不同耗材對(duì)杜馬斯燃燒法檢測(cè)植物粗蛋白質(zhì)含量的影響*

高翠萍，趙明華，劉佳，韓國棟，格根圖，高霞，伊風(fēng)艷

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草地資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，呼和浩特 010021；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)林木種苗科研教育示范基地管理中心，呼和浩特 010021；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，呼和浩特 010031;4.中國科學(xué)院內(nèi)蒙古草業(yè)研究中心，呼和浩特 010031）

粗蛋白是評(píng)價(jià)植物質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)，在生產(chǎn)利用中具有重要指導(dǎo)價(jià)值。目前，現(xiàn)行的檢測(cè)方法主要是凱氏定氮法和杜馬斯燃燒法。凱氏定氮法一直以來是植物粗蛋白檢測(cè)的經(jīng)典方法，但具有、操作煩瑣、時(shí)間長(zhǎng)、有化學(xué)污染等特點(diǎn)。杜馬斯燃燒法因其快速、無污染、精確度高，已被廣泛應(yīng)用(王鐵良等，2019；何杏宗等，2018；張協(xié)光等，2018；皮向東等，2015；徐麗等，2014；王忻昱和何騰兵，2012)，2009年也成了飼料粗蛋白含量測(cè)定的國標(biāo)方法之一（GB/T 24318-2009），但該方法存在儀器、耗材成本高的問題。本研究主要對(duì)比了不同耗材對(duì)杜馬斯定氮檢測(cè)結(jié)果的影響，擬通過計(jì)算測(cè)量結(jié)果的可靠性與成本檢測(cè)，找出低成本使用杜馬斯定氮法測(cè)量植物粗蛋白的可行方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

隨機(jī)抽取植物樣品15個(gè)作為檢測(cè)樣品，編號(hào)為1～15。

1.2 儀器與設(shè)備

杜馬斯定氮儀（廠家：德國Gerhart；型號(hào)：DTDumatherm）、元素分析儀（廠家：德國Elementar；型號(hào)：varioMACRO cube）、球磨儀（廠家：德國Retsch；型號(hào)：MM400）、百萬分之一天平（廠家：瑞士METTLER TOLEDO;型號(hào)：XP26）。

1.3 儀器工作原理與工作條件

1.3.1 工作原理

杜馬斯燃燒法的基本原理是樣品在900～1 200 ℃高溫，高純充足氧氣條件下燃燒，混合氣體被載氣（氦氣）帶入氧化管中完全氧化，氮氧化合物被銅還原成分子氮，其他干擾成分被各種吸附劑吸收，熱導(dǎo)檢測(cè)器（TCD）檢測(cè)氮的含量（范志影和劉慶生，2007）。

1.3.2 工作條件

元素分析儀：樣品重量45～50 mg，載氣：He(99.995 %);燃燒氣：O2（99.995 %）；載氣流速He600 ml/min;MFC TCD 600 ml/min;氣體壓力1 200～1 250 mbar;爐溫燃燒管1150 ℃，還原管980 ℃。

杜馬斯定氮儀：樣品重量45～50 mg，載氣：He(99.995 %);燃燒氣：O2（99.995 %）；載氣流速He200 sccm;氣體壓力950～1100 mbar;爐溫燃燒管980 ℃，還原管650 ℃。O2流速：300 sccm。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 樣品處理

共選取植物試樣15 個(gè)，烘干后按四分法縮分，用球磨儀（德國RetschMM400）粉碎后過100 目網(wǎng)篩，置于密封袋中備用，每個(gè)試樣5個(gè)重復(fù)。

1.4.2 測(cè)定方法

用百萬分之一天平（瑞士METTLER TOLEDOXP26）分別稱取待測(cè)樣品45～50 mg 包于錫箔中，制成錫箔片，置于自動(dòng)進(jìn)樣器中。樣品測(cè)試使用杜馬斯定氮儀（德國Gerhart DT-Dumatherm），錫箔使用賽諾茲、萬佳、Elmental原裝和格哈特原裝4種處理。氧化管使用德國Gerhart原裝填充和自填充氧化鎢（石英管為德國Gerhart 原裝）兩種處理。并用元素分析儀（德國Elementalvario MACRO cube）測(cè)定結(jié)果與杜馬斯定氮儀（德國GerhartDTDumatherm）進(jìn)行對(duì)比。乙二胺四乙酸二鈉作為標(biāo)準(zhǔn)樣品（EDTA純度＞99%,德國Gerhart）。

1.4.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)分析和配對(duì)樣本T檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同包樣錫箔對(duì)粗蛋白檢測(cè)結(jié)果的影響

由于杜馬斯燃燒法測(cè)定粗蛋白需要用錫箔紙包裝樣品成藥片狀，因此錫箔紙的成分是影響測(cè)定結(jié)果的一個(gè)重要因素，同時(shí)錫箔紙價(jià)格也是影響檢測(cè)成本的一部分。試驗(yàn)選取了市場(chǎng)上常用的兩種錫紙（賽諾茲和萬佳）作為包樣紙與德國Gerhart 原廠錫箔紙進(jìn)行對(duì)比。隨機(jī)選取15 個(gè)樣品，每個(gè)樣品設(shè)5個(gè)重復(fù)，分別用選取的錫箔紙包樣。用杜馬斯定氮儀（德國GerhartDT-Dumatherm）檢測(cè)，其他耗材均為原廠配備。由于測(cè)試過程中人為失誤，只分析8 個(gè)樣品，檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，賽諾茲錫紙檢測(cè)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差3.13 %～11.60 %,萬佳錫紙檢測(cè)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差2.42 %～11.60 %（表1），說明市場(chǎng)上常用錫紙賽諾茲和萬佳雖然價(jià)格低（表2），但檢測(cè)精密度不夠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到試驗(yàn)要求。Elmental 原裝錫紙和Gerhart 原裝錫紙檢測(cè)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.40 %～2.63 %和0.26 %～1.64 %（表1）,檢測(cè)精密度較高，可以達(dá)到試驗(yàn)要求。賽諾茲和萬佳兩種錫紙與Gerhart 原裝錫紙檢測(cè)結(jié)果相比，差值分別為0.03 %～0.42 %和0.12 %～0.45 %，比值分別為97.59 %～107.29 %和94.14 %～106.93 %，兩種數(shù)據(jù)經(jīng)配對(duì)樣本T 檢驗(yàn)，P 均大于0.05，無顯著性差異。Elmental 原裝錫紙與Gerhart 原裝錫紙檢測(cè)結(jié)果相比，差值為0.09 %～0.42 %，比值為101.44 %～107.05 %，兩種數(shù)據(jù)經(jīng)配對(duì)樣本T 檢驗(yàn)，P＜0.05，顯著差異，Elmental 原裝錫紙檢測(cè)結(jié)果明顯高于Gerhart 原裝錫紙檢測(cè)結(jié)果。詳見表3。

表1 不同錫箔包樣后測(cè)定植物粗蛋白含量結(jié)果 單位：%

表2 錫箔成本比較

表3 不同錫箔包樣后測(cè)定植物粗蛋白含量結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析 單位：%

2.2 兩種杜馬斯燃燒分析儀器對(duì)植物粗蛋白檢測(cè)結(jié)果的影響

試驗(yàn)選取了市面上應(yīng)用較廣的兩種杜馬斯定氮 儀（Gerhart DT-Dumatherm 和Elementalvario MACRO cube），隨機(jī)檢測(cè)了15 個(gè)樣品，每個(gè)樣品5次重復(fù)，研究發(fā)現(xiàn)Elemental 檢測(cè)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.44 %～1.54 %,Gerhart 檢測(cè)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.26 %～2.10 %（表4），兩種儀器檢測(cè)精密度均較高，達(dá)到測(cè)樣要求。Elemental 和Gerhart 兩種儀器檢測(cè)結(jié)果差值0.04 %～0.32 %，比值103.79 %～122.48 %，兩種數(shù)據(jù)經(jīng)配對(duì)樣本T 檢驗(yàn)，P ＜0.05（表5），表明兩種儀器檢測(cè)結(jié)果差異顯著。Elementalvario MACRO cube 檢測(cè)結(jié)果顯著高于Gerhart DT-Dumatherm。

表4 杜馬斯燃燒法兩種不同儀器測(cè)定植物粗蛋白含量結(jié)果

表5 杜馬斯燃燒法兩種不同儀器測(cè)定植物粗蛋白含量結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

2.3 不同氧化劑對(duì)植物粗蛋白檢測(cè)結(jié)果的影響

燃燒爐氧化劑是影響檢測(cè)結(jié)果的一個(gè)重要因素，試驗(yàn)選取了Elementalvario MACRO cube 所填裝的氧化鎢與Gerhart DT-Dumatherm原裝氧化劑進(jìn)行對(duì)照。隨機(jī)檢測(cè)了15 個(gè)樣品，每個(gè)樣品5 次重復(fù)，研究發(fā)現(xiàn)自填氧化鎢檢測(cè)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.65%～2.21%（表6）,Gerhart 原裝氧化劑檢測(cè)結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.26%～2.10%，兩種氧化劑檢測(cè)精密度均較高，達(dá)到測(cè)樣要求。兩種氧化劑檢測(cè)結(jié)果差值0.17 %～1.13 %，比值82.47 %～111.96 %，兩種數(shù)據(jù)經(jīng)配對(duì)樣本T檢驗(yàn)，P＞0.05（表7），表明兩種氧化劑檢測(cè)結(jié)果差異不顯著。

表6 燃燒管填充不同氧化劑測(cè)定植物粗蛋白含量結(jié)果 單位：%

表7 燃燒管填充不同氧化劑測(cè)定植物粗蛋白含量結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

3 討論與結(jié)論

一是從成本上看，賽諾茲和萬佳錫紙價(jià)格較Gerhart原裝錫紙低5～10倍，檢測(cè)結(jié)果如無顯著性差異，可考慮作為替代耗材，用以節(jié)約成本。研究發(fā)現(xiàn)，用兩種錫紙作為檢測(cè)材料，多次重復(fù)后發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)結(jié)果與Gerhart原裝錫紙檢測(cè)結(jié)果相比，并無顯著性差異。但檢測(cè)結(jié)果精密度低，燃燒后殘?jiān)??？赡苁怯捎诂F(xiàn)在市面上的錫紙多是鋁箔紙，賽諾茲和萬佳錫紙的主要成分也是鋁，鋁的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較錫高，所以造成燃燒殘?jiān)?。如考慮用兩種錫紙作為檢測(cè)材料，需多設(shè)樣品重復(fù)，及時(shí)更換坩堝。這樣，就間接增加了檢測(cè)成本和降低了檢測(cè)速率。綜上，賽諾茲和萬佳錫紙不適合作為檢測(cè)耗材。

二是兩種杜馬斯定氮儀Elementalvario MACRO cube 和Gerhart DT-Dumatherm 檢測(cè)樣品后發(fā)現(xiàn)，兩種儀器檢測(cè)結(jié)果差異顯著，Elemental 檢測(cè)結(jié)果明顯高于Gerhart。幾種錫紙對(duì)比時(shí)發(fā)現(xiàn)，Elemental原裝錫紙的檢測(cè)結(jié)果明顯高于Gerhart原裝錫紙，由于兩臺(tái)儀器所用還原銅相同，氣體均為同一標(biāo)準(zhǔn)。兩種儀器所用氧化劑檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，差異不顯著。自填氧化鎢成本較Gerhart原裝低，可以考慮作為替代耗材，用以節(jié)約成本。綜上，Elemental 原裝錫紙可能是影響兩種儀器檢測(cè)結(jié)果差異的原因之一，具體原因還有待進(jìn)一步研究。