凱氏定氮儀和杜馬斯定氮儀測定食品中蛋白質(zhì)含量的比較
點擊次數(shù)：2763 更新時間：2022-12-14
摘要：以各類常見的食品為材料，分別采用凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法測定其蛋白質(zhì)含量。對兩種方法檢測原理及步驟進(jìn)行對比，并研究兩個檢測方法的精密度、準(zhǔn)確度、回收率和適用范圍，分析凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法的優(yōu)缺點。
蛋白質(zhì)是由多肽鍵組成的生物大分子，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。因此，準(zhǔn)確測定食品中的蛋白質(zhì)含量尤其顯得至關(guān)重要。食品中蛋白質(zhì)含量常見的測定分析方法有6種[1]：凱氏定氮法、雙縮脲法、Folin-酚法、改良的Folin-酚法、考馬斯亮藍(lán)法(Brad-ford法)、紫外光吸收法。我國目前測定食品中蛋白質(zhì)的方法主要為: 凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法。
目前國標(biāo)對食品中蛋白質(zhì)含量檢測方法是GB5009.5-2010，采用凱氏定氮法對食品中蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測定。凱氏定氮法是利用硫酸及催化劑與樣品加熱消化,使蛋白質(zhì)中的N定量則轉(zhuǎn)化成(NH4)2SO4，在強(qiáng)堿條件下加熱蒸餾，其中NH3被硼酸吸收為(NH4)2B4O7，然后用標(biāo)準(zhǔn)的硫酸溶液滴定，根據(jù)硫酸標(biāo)液的消耗量和濃度計算出氮的含量，再乘以相應(yīng)的蛋白質(zhì)換算系數(shù)，即為蛋白質(zhì)含量。杜馬斯燃燒法是在高溫(900℃以上)富氧環(huán)境下，使樣品中的N元素燃燒生成N2和NOx,樣品中的鹵素生成揮發(fā)性的含鹵素成分，S生成SO2和SO3，H生成H2O，載氣將燃燒生成的氣體送到二級燃燒管和還原管，氮氧化物和鎢接觸還原為分子氮，硫被鎢吸收，鹵素被銀絲吸收，經(jīng)干燥管吸附除去少量的水蒸氣，由熱導(dǎo)檢測器測得氮氣的生成量，與已知濃度標(biāo)準(zhǔn)氮氣做比對，可得到被測樣品中的氮含量。
既然兩種方法都可以對樣品的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行測定，那么檢測結(jié)果必定會存在差異，兩種方法之間哪種更為準(zhǔn)確和穩(wěn)定，哪種更適于應(yīng)用于我們?nèi)粘５臋z測?因此，我們亟需對兩種方法進(jìn)行比較研究。
1. 儀器與試劑
海能K1100F全自動凱氏定氮儀;德國 rapid N cube 氮分析儀;萬分天平;海能420F石墨消解爐
EDTA標(biāo)準(zhǔn)品;濃硫酸;40%*溶液;硫酸銅-硫酸鉀混合催化劑;2%硼酸溶液;甲基紅-乙醇溶液;溴甲酚綠-乙醇溶液;硫酸標(biāo)液。
2. 試驗方法
2.1凱氏定氮法
稱取樣品0.3g～1.0g(含N約為0.1g)置于消化管內(nèi)，加入3.2g混合催化劑，10mL濃硫酸，在420°C消化2h左右，直至消化液澄清透亮。用凱氏定氮儀蒸餾5min，再用硫酸標(biāo)液滴定硼酸吸收液，計算樣品蛋白質(zhì)含量。
2.2杜馬斯燃燒法
稱取樣品250mg于錫箔紙中，用壓樣器排除內(nèi)部空氣，置于進(jìn)樣器中。設(shè)定燃燒管溫度960°C，二級燃燒管800°C，還原管815°C，調(diào)節(jié)氣閥，氧氣輸出壓力為0.22Mpa，二氧化碳輸出壓力為0.12Mpa，等TCD檢測器溫度升至60°C左右開始進(jìn)行測定。通過校準(zhǔn)功能得到積分面積與測試樣品N的量之間的關(guān)系，根據(jù)蛋白質(zhì)相應(yīng)換算系數(shù)得到蛋白質(zhì)含量。
3. 3試驗結(jié)果
表1 凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法測定樣品中氮含量(g/100g)
3.1精密度實驗結(jié)果分析
分別采用凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法對十種常見的食品分別進(jìn)行六次平行測定，由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，杜馬斯燃燒法的結(jié)果均略高于凱氏定氮法，分析是因為凱氏定氮法可能無法測出部分硝態(tài)氮[2]和硝酸鹽[3]。凱氏定氮法的RSD在0.65～1.08之間，杜馬斯燃燒法的RSD在1.44～3.51之間，兩種方法的RSD均小于5，說明這兩種方法的精密度都是符合試驗要求的，但是凱氏定氮法的RSD明顯小于杜馬斯燃燒法，說明凱氏定氮法的精密度較高。
3.2準(zhǔn)確度實驗結(jié)果分析
實驗中使用的奶粉1和奶粉2，均為CNAS在能力驗證中提供的奶粉測試樣品，編號為：CNAS PT 0005，經(jīng)過6家實驗室測定，總氮含量能力驗證的中位值分別為5.32和3.89。凱氏定氮法對奶粉1和奶粉2的差值為-0.03和-0.04，杜馬斯燃燒法對奶粉1和奶粉2的差值為0.08和0.10，由此可見，凱氏定氮法的準(zhǔn)確度略高于杜馬斯燃燒法。
3.3回收率實驗結(jié)果分析
設(shè)計三種樣品三個平行，以有證的EDTA標(biāo)物作為加標(biāo)物，分別采用凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法測定其N含量，由表2和表3中的數(shù)據(jù)可以看出，凱氏定氮法的加標(biāo)回收率在97.31～97.80之間，杜馬斯燃燒法的加標(biāo)回收率在98.83～99.20之間，由此可見，杜馬斯燃燒法的回收率要略高于凱氏定氮法。
3.4方法之間優(yōu)缺點分析
凱氏定氮法在實驗過程中使用了強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，易對操作人員和環(huán)境造成潛在威脅;實驗過程中產(chǎn)生的廢液需要由專業(yè)人員進(jìn)行收集處理;每批次的樣品實驗周期一般需要4～5h之間;實驗過程中受檢測人員的影響較大，易存在較大的隨機(jī)誤差。但是凱氏定氮法裝置簡便，原料成本低廉，準(zhǔn)確度和精密度較高，有著廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。杜馬斯燃燒法樣品不需要經(jīng)過復(fù)雜的前處理階段，平均每個樣品僅需要3～5分鐘，可以通過自動進(jìn)樣器連續(xù)進(jìn)樣;不產(chǎn)生任何的廢液，排廢物主要是氮氣和水，不對環(huán)境產(chǎn)生污染;操作簡便，數(shù)據(jù)由儀器計算得出，程度上減少了人為誤差;不受樣品組成影響，回收率較高，測得總N的結(jié)果程度上接近真值。但是，杜馬斯燃燒法儀器和消耗品較為昂貴，程度上限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。
4. 小結(jié)
通過對凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法測定蛋白質(zhì)實驗的比較發(fā)現(xiàn)，凱氏定氮法的方法準(zhǔn)確度和精密度要稍高于杜馬斯燃燒法，杜馬斯燃燒法的回收率要稍高于凱氏定氮法。作為蛋白質(zhì)測定的常規(guī)檢測方法，兩種方法并沒有顯著性差異，均是優(yōu)良可行的。但是測定蛋白含量較低的樣品時，發(fā)現(xiàn)杜馬斯燃燒法的RSD值較大，說明杜馬斯燃燒法適合檢測蛋白質(zhì)含量5g/100g以上的樣品。由于杜馬斯燃燒法的簡便快捷和對環(huán)境的良好親和力，相信其能在將來的蛋白質(zhì)檢測領(lǐng)域占有重要的份額。
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