毛细管电泳又称高效毛细管电泳,是目前应用非常广泛的一种分离分析技术,它具有快速、高效和样品消耗量少等特点,十分适合于氨基酸和多肽这些化合物的分离分析。作为组成蛋白质的基本单元,氨基酸对生物的生命活动过程具有重要作用,同时它也是某些细菌在其代谢过程中产生的代谢物。本研究利用微生物燃料电池,供给大肠杆菌和地衣芽孢杆菌特定的氮源、碳源等营养源,采用毛细管电泳法分离分析其代谢过程中产生的氨基酸代谢物,并通过燃料电池对其代谢过程进行监测,发现细菌可以利用营养源通过代谢产生新的氨基酸代谢产物。此外本研究还利用毛细管电泳法对小麦谷物蛋白进行酶解,对谷蛋白中外啡肽和氨基酸的种类和浓度进行了分离和分析并得到了很好的结果。本论文主要由以下四个章节组成:第一章,综述了本文相关的研究报告,包括研究进展的描述、CE的分离模式,检测方法和样品衍生等。本章还对微生物代谢组学和微生物燃料电池进行了介绍。第二章,毛细管电泳分离和检测微生物燃料电池中大肠杆菌的氨基酸代谢物。研制了一种三维自发进样装置,有效地减少了分析物在电进样时所产生的电歧视效应,且该装置具有制作简单、耐用、成本低、操作简便等优点。结合该进样装置的毛细管电泳-激光诱导荧光检测仪可以在运行缓冲液为pH10.0的20 mM硼砂溶液中,分离电压为3000V的条件下,在8min内成功分离了两种多肽(L-肌肽、L-丙氨酰甘氨酸)和六种氨基酸(赖氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸、精氨酸和酪氨酸),检测限(S/N=3)范围在20-300 nmol/L之间。最后将所建立的分离分析方法应用于以L-肌肽、L-丙氨酰-甘氨酸和胱氨酸为碳源,氮源和硫源,以大肠杆菌为催化剂的微生物燃料电池的代谢产物中氨基酸的分析研究,并发现了代谢产物蛋氨酸,其检测浓度为23.3 μg/L。第三章,基于缺口型试样管阵列进样装置的高速毛细管电泳应用于地衣芽孢杆菌微生物燃料电池中氨基酸代谢产物的检测。采用自制的缺口管进样装置,实现了在极少进样量和极短毛细管分离长度条件下的高速、高效分离。结合缺口管进样装置,以FITC衍生多肽和氨基酸,采用胶束毛细管电动色谱法分离了两种多肽(L-肌肽,L-丙氨酰-谷氨酸)和四种氨基酸(色氨酸,缬氨酸,甘氨酸,酪氨酸)。优化后的分离条件为:在3.0 kV的运行电压下,用20 mmol/L的含有15 mmol/L十二烷基硫酸钠(SDS)的硼砂(pH=11.4)作为运行缓冲液。在最优化条件下,混合物在3 min内可以实现完全分离,它们的检测限(S/N=3)为10-90 nmol/L,最后成功的将这种分析方法应用于以地衣芽孢杆菌为催化剂,以L-肌肽和L-丙氨酰-谷氨酸为营养源的微生物燃料电池中细菌氨基酸代谢物的分离和测定。结果发现了缬氨酸为地衣芽胞杆菌利用两种多肽后所产生的代谢物,其在阳极池中的检测浓度为3.84×10-11mol/L。第四章,毛细管电泳分离小麦面筋中的谷蛋白外啡肽和氨基酸。建立了适用于面筋蛋白的体外酶解产物中A5,B5和C三种谷蛋白外啡肽和精氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和谷氨酸四种氨基酸的高灵敏度的毛细管电泳-激光诱导荧光分离检测方法。在pH=11.5的30mM硼砂缓冲液,分离电压为3000V的最优化条件下6min中内成功分离上述7种物质,检出限(S/N=3)0.15-0.6μmol/L,最后将该方法成应用于小麦面筋蛋白酶解后谷蛋白外啡肽和氨基酸的含量检测,回收率在82%-120%之间,说明该方法具有高效、可靠的特点。