凱氏定氮法檢測食物中蛋白質(zhì)含量與誤差分析

□ 石紅偉　大連普蘭店市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所

凱氏定氮法檢測食物中蛋白質(zhì)含量與誤差分析

□ 石紅偉大連普蘭店市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所

越來越多的人開始關(guān)注自身健康與食品安全問題，精確地測定食品中蛋白質(zhì)含量對食品質(zhì)量檢測、食品安全都極為重要。新的國家標(biāo)準(zhǔn)《食品中蛋白質(zhì)的測定》（GB/T 5009.5-2010）給出凱氏定氮法、分光光度法和燃燒法3種可用于食品中蛋白質(zhì)的檢驗方法。其中凱氏定氮法在現(xiàn)階段檢測中的使用最為廣泛，其具有適用范圍廣，檢測試驗重現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度和靈敏度高，被測樣品用量少等優(yōu)點，因此本文主要具體介紹凱氏定氮法的步驟和原理并分析其誤差。

凱氏定氮法的步驟和原理

凱氏定氮法從實際操作與原理上可概括為消化、蒸餾和滴定三大步驟，具體操作與原理如下。

消化

消化的目的是從被測樣品中分離出氮元素，主要利用含氮的有機化合物在高溫的環(huán)境中可與濃硫酸發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳、水、氨氣和一些其他產(chǎn)物，氨氣進(jìn)一步與硫酸發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨。此外，高溫條件下有機化合物在濃硫酸中分解過程十分緩慢，通常加入硫酸鉀、硫酸鈉等物質(zhì)提高濃硫酸的沸點，以提高反應(yīng)的溫度，加快該反應(yīng)的速度，也可使用硫酸銅作為反應(yīng)的正催化劑。

蒸餾

蒸餾的目的是從消化得到的硫酸銨中分離出氨。具體為利用硫酸銨遇濃堿（如氫氧化鈉）時會生成硫酸鈉和N H3·H2O，在加熱的條件下N H3·H2O分解生成H2O和N H3，用一定濃度的硼酸溶液吸收產(chǎn)生的N H3，生成弱堿性的硼酸銨。蒸餾是整個凱氏定氮法中極為重要的步驟，其操作的準(zhǔn)確性、N H3

的蒸發(fā)效率和吸收程度都直接決定檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。

滴定

滴定主要目的定量測量蒸餾得到的溶液中的銨根離子。其基本原理是利用弱堿性的硼酸銨與強酸反應(yīng)生成銨鹽和硼酸。一般采用已知濃度的稀鹽酸或稀硫酸對溶液進(jìn)行滴定試驗，根據(jù)消耗的HCl或H2SO4的量計算出蒸餾后溶液中氨的含量，折算成樣品中氮元素的含量，從而根據(jù)蛋白質(zhì)中氮元素的比例，通過計算得到被測樣品中蛋白質(zhì)的含量。

凱氏定氮法誤差分析

氮含量與蛋白質(zhì)含量的折算

蛋白質(zhì)主要由氨基酸構(gòu)成，不同種類氨基酸的氮含量不同，因此計算含氮量和蛋白質(zhì)含量時需根據(jù)實際情況選取適當(dāng)?shù)恼鬯阆禂?shù)，否則會帶來很大的誤差。例如，一些小分子的氨基酸、堿性氨基酸、氨基酸酰胺等氮元素的含量高于平均水平，如果待測樣品中這類的氨基酸含量較高，為測量的準(zhǔn)確性需要調(diào)整折算系數(shù)，否則會導(dǎo)致計算結(jié)果比真實的含氮量高。在標(biāo)準(zhǔn)中給出測量時計算的表達(dá)式如式（1）：

使用公式要根據(jù)待測樣品的種類選取合適的F值，具體取值情況如下：一般食物F=6.25；純?nèi)榕c純?nèi)橹破稦=6.38；面粉F=5.70；玉米、高粱F=6.24；花生F=5.46；大米F=5.95；大豆及其粗加工制品F=5.71；大豆蛋白制品F=6.25；肉與肉制品F=6.25；大麥、小米、燕麥、裸麥F=5.83；芝麻、向日葵F=5.30；復(fù)合配方食品F=6.25。

多次測量取平均值減小偶然誤差

整個測量中涉及大量試劑的配制使用，操作與讀數(shù)，各種環(huán)境因素的干擾等，這些都會使測量中產(chǎn)生偶然誤差，因此在蛋白質(zhì)含量的測量中，最終測量結(jié)果需要進(jìn)行多次重復(fù)性試驗，并將得到的結(jié)果取算數(shù)平均值表示，以此減小測量的偶然誤差，并且如果待測樣品蛋白質(zhì)的含量即：X≥1 g/100 g，其結(jié)果需要保留三位有效數(shù)字；如果待測樣品蛋白質(zhì)的含量即：X＜1 g/100 g，其結(jié)果只需要保留兩位有效數(shù)字即可。

其他含氮物質(zhì)的干擾

通過凱氏定氮法的基本原理與操作步驟可發(fā)現(xiàn)，使用該方法檢測時，第一步消化的本質(zhì)是將樣品中的氮元素全部轉(zhuǎn)化生成硫酸銨，即凱氏定氮法測量的是被測樣品中有機物中含有氮元素的總量，因此該辦法并無法消除樣品中其他有機物中含有的氮元素對測量結(jié)果的影響，如尿素、三聚氰胺等。當(dāng)年三鹿公司使用的蛋白質(zhì)檢測方法便為凱氏定氮法，最終未能檢測出原料中的三聚氰胺而導(dǎo)致食品安全事件。除去樣品中非蛋白質(zhì)部分有機物中氮元素對整個測量的影響，要先去除非蛋白質(zhì)中的氮元素再進(jìn)行具體測量，或用其他方法測出非蛋白質(zhì)中的氮含量，再用總氮含量減去該值再進(jìn)行折算。

結(jié)語

食品行業(yè)的飛速發(fā)展與人們對食品安全的愈加重視都給食品質(zhì)量檢測提出更高的要求，作為質(zhì)量檢測的從業(yè)者，需對食品進(jìn)行更加嚴(yán)格和準(zhǔn)確的檢測。