凯氏定氮法检测食物中蛋白质含量与误差分析.pdf

124 食品安全导刊 2016年11月 T echnology 科技 分析与检测 越来越多的人开始关注自身健康 与食品安全问题，精确地测定食品中 蛋白质含量对食品质量检测、食品安 全都极为重要。新的国家标准食 品中蛋白质的测定（G B / T 5 0 0 9 . 5 - 2 0 1 0 ）给出凯氏定氮法、分光光度法 和燃烧法 3 种可用于食品中蛋白质的 检验方法。其中凯氏定氮法在现阶段 检测中的使用最为广泛，其具有适用 范围广，检测试验重现性好，准确度 和灵敏度高， 被测样品用量少等优点， 因此本文主要具体介绍凯氏定氮法的 步骤和原理并分析其误差。 凯氏定氮法的步骤和原理 凯氏定氮法从实际操作与原理上 可概括为消化、 蒸馏和滴定三大步骤， 具体操作与原理如下。 消化 消化的目的是从被测样品中分离 出氮元素，主要利用含氮的有机化合 物在高温的环境中可与浓硫酸发生氧 化反应生成二氧化碳、水、氨气和一 些其他产物，氨气进一步与硫酸发生 反应生成硫酸铵。此外，高温条件下 有机化合物在浓硫酸中分解过程十分 缓慢，通常加入硫酸钾、硫酸钠等物 质提高浓硫酸的沸点，以提高反应的 温度，加快该反应的速度，也可使用 硫酸铜作为反应的正催化剂。 蒸馏 蒸馏的目的是从消化得到的硫酸 铵中分离出氨。具体为利用硫酸铵遇 浓碱（如氢氧化钠）时会生成硫酸钠 和 N H 3H2O ，在加热的条件下 N H3H2O 分解生成 H 2O 和 N H3，用一定浓度的硼 酸溶液吸收产生的 N H 3，生成弱碱性的 硼酸铵。蒸馏是整个凯氏定氮法中极 为重要的步骤，其操作的准确性、N H 3 的蒸发效率和吸收程度都直接决定检 测结果的准确度。 滴定 滴定主要目的定量测量蒸馏得到 的溶液中的铵根离子。其基本原理是 利用弱碱性的硼酸铵与强酸反应生成 铵盐和硼酸。一般采用已知浓度的稀 盐酸或稀硫酸对溶液进行滴定试验， 根据消耗的 H C l 或 H 2S O4的量计算出蒸 馏后溶液中氨的含量，折算成样品中 氮元素的含量，从而根据蛋白质中氮 元素的比例，通过计算得到被测样品 中蛋白质的含量。 凯氏定氮法误差分析 氮含量与蛋白质含量的折算 蛋白质主要由氨基酸构成，不同 种类氨基酸的氮含量不同，因此计算 含氮量和蛋白质含量时需根据实际情 况选取适当的折算系数，否则会带来 很大的误差。例如，一些小分子的氨 基酸、碱性氨基酸、氨基酸酰胺等氮 元素的含量高于平均水平，如果待测 样品中这类的氨基酸含量较高，为测 量的准确性需要调整折算系数，否则 会导致计算结果比真实的含氮量高。 在标准中给出测量时计算的表达式如 式（1 ）： 12 3 ()0.0140 100 100 VVc XF m V = （1 ） 使用公式要根据待测样品的种类 选取合适的 F 值，具体取值情况如 下：一般食物 F= 6 . 2 5 ；纯乳与纯乳制 品 F= 6 . 3 8 ；面粉 F= 5 . 7 0 ；玉米、高粱 F= 6 . 2 4 ；花生 F= 5 . 4 6 ；大米 F= 5 . 9 5 ； 大豆及其粗加工制品 F= 5 . 7 1 ；大豆蛋 白制品 F= 6 . 2 5 ；肉与肉制品 F= 6 . 2 5 ； 大 麦、 小 米、 燕 麦、 裸 麦 F= 5 . 8 3 ； 芝麻、向日葵 F= 5 . 3 0 ；复合配方食品 F= 6 . 2 5 。 多次测量取平均值减小偶然误差 整个测量中涉及大量试剂的配制 使用，操作与读数，各种环境因素的 干扰等，这些都会使测量中产生偶然 误差，因此在蛋白质含量的测量中， 最终测量结果需要进行多次重复性试 验，并将得到的结果取算数平均值表 示，以此减小测量的偶然误差，并 且如果待测样品蛋白质的含量即： X 1 g / 1 0 0 g ，其结果需要保留三位 有效数字；如果待测样品蛋白质的含 量即：X 1 g / 1 0 0 g ，其结果只需要 保留两位有效数字即可。 其他含氮物质的干扰 通过凯氏定氮法的基本原理与操 作步骤可发现，使用该方法检测时， 第一步消化的本质是将样品中的氮元 素全部转化生成硫酸铵，即凯氏定氮 法测量的是被测样品中有机物中含有 氮元素的总量，因此该办法并无法消 除样品中其他有机物中含有的氮元素 对测量结果的影响，如尿素、三聚氰 胺等。当年三鹿公司使用的蛋白质检 测方法便为凯氏定氮法，最终未能检 测出原料中的三聚氰胺而导致食品安 全事件。除去样品中非蛋白质部分有 机物中氮元素对整个测量的影响，要 先去除非蛋白质中的氮元素再进行具 体测量，或用其他方法测出非蛋白质 中的氮含量，再用总氮含量减去该值 再进行折算。 结语 食品行业的飞速发展与人们对食 品安全的愈加重视都给食品质量检测 提出更高的要求，作为质量检测的从 业者，需对食品进行更加严格和准确 的