（部件號 5190-7024） • 安捷倫樣品瓶內插管，250 µL，去活玻璃，帶聚合物支腳 （部件號 5181-8872） • Eppendorf 移液器和連續(xù)分液器 • 超速離心儀 (VWR, Radnor, PA, USA) • 渦旋儀和多管渦旋儀 (VWR, Radnor, PA, USA) • HDPE 溶劑瓶 (VWR, Radnor, PA, USA) • 轉瓶生物反應器 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) • 中空纖維生物反應器 (FiberCell Systems, New Market, MD, USA)
儀器 • Agilent 1290 Infinity II 二元泵 (G7120A) • Agilent 1290 Infinity II 樣品瓶進樣器 (G7129B) • Agilent 1290 Infinity II 高容量柱溫箱 (G7116B) • Agilent 1290 Infinity 液相色譜系列超低擴散工具包 (5067-5189) • Agilent 6545 四極桿飛行時間 (Q-TOF) 質譜儀 • 安捷倫噴射流電噴霧離子源 軟件 Agilent MassHunter 工作站軟件 B.08.00 樣品前處理 將細胞培養(yǎng)樣品用 50% 乙腈稀釋 4 倍，并以 10000 × g 的速度 離心 10 分鐘。收集上清液并進樣，無需進一步樣品前處理。 流動相 用水配制 100 mM 乙酸銨儲備液，并用氫氧化銨將 pH 調節(jié)至 9。 將水與儲備液按 9:1 稀釋制得流動相 A。將乙腈與儲備液按 9:1 稀釋制得流動相 B。兩種流動相的乙酸銨終濃度均為 10 mM。 流動相與玻璃器皿過度接觸會引入離子物質，干擾并抑制質譜 檢測。儲存在玻璃瓶中的流動相應定期更換，或轉移至 HDPE 瓶中。
結論：Spent 培養(yǎng)基中的氨基酸在 HILIC-MS的負離子模式下成功得 到了分析。通常難以分析的亮氨酸/異亮氨酸同量異位素實現(xiàn) 了基線分離，分離度為 1.6。氨基酸作為兩性離子，在正離子 和負離子模式下都容易電離，但在高 pH 負離子模式下能夠實 現(xiàn)對細胞培養(yǎng)基、原料和細胞廢棄物的同時監(jiān)測。