食品中蛋白質(zhì)快速檢測技術(shù)分析

◎ 徐小鴿，張明奇

（河南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，河南 鄭州 450000）

隨著我國社會生活水平的提高，人們更加重視自身蛋白質(zhì)的攝入量，而蛋白質(zhì)的攝入主要通過食物的進食得以實現(xiàn)。各類食品安全事故的發(fā)生督促著相關(guān)部門對各類食品中蛋白質(zhì)含量的檢測工作的進行。本文將對食品中蛋白質(zhì)檢測的意義以及多個快速檢測方法進行簡要闡述。

1 食品中的蛋白質(zhì)及其檢測意義

人體機能正常運行都需要蛋白質(zhì)的參與，因為蛋白質(zhì)是組成人體細胞的重要部分。蛋白質(zhì)的存在與生命現(xiàn)象緊密相關(guān)，因為蛋白質(zhì)屬于有機大分子，占據(jù)人體質(zhì)量的18%左右，是人體生命活動的重要承擔者。就蛋白質(zhì)的形成而言，蛋白質(zhì)具有2個特性。①蛋白質(zhì)是由氨基酸脫水縮合形成，由于氨基酸結(jié)構(gòu)中含有-COOH和-NH2，所以其既有酸性又有堿性[1]。②蛋白質(zhì)具有水溶性，蛋白質(zhì)可溶于水、稀鹽、稀酸或堿性溶液。少數(shù)與脂類結(jié)合的蛋白質(zhì)則可溶解于乙醇、丁醇、丙醇等有機溶劑中。

近些年來，食品安全問題成為社會各界廣泛關(guān)注的熱點話題。由于蛋白質(zhì)可為人體提供大量能量，人們在日常生活中可通過雞蛋、牛奶、魚類等食品來補充人體所需的蛋白質(zhì)。因此，食品中蛋白質(zhì)含量的檢測工作顯得尤為重要。對于檢測人員而言，在實際工作中，應結(jié)合蛋白質(zhì)的特性、結(jié)構(gòu)，不斷優(yōu)化原有的檢測方法，進而提升食品中蛋白質(zhì)含量檢測的準確性[2]。例如，在食品中蛋白質(zhì)含量檢測過程中，若檢測方法不得當，則極可能引發(fā)蛋白質(zhì)變性現(xiàn)象，并影響蛋白質(zhì)折疊的自發(fā)性，進而引發(fā)食品安全問題。

2 食品蛋白質(zhì)快速檢測技術(shù)

2.1 納氏試劑快速檢測法

納氏試劑快速檢測法主要原理是將食品、硫酸、過氧化氫放置同一處進行加熱消化，分解食品中的蛋白質(zhì)，并將分解產(chǎn)生的氨和硫酸結(jié)合使其生成硫酸銨。納氏試劑和硫酸銨在堿性條件下能夠產(chǎn)生黃至棕色的化合物。檢測食品中的蛋白質(zhì)主要通過判斷分析化合物色度的具體數(shù)值，由于其色度與氨氮含量成正比，因此可以將色度乘以換算系數(shù)，從而得出食品樣品中的蛋白質(zhì)含量[3]。納氏試劑快速檢測法具有簡易操作、快速等特點，相對于其他快速測定法，更適用于批量樣品測定。通過分析計算基于堿性條件下NH3-N與納氏試劑反應生成的黃色化合物穩(wěn)定物來檢測食品中的蛋白質(zhì)的納氏試劑快速檢測法與國標凱氏定氮法相比，測定結(jié)果并無明顯差異，并且測定范圍廣、線性范圍寬、精密度高、相對標準偏差極小、回收率高和儀器試劑使用簡單，且易于基層普及，有利于在一般食品蛋白質(zhì)檢測需求中推廣應用。

2.2 試紙條法

試紙條法是利用溴酚藍在一定的酸度條件與蛋白質(zhì)結(jié)合能夠發(fā)生顏色變化的原理，通過分析顏色深淺和蛋白質(zhì)含量之間的比例以及化學分析技術(shù)制作成試紙條，以快速準確地實現(xiàn)對蛋白質(zhì)的檢測。試紙條快速檢測法有利于工商執(zhí)法部門快速有效地將非蛋白質(zhì)類的含氮物質(zhì)剔除，滿足國家標準對食品中蛋白質(zhì)含量的嚴格規(guī)定與要求。

2.3 考馬斯亮藍法

1976年創(chuàng)立的考馬斯亮藍法是一項基于蛋白質(zhì)和染料結(jié)合的原理現(xiàn)象設(shè)計的檢測法，相較于其他的蛋白質(zhì)測定法而言具有超過其他一系列檢測方法的突出優(yōu)點，因此在眾多領(lǐng)域中得到廣泛推廣，甚至是目前眾多蛋白質(zhì)測定法中靈敏度最高的測定法?？捡R斯亮藍法主要是在一定的蛋白質(zhì)濃度范圍內(nèi)，將蛋白質(zhì)和染料相結(jié)合，對微量蛋白含量進行定量測定的方法。考馬斯亮藍G250染料包含有棕紅色、藍色兩種不同顏色，在酸性溶液中，其可憑借范德華力與蛋白質(zhì)相融，讓染料最大吸收峰的位置由465 nm變化成595 nm，溶液的顏色也由棕紅色轉(zhuǎn)換成藍色。在相應蛋白質(zhì)濃度范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)與染料結(jié)合與比爾定律相符。通過檢測595 nm下的吸光度值，即可得到與其結(jié)合的蛋白質(zhì)含量[4]。由于蛋白質(zhì)和考馬斯亮藍結(jié)合后的復合物具有較高的消光系數(shù)，因此用于測定食品中的蛋白質(zhì)時具有較高的靈敏度?？捡R斯亮藍快速檢測法具有以下3個優(yōu)點。①靈敏度極高，甚至是福林－酚法的4倍。②檢測快速且簡便，通常只需要添加一種試劑就可以完成一個樣品的測定，且其花費時間只需5 min左右。③干擾物質(zhì)少，相較于其他的蛋白質(zhì)測定法而言，類似于糖、蔗糖、甘油等一類的物質(zhì)都不會成為考馬斯亮藍法的干擾來源。另外，考馬斯亮藍法也存在一些缺點。①由于各類蛋白質(zhì)中的精氨酸、芳香族氨基酸等含量各不相同，考馬斯亮藍法用于各類蛋白質(zhì)檢測時會出現(xiàn)一定的偏差，在設(shè)計標準曲線過程中，一般設(shè)置γ-蛋白球為標準蛋白質(zhì)，以此達到減少此方面偏差的目的。②考馬斯亮藍法會受到一系列物質(zhì)的干擾，如氫氧化鈉、去污劑、十二烷基磺酸鈉等。③在蛋白質(zhì)濃度偏高時，所制作的標準曲線會表現(xiàn)出一定的非線性，由此將無法采用比爾定律開展計算，而只能用標準曲線以檢測未知蛋白質(zhì)的濃度。④檢測過程中，一些蛋白-染料復合物會附著于比色杯壁上，實驗得到的該部分復合物吸附量不會對檢測結(jié)果造成過多影響，實驗結(jié)束后可運用乙醇進行清洗[5]。

3 其他食品中蛋白質(zhì)的常用檢測技術(shù)

3.1 凱氏定氮法

凱氏定氮法是先對食品中的總含氮量進行檢測，然后將檢測獲取的數(shù)據(jù)與蛋白質(zhì)換算系數(shù)相乘，進而得到食品中的蛋白質(zhì)含量。由于受到當時科技水平的局限，凱氏定氮法檢測結(jié)果存在較大誤差，究其原因在于檢測結(jié)果中還涉及諸如核酸、含氮類脂、生物堿和葉啉等非蛋白質(zhì)氮化合物，而此類純度偏低的蛋白質(zhì)可稱之為“粗蛋白質(zhì)”[6]。對凱氏定氮法的應用原理而言，主要是含氮的有機物與濃硫酸經(jīng)加熱處理后，其中的碳、氫等元素被氧化成二氧化碳和水逸出，過程中，有機氮轉(zhuǎn)化成氨，并進一步與硫酸結(jié)合形成硫酸銨，這一過程通常稱作“消化”。由于這一反應過程相對緩慢，一般需要添加硫酸鉀以提升反應液的沸點，并以硫酸銅作為催化劑，以推動反應的進行，進而達到消化終點。另外，濃堿可促使消化液中的硫酸銨分解，游離出氨，隨水蒸氣蒸餾出并被過量的硼酸溶液吸收，硼酸與氨結(jié)合后，溶液中的氫離子濃度會不斷下降，進而選取標準鹽酸或硫酸進行滴定，結(jié)合標準酸的消耗量計算待測物中的總氮量，與蛋白質(zhì)系數(shù)相乘即可得到蛋白質(zhì)的含量。

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，凱氏定氮法憑借其適用范圍廣、靈敏度高等優(yōu)勢，使凱氏定氮法在食品蛋白質(zhì)含量檢測中得到了廣泛推廣。但凱氏定氮法也存在一些不足之處。例如，凱氏定氮法的操作方法較為繁雜，不僅要求檢測人員具備良好的專業(yè)素養(yǎng)，另外還對其體能提出了一定要求。此外，凱氏定氮法需要的裝置也十分復雜，不僅組裝難度大，而且檢測成本也偏高。

3.2 杜馬斯定氮法

相較于凱氏定氮法，杜馬斯定氮法大約早提出了50年，然而因為早期設(shè)備條件不足以支持杜馬斯定氮法的開展，在一定程度上影響了它的發(fā)展。杜馬斯定氮法主要是指在有高氧環(huán)境下，對樣品進行高溫燃燒，使氮元素轉(zhuǎn)化成氮氣或氮氧化合物，氮氧化合物被氧化銅還原為氮氣，最終通過熱導檢測裝置對氮氣含量進行檢測，計算得出樣品中的氮含量?；谶@一反應，人們又將杜馬斯定氮法稱作杜馬斯燃燒法或者燃燒定氮法[7]。杜馬斯定氮法不僅可將有機氮轉(zhuǎn)化成氮氣，還可將無機硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮氣。因而，杜馬斯定氮法相較于傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，有著更為廣泛的應用空間。通過研究人員對杜馬斯定氮法的不斷優(yōu)化與改良，提升了該檢測方法的檢測效率，使檢測結(jié)果更為科學、準確。值得一提的是，杜馬斯定氮法要求檢測人員具備過硬的檢測操作能力，并做到緊隨時代發(fā)展，加強自我學習，不斷提高檢測的效率、科學性、可靠性。

3.3 蛋白質(zhì)電化學檢測法

蛋白質(zhì)電化學檢測法主要由兩種方法構(gòu)成。①蛋白芯片法以蛋白質(zhì)為研究對象，其原理在于將制備好的已知蛋白樣品，如酶、抗原、抗體等，固定在經(jīng)化學處理的固相載體上，蛋白質(zhì)與載體表面結(jié)合，同時仍保留蛋白質(zhì)的物理及化學性質(zhì)。結(jié)合該部分生物分子的特性，依托蛋白質(zhì)芯片技術(shù)可有效捕獲與之特異性結(jié)合的待測蛋白，經(jīng)洗滌、純化，進一步開展確認及生化分析[8]。②蛋白質(zhì)電化學免疫傳感器法，是指結(jié)合蛋白質(zhì)抗原與抗體的反應情況，進行特異性分析，并結(jié)合各項集成器件運行情況的具體分析，有效識別蛋白質(zhì)抗原與抗體，以保證電化學傳感器原件的準確連接和化學物質(zhì)濃度信號的有效轉(zhuǎn)變。為實現(xiàn)對蛋白質(zhì)電化學檢測法的有效應用，要求檢測人員在操作實踐中，具備利用線性掃描伏安法對電化學信號開展科學檢測的能力，從而切實保證檢測結(jié)果的準確性和檢測效率。

4 結(jié)語

綜上所述，食品安全事故的頻發(fā)警醒著人們更加注重食品安全問題，要求相關(guān)部門重視食品中各項營養(yǎng)物質(zhì)含量的測定。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，越來越多的檢測方法得以完善和廣泛應用，在極大程度上滿足了當今社會對食品中蛋白質(zhì)含量測定的需求。