蛋白質(zhì)的定量分析是生物化學(xué)和其它生命學(xué)科最常涉及的分析內(nèi)容,是臨床上診斷疾病及檢查康復(fù)情況的重要指標(biāo),也是許多生物制品,藥物、食品質(zhì)量檢測(cè)的重要指標(biāo)。在生化實(shí)驗(yàn)中,對(duì)樣品中的蛋白質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的定量分析,則是經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)非常重要的工作。
蛋白質(zhì)是一種十分重要的生物大分子:它的種類很多,結(jié)構(gòu)不均一,分子量又相差很大,功能各異,這樣就給建立一個(gè)理想而又通用的蛋白質(zhì)定量分析的方法代來(lái)了許多具體的困難。目前測(cè)定蛋白質(zhì)含量的方法有很多種,下面列出根據(jù)蛋白質(zhì)不同性質(zhì)建立的一些蛋白質(zhì)測(cè)定方法:
物理性質(zhì):紫外分光光度法
化學(xué)性質(zhì):凱氏定氮法、雙縮脲法、Lowry 法,BCA法,膠體金法
染色性質(zhì):考馬氏亮藍(lán)染色法、銀染法
其他性質(zhì):熒光法
蛋白質(zhì)測(cè)定的方法很多,但每種方法都有其特點(diǎn)和局限性,因而需要在了解各種方法的基礎(chǔ)上根據(jù)不同情況選用恰當(dāng)?shù)姆椒?,以滿足不同的要求。例如凱氏定氮法結(jié)果最精確,但操作復(fù)雜,用于大批量樣品的測(cè)試則不太合格;雙縮脲法操作簡(jiǎn)單,線性關(guān)系好,但靈敏度差,樣品需要量大,測(cè)量范圍窄,因此在科研上的應(yīng)用受到限制;而酚試劑法彌補(bǔ)了它的缺點(diǎn),因而在科研中被廣泛采用,但是它的干擾因素多;考馬氏亮蘭染色法因其靈敏而又簡(jiǎn)便開始重新受到關(guān)注;BCA法又以其試劑穩(wěn)定,抗干擾能力較強(qiáng),結(jié)果穩(wěn)定,靈敏度高而受到歡迎;膠體金法具有較高的靈敏度,可達(dá)到毫微克水平,用于微量蛋白的測(cè)定。
常用的測(cè)定蛋白質(zhì)含量方法的比較
方 法
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測(cè)定范圍
(μg/ml)
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不同種類
蛋白的差異
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最大吸收
波長(zhǎng)(nm)
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特 點(diǎn)
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凱氏定氮法
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小
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標(biāo)準(zhǔn)方法,準(zhǔn)確,操作麻煩,費(fèi)時(shí),靈敏度低,適用于標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定
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紫外分光光度法
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100—1000
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大
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280 205
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靈敏,快速,不消耗樣品,核酸類物質(zhì)有影響
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雙縮脲法
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1000—10000
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小
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540
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重復(fù)性、線性關(guān)系好,靈敏度低,測(cè)定范圍窄,樣品需要量大
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Folin-酚試劑法
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20—500
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大
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750
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靈敏,費(fèi)時(shí)較長(zhǎng),干擾物質(zhì)多
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考馬氏亮藍(lán)G-250
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50—500
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大
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595
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靈敏度高,穩(wěn)定,誤差較大,顏色會(huì)轉(zhuǎn)移
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BCA
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50—500
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大
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562
|
靈敏度高,穩(wěn)定,干擾因素少,費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)
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由于凱氏定氮法的操作作過(guò)于復(fù)雜,雙縮脲法的靈敏度又太低,下面介紹Folin—酚試劑法,考馬氏亮藍(lán)G—250染色法,紫外分光光度法、膠體金法等幾種最常用使用的方法。
一、 Folin-酚試劑法(又名Lowry)法
目前實(shí)驗(yàn)室較多用用Folin-酚法測(cè)定蛋白質(zhì)含量,此法的特點(diǎn)是靈敏度高,較雙縮脲高兩個(gè)數(shù)量級(jí),較紫外法略高,操作稍微麻煩,反應(yīng)約在15分鐘有最大顯色,并最少可穩(wěn)定幾個(gè)小時(shí),其不足之處是干擾因素較多,有較多種類的物質(zhì)都會(huì)影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【原 理】
蛋白質(zhì)中含有酚基的酪氨酸,可與酚試劑中的磷鉬鎢酸作用產(chǎn)生蘭色化合物,顏色深淺與蛋白含量成正比。
【操 作】
1、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備:
按下表操作,在試管中分別加入0、0.2、0.4、0.6、0.8、1ml蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液,用生理鹽水補(bǔ)足到 1ml。加入5ml的堿性酮試劑,混勻后室溫放置20分鐘后,再加入0.5ml酚試劑混勻。
編 號(hào)
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1
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2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
蛋白標(biāo)準(zhǔn)(ml)
|
0
|
0.2
|
0.4
|
0.6
|
0.8
|
1.0
|
0.9% NaCl(ml)
|
1.0
|
0.8
|
0.6
|
0.4
|
0.2
|
0
|
堿性酮試劑(ml)
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
5
|
混勻后室溫(25℃)放置20分鐘
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酚試劑(ml)
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0.5
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
0.5
|
30分鐘后,以第1管為空白,在650nm波長(zhǎng)比色,讀出吸光度,以各客的標(biāo)準(zhǔn)蛋白濃度為橫坐標(biāo),以其吸光度為縱坐標(biāo)繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2、血清蛋白質(zhì)測(cè)定。
稀釋血清(或其它蛋白樣品濃度):準(zhǔn)確吸取0.1ml血清,置于50ml容量瓶中,用生理鹽水釋釋至刻度(此為稀釋500倍,其它蛋白樣品酌情而定)。再取三只試管,分別標(biāo)以1、2、3號(hào),按下表操作:
編 號(hào)
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測(cè)定管
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標(biāo)準(zhǔn)管
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空白管
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稀釋標(biāo)本(ml)
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0.2
|
—
|
—
|
稀釋標(biāo)準(zhǔn)液(ml)
|
—
|
0.2
|
—
|
0.9%NaCl(ml)
|
—
|
—
|
0.2
|
堿性酮液(ml)
|
1.0
|
1.0
|
1.0
|
混勻后于室溫放置20分鐘
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酚試劑(ml)
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0.1
|
0.1
|
0.1
|
混勻各管,30分鐘后,在波長(zhǎng)650nm比色,讀取吸光度。
【計(jì) 算】
1、以測(cè)定管讀數(shù)查找標(biāo)準(zhǔn)曲線求得血清蛋白含量。
2、無(wú)標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí),可以與測(cè)定管同樣操作的標(biāo)準(zhǔn)管按下式計(jì)算蛋白含量:
血清蛋白含量(g%)=
【試劑配制】
1、堿性酮溶液:
甲液:Na2CO32g溶于0.1mol/L NaOH 100ml溶液中。
乙液:CuSO4?5H2O 0.5克溶于1%酒石酸鉀100ml中。
取甲液50ml,乙液1ml混合。此液只能臨用前配制。
2、酚試劑:
取Na2WO4?2H2O 100g和Na2MoO3?2H2O 25g,溶于蒸餾水700ml中,再加85%H3PO4,50ml和HCl(濃)100ml,將上物混合后,置1500ml園底燒瓶中溫和地回流10小時(shí)再加硫酸鋰(Ll2SO2?H2O)150g,水50ml及溴水?dāng)?shù)滴,繼續(xù)沸騰15分鐘以除去剩余的溴,冷卻后稀釋至1000ml,然后過(guò)濾,溶液應(yīng)呈黃色(如帶綠色者不能用),置于棕色瓶中保存。使用標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定,以酚酞為指示液,而后稀釋約一倍,使最后濃度為lN。
3、蛋白標(biāo)準(zhǔn)液(0.1mg/ml)
準(zhǔn)確稱取10mg牛血清蛋白,在100ml容量瓶中加生理鹽水至刻度。溶后分裝,放于-20℃冰箱保存。
【注意事項(xiàng)】
1、Tris緩沖液、蔗糖、硫酸胺、基化物、酚類、檸檬酸以及高濃度的尿素、胍、硫酸鈉、三氯乙酸、乙醇、丙酮……等均會(huì)干擾Folin-酚反應(yīng)。
2、當(dāng)酚試劑加入后,應(yīng)迅速搖勻(加—管搖一管)以免出現(xiàn)渾濁。
3、由于這種呈色化合物組成尚未確立,它在可見光紅外光區(qū)呈現(xiàn)較寬吸收峰區(qū)。不同實(shí)驗(yàn)室選用不同波長(zhǎng),有選用500或 540nm,有選用640nm,700或750nm。選用較高波長(zhǎng),樣品呈現(xiàn)較大的光吸收,本實(shí)驗(yàn)選用波長(zhǎng)650nm。
二、考馬氏亮藍(lán)G-250染色法
此方法是1976年Bradform建立。染料結(jié)合法測(cè)定蛋白質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高,可檢測(cè)到微量蛋白,操作簡(jiǎn)便、快迅,試劑配制極簡(jiǎn)單,重復(fù)性好,但干擾因素多。
【原 理】
考馬氏亮藍(lán)G-250具有紅色和青色兩種色調(diào)、在酸性溶液中游離狀度下為棕紅色,當(dāng)它通過(guò)疏水作用與蛋白質(zhì)結(jié)合后,變成藍(lán)色,最大吸收波長(zhǎng)從465nm轉(zhuǎn)移到595nm處,在一定的范圍內(nèi),蛋白質(zhì)含量與 595nm的吸光度成正比,測(cè)定595nm處光密度值的增加即可進(jìn)行蛋白質(zhì)的定量。
【操作步驟】
1、標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備:
按下表操作,在試管中分別加入0、20、40、80、100微克蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液,用水補(bǔ)足到100微升,加入3ml的染色液,混勻后室溫放置15分鐘。
編 號(hào)
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
蛋白標(biāo)準(zhǔn)(ml)
|
0
|
0.02
|
0.04
|
0.06
|
0.08
|
0.10
|
蒸餾水(ml)
|
0.10
|
0.08
|
0.06
|
0.04
|
0.02
|
0
|
染色液(ml)
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
在595nm波長(zhǎng)比色,讀出吸光度,以各管的標(biāo)準(zhǔn)蛋白濃度為橫坐標(biāo),以其吸光度為縱坐標(biāo)繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2、血清蛋白質(zhì)測(cè)定
稀釋血清(或其它蛋白樣品溶液),準(zhǔn)確吸取0.1ml血清,置入50ml容量瓶中,用生理鹽水稀釋至刻度(此為稀釋500倍,其它蛋白樣品酌情而定)。再取三只試管,分別標(biāo)以1、2、3號(hào),按下表操作?;靹蚝笫覝胤胖?5分鐘,在595nm波長(zhǎng)比色,計(jì)算蛋白質(zhì)濃度。
試劑(毫升)
|
1(空白管)
|
2(標(biāo)準(zhǔn)管)
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3(樣品管)
|
蒸 餾 水
|
0.1
|
—
|
—
|
蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
|
—
|
0.1
|
—
|
稀釋血清
|
—
|
—
|
0.1
|
染 色 液
|
3
|
3
|
3
|
【計(jì) 算】
每100毫升血清中蛋白質(zhì)的含量(g%)=
【試 劑】
1、考馬氏亮藍(lán)G-250染色液:
稱取100mg考馬氏亮藍(lán)G-250溶解于50毫升95%的乙醇中,加入100 毫升85%的磷酸,加入稀釋到1升。
2、蛋白標(biāo)準(zhǔn)(0.1mg/ml)
準(zhǔn)確稱取10mg牛血清白蛋白,在100ml容量瓶中加生理鹽水至刻度,溶后分裝,-20℃冰箱保存。
【注意事項(xiàng)】
1、常用試劑的干擾:有些常用試劑在測(cè)定中會(huì)受到不同程度的干擾。Tris、巰基乙醇、蔗糖、甘油、EDTA及少量去垢劑有較少影響,而1%SDS、1% TritonX-100及1%Hemosol的干擾嚴(yán)重。
2、顯色結(jié)果受時(shí)間與溫度影響較大,須注意保證樣品與標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定控制在同一條件下進(jìn)行。
3、考馬氏亮藍(lán)G-250染色能力很強(qiáng),特別要注意比色杯的清洗。顏色的吸附對(duì)本次測(cè)定影響很大??蓪y(cè)量杯在0.1mol/L HCl中浸泡數(shù)小時(shí),再?zèng)_洗干凈即可。
三、紫外分光光度法
紫外光譜吸收法測(cè)定蛋白質(zhì)含量是將蛋白質(zhì)溶液直接在紫外分光光度計(jì)中測(cè)定的方法,不需要任何試劑,操作很簡(jiǎn)便,而且樣品可以回收。
【原 理】
蛋白質(zhì)溶液在280nm附近有強(qiáng)烈的吸收,這是由于蛋白質(zhì)中酪氨酸、色氨酸殘基而引起的,所以光密度受這兩種氨基酸含量的支配。另外核蛋白或提取過(guò)程中雜有的核酸對(duì)測(cè)定結(jié)果引起極大誤差,其最大吸收在260nm。所以同時(shí)測(cè)定280及260nm兩種波長(zhǎng)的吸光度,通過(guò)計(jì)算可得較為正確的蛋白質(zhì)含量。
【操 作】
將待測(cè)蛋白質(zhì)溶液適當(dāng)稀釋K倍,在紫外分光度計(jì)中分別測(cè)定樣品在10mm光徑石英比色皿中,分別在280nm及260nm兩種波長(zhǎng)下的吸光度值A(chǔ)280和A260。
【計(jì) 算】
1、當(dāng)?shù)鞍讟悠返奈馐毡戎礎(chǔ)280/A260約為1.8,可用下面的公試進(jìn)行計(jì)算:
蛋白質(zhì)濃度(mg/ml)=(1.45A280 -0.74A260)×K
2、也可以先計(jì)算出A280/A260的比值后從下表中查出校正因子 “F”值,由下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出溶液的蛋白質(zhì)濃度。同時(shí)從表中還可以查出樣品中混雜的核酸的百分含量:
蛋白質(zhì)濃度(mg/ml)=F×A280 ×K
A280/A260
|
核酸(%)
|
F
|
A280/A260
|
核酸(%)
|
F
|
1.75
|
0.00
|
1.116
|
0.846
|
5.50
|
0.656
|
1.63
|
0.25
|
1.081
|
0.822
|
6.00
|
0.632
|
1.52
|
0.50
|
1.054
|
0.804
|
6.50
|
0.607
|
1.40
|
0.75
|
1.023
|
0.784
|
7.00
|
0.585
|
1.36
|
1.00
|
0.994
|
0.767
|
7.50
|
0.565
|
1.30
|
1.25
|
0.975
|
0.753
|
8.00
|
0.545
|
1.25
|
1.50
|
0.944
|
0.730
|
9.00
|
0.508
|
1.16
|
2.00
|
0.899
|
0.705
|
10.00
|
0.478
|
1.09
|
2.50
|
0.852
|
0.671
|
12.00
|
0.422
|
1.03
|
3.00
|
0.814
|
0.644
|
14.00
|
0.377
|
0.979
|
3.50
|
0.776
|
0.615
|
17.00
|
0.322
|
0.939
|
4.00
|
0.743
|
0.595
|
20.00
|
0.278
|
0.874
|
5.00
|
0.682
|
|
|
|
注:一般純凈蛋白質(zhì)的光吸收比值A(chǔ)280/A260約為1.8,而核酸A280/A260的比值約為0.5。
【方法評(píng)價(jià)】
操作簡(jiǎn)便、樣品溶液可回收,同時(shí)可估計(jì)核酸含量。但核酸含量小于20%或溶液混濁、則測(cè)定結(jié)果誤差較大。在使用上表和公式計(jì)算時(shí)也應(yīng)注意各種蛋白質(zhì)和各種核酸在 280nm及260nm處的光吸收值也不盡相同,故計(jì)算結(jié)果有一定誤差。
四、雙縮脲法
【原 理】
利用半飽和硫酸銨或27.8%硫酸鈉——亞硫酸鈉可使血清球蛋白沉淀下來(lái),而此時(shí)血清白蛋白仍處于溶解狀態(tài),因此可把兩者分開,這種利用不同濃度的中性鹽分離蛋白的方法稱為鹽方法。鹽析分離蛋白質(zhì)的方法不僅用于臨床醫(yī)學(xué),而且還廣泛地用于生物化學(xué)研究工作中,如一些特殊蛋白質(zhì)—酶、蛋白激素等的分離和純化。
蛋白質(zhì)和雙縮脲一樣,在堿性溶液中能與銅離子形成紫色絡(luò)合物(雙縮脲反應(yīng)),且其呈色深淺與蛋白質(zhì)的含量成正比,因此可于蛋白質(zhì)的定量測(cè)定。
但必須注意,此反應(yīng)并非蛋白質(zhì)所特有,凡分子內(nèi)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的肽鍵的化合物
以及分子內(nèi)有—CH2—NH2等結(jié)構(gòu)化合物,雙縮脲反應(yīng)也呈陽(yáng)性。本實(shí)驗(yàn)用27.8%硫酸鈉—亞硫酸鈉溶液稀釋血清,取出一部分用雙縮脲反應(yīng)測(cè)定蛋白質(zhì)的含量,剩余部分則用濾紙過(guò)濾,使析出的球蛋白與白蛋白分離,取出濾液用同一反應(yīng)測(cè)定白蛋白的含量。總蛋白與白蛋白含量之差即球蛋白的含量。白蛋白與球蛋白之比即所謂的白/球比值。
【操 作】
1、取中試管4支,分別標(biāo)以“1”、“2”、“3”、“4”,吸取27.8%硫酸鈉—亞硫酸鈉1ml,置“1”管中備用。
2、吸取血清0.2ml于另一試管中,加27.8%硫酸鈉一亞硫酸鈉4.8ml,用拇指壓住管口倒轉(zhuǎn)混合5~6次,放置約15秒,用1ml刻度管吸取1ml置于管 “4”中(總蛋白測(cè)定管)。
3、將剩余的血清混懸液(如濾液不清,可重復(fù)過(guò)濾,直至澄清為止),用另一支1ml刻度吸管取此液1ml,置于管 “3”(白蛋白測(cè)定管)。
4、另用一支1ml刻度吸管吸取標(biāo)準(zhǔn)血清1ml,置管“2”中(標(biāo)準(zhǔn)管)。
5、于上述4支試管中分別加入雙縮脲試劑4ml,混勻。
6、在室溫下放置10分鐘后,以管“1”(空白管)調(diào)零,在540nm的波長(zhǎng)下進(jìn)行比色,分別記錄“2”、“3”、“4”管的光密讀數(shù)
【計(jì) 算】
血清球蛋白含量(克/100ml)=總蛋白含量—白蛋白含量
白:球比值=白蛋白含量/球蛋白含量。
【臨床意義】
正常人每100ml血清中含蛋白質(zhì)6~8克,平均7克左右,白/球比為1.5~2.5:1。長(zhǎng)期營(yíng)養(yǎng)不良,肝臟疾病,慢性腎炎時(shí),總蛋白含量降低;大量失水(如嘔吐、腹瀉)時(shí)則升高。肝臟疾病、慢性腎炎以及慢性傳染病有大量抗體生成時(shí),白/球比值變小,甚至倒置。
【試劑與器材】
(一)器材
1、中試管 6支。
2、刻度吸管:0.2ml、5ml、10ml、1ml。
3、玻璃漏斗。
4、快速濾紙。
5、分光光度計(jì)。
(二)試劑
1、27.8%硫酸鈉—亞硫酸鈉溶液:取濃硫酸2ml加到900ml蒸餾水中,將此含酸蒸餾水加于盛有無(wú)水硫酸鈉208克及無(wú)水亞硫酸鈉 70克,的燒杯中,邊加邊攪拌,待液解后全部移至1000ml容量瓶中,加蒸餾水至刻度。取此溶液1ml,加蒸餾水24ml,檢查其pH,應(yīng)為7或略高于 7,本試劑應(yīng)貯于25℃溫箱中。
2、雙縮脲試劑:稱取硫酸銅(CuSO4·5H2O)1.5克及石酒石酸鉀鈉(C4H4O6KNa·4H2O)6克,分別用適量蒸餾水溶解,混合后加入10%NaOH溶液300ml,最后加蒸餾水至1000ml。
3、標(biāo)準(zhǔn)血清:取經(jīng)凱氏定氮標(biāo)定后的血清用15%的 NaCl溶液稀釋25倍,貯于冰箱中備用。
【注意事項(xiàng)】
(一)硫酸鈉的溶解度與溫度有關(guān),溫度低于30℃易結(jié)晶析出,故室溫較低時(shí)應(yīng)在37℃水浴或恒溫箱進(jìn)行保溫。
(二)血清樣品必須新鮮,如有細(xì)菌污染或溶血,則不能得到正確的結(jié)果。
(三)含脂類較多的血清,可用乙醚3ml抽提一次后再進(jìn)行測(cè)定。