CONTRIBUTION A L’ÉTUDE DU DOSAGE
DE LA LYSINE
"DISPONIBLE
"DES LAITS ÉCRÉMÉS
EN POUDRE AU MOYEN DU FLUORODINITROBENZÈNE
R. PION
Service de Biochimie et de
Nutrition,
Centre national de Recherches
aootechniques, Jouy-esa-Josas.
SOMMAIRE
L’application
aux laits écrémés enpoudre
dudosage
de lalysine
«disponible
» au moyen clu fluorodinitrobenzène a été étudiée. Deux méthodes ont étécomparées :
celle de CARPENTERet l!ài:LINGER
( 1955 )
et celle de SCHOBER et Pxtrrz( 195 6).
Une modification de cette dernière méthode a été finalement utilisée pour comparer les teneurs en
lysine
ccdisponible
» ainsi déterminées aux teneurs enlysine
totale obtenues pardosage
microbio.logique après hydrolyse
acide.Il
n’y’ avait
de différencesignificative
entre teneur enlysine
«disponible
» et teneur enlysine
totale que pour une
poudre
de lait trèsaltérée,
colorée et peu soluble.INTRODUCTION
De
nombreux
auteurs ontmontré que les protéines de laits peuvent
êtrealtérées, soit
au coursde la fabrication des laits
enpoudre, soit pendant leur conservation,
et
que
cettealtération pouvait
setraduire
enparticulier
par unediminution de la
quantité de lysine libérable
parles
enzymesdigestifs, due
à unblocage du groupe-
mentc-aminé normalement libre dans
laprotéine.
L’influence du procédé de fabrication
aété étudiée
enparticulier par
MAURON etal. ( 1955 ) par dosage de la lysine libérée
parles
enzymesprotéolytiques
etde la ly-
sine totale ; tandis que la conservation
aété
notammentl’objet d’une longue étude
de
HENRY
etal. ( 194 8), où les résultats de nombreux dosages chimiques
etde
testsbiologiques
sontcomparés.
Aussi était-il intéressant d’étudier les conditions dans lesquelles la méthode de
dosage de la lysine
«disponible
», au moyendu fluoro-2. 4 -dinitrobenzène, préconisée
par C ARP E NTER
etE LLINGER (zg55),
enparticulier
pourdifférentes farines animales,
et
étendue par B RUNO
etC ARP E N TE R ( 1957 )
àl’examen des aliments protéiques végé-
taux, était applicable
auxlaits
enpoudre.
Cette méthode utilise
laréaction du fluorodinitrobenzène (FDNB)
sur les grou-pements aminés
libresdes protéines. La dinitrophénylprotéine obtenue (DNP
pro-téine)
esthydrolysée,
etla majorité des dinitrophénylaminoacides (DNP aminoacides)
sont
extraits
àl’éther, ainsi
quel’excès de FDNB éventuellement présent. L’e dini- trophényl-lysine (e
DNPlysine)
restedans la phase aqueuse
et estdosée photo- métriquement. On obtient ainsi
undosage de la lysine dont
legroupement
eaminé
est
resté libre.
Une
méthode similaire
aété appliquée
auxlaits
enpoudre
parScHOS!R
et PRINZ
( 195 6). Malheureusement, les conditions d’hydrolyse préconisées par
ces au-teurs sont
difficilement utilisables pour des analyses de série.
Aussi
avons-nouscomparé les conditions opératoires proposées par C ARP E NTER
et
E LLIN GE R
àcelles
quepréconisent S CHOB E R
et PRINZ àl’exception de la méthode
d’hydrolyse,
etles
résultatsainsi
obtenus aux teneurs enlysine totale.
MATÉRIEL
ETMÉTHODES
A.
-F,CHANTII,I,ONS
Les laits en
poudre
utilisés pour les essais étaient soit des laits enpoudre
séchés parpulvérisa-
tion
(laits Spray),
soit des laits séchés surcylindres
chauffés à la vapeur(laits Hatmalcer).
Lait n° l
poudre Spray
-
pasteurisée
à8 7 0 C,
- concentrée à 45 p. 100 de matière sèche dans un
appareil
WIECnrrD à54 0 C,
- séchée dans une tour NIRO ATO’:vlzEx à
92 0 C,
- conservée à +
4 °C.
- - Laits n° 2 et
n°
3poudres Spray
1- conditions de fabrication
inconnues,
- conservées à +
4° C
- Lait n° 4
poudre
Hatmaker :-
pasteurisée
à75 0 C
C- séchée sur
cylindres
chauffés à la vapeur(pression
6kg/cm 2 ),
- conservées à + 4° C.
- Laits nos 5 - 6 et 7
poud y es
Hatmaker :- conditions de fabrication
inconnues,
- conservées
pendant
6 mois à l’usine dans les conditions habituelles utilisées par le fabricant.puis
à +4 °C.
Tous ces échantillons sont des laits écrémés.
B. -
RÉACTIFS
- solution de bicarbonate de sodium à io p. ioo
(p/p),
- éthanol
95 ° redistillé ;
- méthanol
redistillé;
- solution de FDNB à z,5p. 100
(v/v)
dansl’éthanol ;
- solution de FDNB à io p. 100
(v/v)
dans le méthanol(ces
deux solutions sontpréparées
immédiatement avant
usage) ( 1 ) ;
- acide
chlorhydrique
6N ;
- éther
éthylique ;
- lessive de soude à 40 p. 100
(p/p);
- acide
chlorhydrique N ;
- soude
N ;
- solution de bicarbonate de sodium à i p. Iaa
(p/p) ;
- solution de bicarbonate de sodium à 2 p. 100
(p/p) ;
- acide
acétique glacial;
-
acétone ; (
1
)
Il estdangereux
depipetter
ces solutions.- solvant pour
chromatographie :
alcoolamylique
tertiaire saturé de tamponphtalate ( 50
mlde
phtalate
acide depotassium
o,I M -!- 45,5 ml de soude o,I N amenés à iooml).
Le FDNB
provenait
de LLight
and Co. Les autresproduit?,
sauf lesalcools,
étaient des pro- duits R. I’. Prolabo.C.
--MÉTHODES
1
° H.iadion rlu FDNB sur la
pozidre
de lait.Deux méthodes ne différant que par le
réactif,
ont été utilisées.- illé11l0de 1
(CARPE NT ER
etEI,LINGER, I955 ) (CARPENTER
etal., 1957).
La
prise
d’essai( 100 mg), placée
dans un tube decentrifugeuse
muni d’unrôdage normalisé,
est mise en
suspension
dans une solution de bicarbonate de sodium à io p. 100(a, 5 ml), puis
laisséeau repos
pendant
To minutes. Onajoute
alors 4ml de la solution à z,5p. 100de FDNB dans l’étha- nol(réactif 1).
Les tubes sont bouchés et
agités longitudinalement
au moyen d’unagitateur mécanique
alterna-tif.
Sauf indication
contraire,
le tempsd’agitation
a été de deux heures.- .l.Îél/10<Îe Il
(S CIIOBER
etPR I N Z , 105 6).
Le mode
opératoire
est le même queci-dessus,
mais onutilise 3 ml
de solution de FDNB à lap. 100dans le métllanol. Les blancs sont traités de la même
manière,
en l’absence de FDNB.2
&dquo;
l’ryaratiorz
cil’hydrolyse.
- - Ji/tllOd!’ I.
L’éthanol u<t
évaporé
au bain-mariejusqu’à
ce que l’ébullition cesse.- - M/thode Il.
La DNP
protéine
estséparée
du méthanol et de l’excès de FDNB parcentrifugation.
Pourcela,
on rend la teneur en méthanol du
mélange supérieure
à 90 p. Ioo, et l’oncentrifuge
à i7oo g environpendant
10minutes. Le surnageant estéliminé,
et leprécipité
lavé avec la ml de méthanol. Le métha- nol est à nouveau éliminé parcentrifugation.
Cetteopération
estrépétée
4fois. Sauf indication con-traire,
lescentrifugations
ont été effectuées dans unecentrifugeuse
refroidie à4 °C
environ.3
0 Hydrolyse
de la DNPproiL’i1lc.
Tontes les
hydrolyses
ont été effectuées àreflux,
au bain d’huile à120 0 C,
dans l’acide chlor-hydrique
6 N(8
ml pour 100mg de lait enpoudre).
I’ourcela,
desréfrigérants
à air munis derôdages
sont
adaptés
aux tubes decentrifugeuse.
Nous n’avons pas utilisé le
mélange préconisé
par ScIIOl3ER et PRINZ(acide formique, anhydride acétique,
acidechlorhydrique
concentré 90- 5,5-6 0 ) qui
nécessitel’usage
d’une bombe.4
°
Séparation
de l’EDNPlysine.
Après
filtration deshydrolysats,
une fractionaliquote (le
dixième dutotal)
est extraite par 4volumes d’étheréthylique.
Pour les échantillons traités selon la méthode1,
6 extractions ont été nécessaires pour que le testindiqué
par CARPENTER et al.(coloration jaune
obtenue enagitant
l’ex-trait éthéré avec NaOII 4o p.
100 )
soitnégatif.
Dans le cas de la méthodeII,
où leshydrolysats
sonten
principe
exempts deFDNB,
3extractions se sont révéléessuffisantes, d’après
les critères chroma-tographiques
utilisés. Laphase
aqueuse et leslavages
del’ampoule
à décanter(un lavage
à l’acidechlorhydrique N,
suivi de 3lavages
àl’eau)
sont transférés dans desbéchers ;
l’éther dissous est éliminé par un passage dequelques
minutes au bain de vapeur.5
° Dosage pholoin(,trique
a) P y épa y ation
de l’e DNPlysine.
I,’e DNP
lysine,
destinée à la confection des solutionsstandard,
a étépréparée
selon PORTER et SANGER( 194 8).
Conservé àl’obscurité,
cecomposé
s’est révélé stablependant
au moins un an.b)
Solutions standayd.L’e DNP
lysine
a été dissoute soit dans le bicarbonate de sodium Ip. loo, soit dans une solu- tiontamponnée
àpII
5par l’acideacétique glacial
et la soude 40p. Ioo(C ARP E NTE R
etELLINGER, I95S).
c) Dosage de
l’s DNPlysine
deshydrolysats.
A la suite de l’étude des solutions
étalons,
c’est l’utilisation dubicarbonate
de sodium 1 p. iooqui
a été choisie pour effectuer les lectures.Après
élimination de l’étherdissous,
les extraits aqueuxsont neutralisés par la soude N. Ils sont alors
mélangés
volume à volume avec la solution de bicar- bonate de sodium à 2p. Ioo. Les densitésoptiques
sont mesurées auspectrophotomètre Joslrr
etYVON.
6
0
Chromatographie qualitative
des solutions obtenuesaprès
extraction à l’éther(L EVY , 1955 ).
Après
extraction àl’éther,
leshydrolysats
sontévaporés
à sec etrepris
par l’acétone. L’s DNPlysine
estséparée
des autres constituants colorés éventuellementprésents
par unemigration
de24heures en
chromatographie
descendante au moyen du solvant alcoolamylique
tertiaire saturé de tamponphtalate
de NapH 6,
surpapier
Whatman 4lavé avec ce tampon.7
° Dosage de
lalysine
totale.La
lvsine
totale est dosée par voiemicrobiologi q ue après hydrolyse
par l’acidechlorhydrique
6 N à io8&dquo;C
pendant
iz heures. Nous avons vérifié que les résultats obtenus étaientidentiques quand
le temps
d’hydrolyse
variait de 8 heures a t5 heures.On utilise Leuconostoc mesenteroides l’ 60 ATCC
8 042
et le milieuemployé
pour ledosage
de la
cystine
par CIIEYILL.4RD et al.( 1952 ).
Leshydrol y saIs
sont filtrés àpII
3,0(l!nucoVNt:nt:, H
)5 4
).
Onopère
surml
de milieu final et le temps d’incubation est d’environ 7z heures(UUNN
et al.m 347
).
L’aciditédéveloppée
est mesurée par titrimétrie.RESULTATS
ET DISCUSSIONA.
- DOSAGESPHOTOMHTRIQUES
Le spectre de l’e
DNPlysine dans le bicarbonate
i p. 100(figure i) présente
un
maximum d’absorption à 3 6 2 mu,. Les valeurs obtenues
enmilieu tamponné
à
pH 5 par l’acétate de sodium
sont trèsproches de celles obtenues
enbicarbonate de sodium
ip.
100,mais
sontsensibles
àla quantité d’acide acétique utilisé.
Parcontre,
les coefficients d’extinction obtenus
enmilieu bicarbonate varient
peu avec la con-centration : les résultats
sontles mêmes que la solution de bicarbonate soit
à i p. iooou à
i, 5
p. 100. Unequantité de chlorure de sodium correspondant
àcelle qui provient
dans les échantillons de la neutralisation de l’acide chlorhydrique n’influe
pas surles densités optiques.
Courbes standard.
-Les courbes standard (figure 2 )
ontété établies pour
des concentrations variant de 1 8
à6 0 micromoles
parlitre de bicarbonate de sodium
à i p. 100.A 3 6 2 mp, la coloration suit la loi de
Beerjusqu’à des densités optiques de l’ordre
de i.
A 435 mp, la courbe standard
estrectiligne dans la
même zonede
concentra-tion, mais
lasensibilité
estbeaucoup plus faible,
et uneprécision de lecture équiva-
lente nécessite
uneconcentration minimum de l’ordre de q.o micromoles
parlitre.
La plupart des
mesures ontété effectuées
àla fois
à3 6 2
et àq. 35 m!,
cequi peut donner
unemeilleure appréciation de
lapureté des solutions dosées.
B.
-RÉSULTATS
OBTENUS I’AR LESMÉTHODES
I ETII,
POUR UN
MÊME ÉCHANTILLON
Les
teneurs enlysine
«disponible
»obtenues
pourle lait
n° i parles méthodes
I et IIfigurent dans le tableau
i, etles valeurs
moyennesdes blancs obtenues dans les mêmes conditions
sansFDNB dans le tableau
2.Ces valeurs
ontété calculées
àpartir des lectures faites
aux 2longueurs d’ondes utilisées.
I,es résultats obtenus par la méthode
II à3 6 2 m,
nesemblent
pasdépendre du temps d’hydrolyse
entre14 heures
et24 heures.
Pour la
méthode I,
aucontraire,
lesrésultats
sont un peufaibles après
14heures
d’hydrolyse,
trèsfaibles après 24 heures, les valeurs obtenues pour 1 6 heures
et20
heures étant comparables.
Les valeurs des
blancs sontbeaucoup plus élevées
pour laméthode
Ique pour la méthode
II.C.
-PURETÉ
DES SOLUTIONSDOSÉI~S
Spect y
e d’absor!tion.
-Les spectres
dessolutions obtenues pour
ledosage
parles méthodes
I et IIfigurent respectivement
sur lesfigures
3 et4 .
Pour
la méthode I, le spectre
est nettementdéformé
parrapport
àcelui de la solution étalon, tandis
quel’accord
est assezbon
pour laméthode
II.Les résultats obtenus
à435
my sonttoujours supérieurs
à ceuxobtenus
à3 6 2
m!,
pour
laméthode
1(+ 6 p.
ioo enmoyenne)
tandis quele phénomène
estinversé
pour la
méthode
II(―
io p.100 ).
Toutefois, les densités optiques obtenues
à435
muétaient trop faibles (de l’ordre
de o,z 5 o),
et lesblancs trop élevés
envaleur relative
pourpermettre
unegrande pré-
cision.
Deplus, la longueur d’onde de 435
mu. necorrespond
pas à unpoint singulier
du spectre.
Chromatographie.
-Les résultats
sontles suivants :
Méthode I. -
Après
24 heuresde migration,
on constatela présence
dedeux
taches jaunes, l’une migrant
comme l’s DNPlysine étalon, l’autre ayant
unRf 2 , 7 fois plus élevé.
Méthode
II. - Iln’y
aqu’une
seuletache colorée,
ne seséparant
pas del’e
DNPlysine étalon posée
ensurcharge.
L’ensemble
de ces résultats montre que, si les valeurs obtenues par lesméthodes
I et IIpour des temps d’hydrolyse de I fi heures
à 20heures sont assezcomparables
la quantité d’s
DNPlysine réellement présente dans
lessolutions obtenues
par laméthode
I est en faitplus faible, puisque
ces solutions sont unmélange
en propor-tions inconnues
d’e I)NPlysine
et d’un autrecomposé.
D.
- I:S5:1I DUREACTIF 1,
DA!VS LES CONDITIONS DE LAMETHODE II
Dansla méthode I, l’hydrolyse s’effectue
enprésence
d’un excèsde 1~’I)NB,
cequi explique la spécifité insuffisante des extractions
àl’éther effectuées. D’autre part l’élimination de
l’éthanol est malcontrôlée.
Étant donné
la faiblequantité
d’azote nonprotéique
contenuedans
lelait, le
ou
les composés interférents
sontvraisemblablement produits
enmajeure partie
aucours
de l’hydrolyse (la deuxième tache
trouvée surles chromatogrammes
a unRf trop élevé
pour être de la DNParginine). Aussi,
pour testerl’emploi
duréactif 1,
l’utilisation des conditions opératoires
de laméthode
II(méthode III) a-t-elle
étépréférée
àl’amélioration
de laspécificité de
l’extraction à l’étherproposée
par BRUNO etC ARP E N TE R ( 1957 ), plus intéressante dans le
cas d’unproduit riche
enacides aminés
libres.Les résultats obtenus
pour untemps d’agitation
de 2heures figurent
autableau
III. On constate une
différence importante
entreles séries
1 et IIpour lesquelles
tousles
facteurscontrôlés étaient les
mêmes.Cette variabilité
estd’autant plus notable
que,
dans
le cas de la méthodeII,
les valeurs obtenuesaprès
24 heuresd’hydrolyse
sont très
voisines de celles obtenues
pourd’autres temps d’hydrolyse, alors qu’elles
proviennent d’une
autresérie
dedosages.
Les valeurs obtenues après centrifugation
à25 ° C environ laissent supposer
qu’il
y ades pertes notables
au coursde
cetteopération.
Devant
le
manquede fidélité des résultats obtenus,
nous avonsessayé de
pro-longer
letemps d’agitation (tableau IV). Les résultats
restentfaibles, aussi bien après
3
heures qu’après
2heures
30d’agitation.
E. - APPLICATION A
DIFFÉRENTS
LAITS EN POUDRE WChoix de la méthode.
La quantité d’e
DNPlysine obtenue
parla méthode
I est nettementtrop faible,
et ce
composé
se trouve en outremélangé
à un autrecomposé coloré. Cette méthode n’est donc
pasapplicable telle quelle
audosage de la lysine
«disponible » dans les
laits
enpoudre.
Lorsque les conditions d’hydrolyse
sontaméliorées la quantité d’e
DNPlysine
obtenue
restefaible,
etvariable d’un dosage
àl’autre ; il
y adonc peu de chance pour que les conditions d’hydrolyse soient
en cause.L’augmentation du temps de réaction étant inopérante, il semble que la quantité de réactif utilisée (pourtant plus forte que celle préconisée par C ARP E NT E R
etE LLIN GE R , 1955 »
ou sa concentra-tion, soient trop faibles.
Dans
la méthode II, l’utilisation du méthanol, dans lequel le FDNB
estbeau-
coup plus soluble, permet l’utilisation d’une solution quatre fois plus concentrée,
et
les résultats obtenus dans
cesconditions
sontplus élevés
etplus reproductibles.
Aussi
est-ce laméthode
II(avec centrifugation-
à4 °C
et 2oheures d’hydrolyse) qui
aété utilisée pour
comparerdivers échantillons.
2
°
Résultats.
Les résultats (tableau V)
sont assezvoisins de
ceuxdes dosages microbiologiques
de la lysine totale, sauf dans le
casdu lait
n°7 . Les
teneurs enlysine
«disponible
»trouvées
pourles échantillons
i à6
sont trèsélevées, étant donné
lespourcentages
de
perte généralement admis pour le dosage des groupements terminaux
au moyen duFDNB (L E V Y , 1955).
Si l’on exprime les
teneurs enlysine
«disponible
» et enlysine totale des diffé-
rentséchantillons
en p. 100des résultats obtenus pour
lelait
n° i(tableau VI),
onconstate que
la détermination de
lalysine
«disponible » n’apporte
pasplus
d’infor-mation que celle de la lysine totale, sauf dans le
casdu lait
n°7 , dont l’altération était perceptible
à sacoloration jaunâtre
et à safaible solubilité.
La sensibilité de
cesdosages s’avère donc insuffisante pour déceler de faibles altérations. Les échantillons
nos5
et6, dont
les teneurs enlysine
«disponible
» et enlysine totale
ne sontinférieures que d’environ
10p. ioo àcelles du lait
n° i(
cequi
n’est
passignificatif dans le
casdes
teneurs enlysine
«disponible » ),
se sontrévélés beaucoup plus différents de celui-ci dans des expériences
en cours sur lalibération enzymatique de la lysine.
De
plus, si
laméthode de ScHOB!R
etP R iNZ, modifiée
parl’utilisation d’une
hydrolyse chlorhydrique, qui
aété appliquée, donne des résultats analytiques
cohé-rents,
sonapplication pratique
pourdes dosages
desérie
estrelativement délicate
etnécessite l’utilisation d’une verrerie spéciale dont
lenettoyage
estdifficile.
Quoi qu’il
ensoit,
nous ne pourrons conclure surla validité des résultats obtenus
par cesméthodes in vitro qu’après les avoir comparés
àdes essais in vivo.
Recu
en mai 1960.SUMMARY
DETERMINATION OF &dquo;
AVAILABLE LYSINE &dquo; IN DRIED SKIM MILK USING FL 1JORODlNITROBENZENE.
The
application,
to dried skimmilk,
of the determination of « availablelysine n by
means ofdinitrofluorobenzene
(FDNB)
has been studied. Twotechniques
werecompared,
that advocatedby
CARPENTER and ELLINGER( 1955 )
for different animalproteins (method I)
and that which Scrlo-BERand PRINZ
( 195 6)
haveapplied
to milk(method II),
which involves the elimination of the excessFDNB
by centrifugation. However,
the method ofhydrolysis
advocatedby
the latter authors was notused and all the determinations have been carried out after
hydrolysis
with 6 N HCI(CARPENTER
and
E LLINGER ).
Totallysine
was estimatedmicrobiologically using
Leuconostoc mesenteroides P 60(ATCC. 8 042 ).
All the
photometric
measurements were carried out in i p. 100sodium bicarbonate. The standardcurves were read at
3 6 2
my(maximum absorption)
and at 435 m!t(the
wavelength
advocatedby
CARPENTER and
E LLINGER ).
The determinations were carried outby
reference to a standardsolu-
tion of e
DNP lysine prepared according
to PORTER and SANGER( 194 8).
At3 6 2
m[1. the coloration follows the Beer Law up to60 ! moles (optical density
about1 ).
The minimal concentrationsrequired
in the final solution for a
good
determination are18 nroles/1
at3 6 2
m[1., 40 !tmoles/I
at 435 m[1.(fig 2 ).
Methods I and II were
compared
on the samesample,
after various times ofhydrolysis (table
iand
2 ).
The time ofhydrolysis
does notsignificantly
influence the results obtainedby
method II.This method
only gives
achromatographically homogenous product (in
tert.amyl alcohol-phtalate system). However,
the results obtainedby
method I are low.Moreover,
the spectrum of theproduct
obtained
by
this method ismarkedly
deformed ascompared
with that of DNPlysine (fig. 3 ).
In every case there is some difference between the results obtained at the two
wave-lengths
used.The utilization of tue reagent of method I under the conditions of method
II,
tested under various conditions(method III)
does notyield quantitative
results(table
3 and4 ).
As a result of these
trials,
it was method II which was used forcomparing
different driedskim milks
(table 5 ).
Table 6 shows that this determination does notcontribute further
informa- tion than does that of totallysine, except
in the case of the veryimpaired sample
n° 7, which washighly
coloured and whosesolubility
was low. The method does not appear to besufficiently
sensi-tive for the
appreciation
ofslightly
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