蛋白質(zhì)化學(xué)檢測(cè)方法在食品安全評(píng)估與檢測(cè)中的應(yīng)用

汪 寧

(黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江 雞西 158100)

食品安全評(píng)估與檢測(cè)的準(zhǔn)確度和精密度要求不斷提高，現(xiàn)代食品安全檢測(cè)技術(shù)也飛速發(fā)展。根據(jù)蛋白質(zhì)的理化特性和蛋白質(zhì)化學(xué)檢測(cè)原理，可以利用凱氏定氮法及高效液相色譜法對(duì)食品中的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)分析其在食品安全評(píng)估與檢測(cè)中的應(yīng)用，為食品中蛋白質(zhì)化學(xué)檢測(cè)方法的選擇及改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 蛋白質(zhì)化學(xué)檢測(cè)原理

蛋白質(zhì)主要是氨基酸脫水形成的大分子化合物，主要化學(xué)組成元素如圖1所示。蛋白質(zhì)具有氨基酸的一些理化特性，再加上蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì)、水合作用、顯色反應(yīng)等多種理化特性，為其分析檢測(cè)提供了可行途徑。其主要測(cè)定方法有凱氏定氮法和高效液相色譜法，對(duì)這兩種蛋白質(zhì)化學(xué)檢測(cè)法的原理進(jìn)行了分析[1]。

1.1 凱氏定氮法的檢測(cè)原理

1.2 高效液相色譜法檢測(cè)原理

高效液相色譜法簡(jiǎn)稱HPLC，是在經(jīng)典液相色譜法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種色譜法，具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、分離速率高、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，特別是在檢測(cè)高沸點(diǎn)和揮發(fā)性化合物方面具有優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域[3-4]。

其主要原理是利用液體作為流動(dòng)相，利用高壓輸液系統(tǒng)及不同物質(zhì)的溶解度、蒸汽壓等物化性質(zhì)的區(qū)別，使不同物質(zhì)在流動(dòng)相及裝有固定相的色譜柱之間的分配系數(shù)不同，使各組分分離。液相色譜柱的分離效率用以下公式表示：

(1)

公式中，k表示分布系數(shù)，即固定相中樣品量與流動(dòng)相中樣品量的比值。a表示分離因子，即兩個(gè)組分的分配系數(shù)之比。凱氏定氮法與高效液相色譜法在食品安全評(píng)估與檢測(cè)中的優(yōu)點(diǎn)及局限性如表2所示。

表1 凱氏定氮法檢測(cè)原理中的化學(xué)反應(yīng)式Tab.1 Chemical reaction formula of the principle of Kjeldahl method for nitrogen detection

表2 蛋白質(zhì)檢測(cè)法原理及其優(yōu)點(diǎn)與局限性Tab.2 Principle, advantages and limitations of protein detection methods

2 蛋白質(zhì)化學(xué)檢測(cè)方法在食品安全評(píng)估與檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 利用凱氏定氮法對(duì)食品中蛋白質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)

通過(guò)凱氏定氮法測(cè)定總氮是測(cè)定乳制品蛋白質(zhì)含量的參考方法，可用于校準(zhǔn)和驗(yàn)證其他測(cè)定蛋白質(zhì)的方法。如果參考值存在較大不確定性，則無(wú)法對(duì)替代方法進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。使用凱氏定氮法建立參考值時(shí)，必須驗(yàn)證凱氏定氮法的性能并在既定的期望范圍內(nèi)。但凱氏定氮法的檢測(cè)步驟煩瑣復(fù)雜，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)(約10 h)，不適用于快速測(cè)定。基于以上問(wèn)題，Wang等人[5]將凱氏消化和離子色譜與抑制電導(dǎo)率檢測(cè)相結(jié)合，將消解時(shí)間減少到1 h以下，并消除了凱氏定氮法的蒸餾和滴定步驟，從而顯著縮短了分析時(shí)間，提高了精密度和準(zhǔn)確度。凱氏定氮法可以檢測(cè)食品中牛奶的生乳蛋白是否摻假。為此，Gao等人[6]提出了非蛋白質(zhì)氮(NPN)指數(shù)概念，使用凱氏定氮法和三氯乙酸沉淀法(TCA)測(cè)定了一系列牛奶樣品中的NPN和CPN。結(jié)果表明，只有三聚氰胺的含量低于0.2 mg·kg-1時(shí)，所有摻假牛奶的NPN指數(shù)才可落在可辨別范圍0.808 4～1.498 7，該NPN指數(shù)可用于準(zhǔn)確檢測(cè)富含氮的物質(zhì)對(duì)牛奶的摻假，并提供監(jiān)測(cè)牛奶質(zhì)量的有效方法。

2.2 采用高效液相色譜法快速分離及檢測(cè)食品中蛋白質(zhì)的含量

高效液相色譜法是在色譜分離過(guò)程中應(yīng)用液態(tài)流動(dòng)相，適用于色譜過(guò)程中可能發(fā)生遷移的極性轉(zhuǎn)變及根據(jù)所測(cè)試物質(zhì)的特性對(duì)流動(dòng)相進(jìn)行所有其他修改的情況，具有很大優(yōu)勢(shì)?？蛇B接到特定且靈敏的檢測(cè)器系統(tǒng)、光譜熒光計(jì)、二極管檢測(cè)器、電化學(xué)檢測(cè)器，及其他封閉系統(tǒng)HPLC-MS和HPLC-NMR。Planque M等人[7]將超高效液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用，能夠以非常高的靈敏度和特異性同時(shí)檢測(cè)不同熱加工食品中的痕量牛奶(酪蛋白、乳清蛋白)、雞蛋(蛋黃、蛋清)、大豆和花生過(guò)敏原等主要食物過(guò)敏原的含量。Ma等人[8]還成功開(kāi)發(fā)了一種快速RP-HPLC法測(cè)定奶牛主要乳蛋白的方法，可以在30 min的分析時(shí)間內(nèi)分離和定量主要牛奶蛋白，適用于測(cè)定乳制品的乳蛋白含量。

3 結(jié)語(yǔ)

準(zhǔn)確、快速檢測(cè)和分析食品中蛋白質(zhì)含量、追蹤食品來(lái)源、研究食品生產(chǎn)最佳條件對(duì)于提升食品安全至關(guān)重要。采用凱氏定氮法和高效液相色譜法對(duì)食品中蛋白質(zhì)含量進(jìn)行檢測(cè)，不僅具有速度快、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，操作起來(lái)也更加簡(jiǎn)單方便。未來(lái)，蛋白質(zhì)檢測(cè)技術(shù)可以與其他技術(shù)相結(jié)合，以提高靈敏度，使食品蛋白質(zhì)檢測(cè)法在快速檢測(cè)領(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用。