杜馬斯燃燒法測定全營養液態乳的蛋白質含量研究

◎ 梁北梅，溫愷嘉，王小妹，李詠華，武林賀，許文東

（1.廣州白云山漢方現代藥業有限公司，廣東 廣州 510240；2.中藥提取分離過程現代化國家工程研究中心，廣東 廣州 510240；3.廣東省藥用脂質重點實驗室，廣東 廣州 510240）

蛋白質是人體必需的營養素[1-2]，也是乳制品的一個重要營養指標[3]。全營養配方液態乳是一種以牛奶為蛋白來源，同時添加多種維生素和礦物質營養素的液體營養食品[4]，根據《食品安全國家標準 預包裝食品營養標簽通則》（GB 28050—2011）[5]，核心營養素的含量值為營養標簽上強制標示內容。蛋白質屬于核心營養素，必須在標簽上體現，因此對全營養液態乳進行蛋白質含量測定非常必要。

目前食品中蛋白質測定的參考文件為《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》（GB 5009.5—2016）[6]，該標準包括凱氏定氮法、分光光度法與燃燒法。液態食品的蛋白質測定以凱氏定氮法為主[7-8]，檢測過程包括了消化、蒸餾、吸收、滴定等多個環節，該法精密度高，測定結果穩定，是蛋白質測定的仲裁法，然而凱氏定氮法的缺點也很明顯，檢測工時長，腐蝕性試劑消耗大，對環境與實驗員均有不同程度的危害，不符合綠色環保理念[9]。

杜馬斯定氮儀測定蛋白質含量是以燃燒法為理論依據，以氦氣或氬氣為載氣，樣品經高溫燃燒產生混合氣體，最終氮氧化物全部被還原成氮氣，再通過TCD檢測器進行定量檢測得出含氮量，進而換算為蛋白質的量[10-11]，整個分析過程僅需3～5 min，檢測工作大部分由儀器自動完成，過程中不產生廢液和有毒氣體。燃燒法測定蛋白質的應用得到越來越多的支持，在2010年原衛生部頒布的國標文件中，燃燒法被寫入標準，但其適用范圍并不包括液體和蛋白質含量低于10%的樣品，主要因為以往的杜馬斯定氮儀檢出限高、精密度低，實際應用受到限制[12]。隨著科學技術的進步，新型杜馬斯定氮儀檢測性能提高，檢出限達到微克級別，適用于食品、飼料、植物、土壤等各種低蛋白樣品的測定，因此筆者選取全營養液態乳作為研究對象，對測定的氧氣因子、氧氣流量、樣品取樣量以及樣品在凱氏定氮法測定結果分別進行考察，探究杜馬斯燃燒法測定液體樣品蛋白質的可行性。

1 材料與方法

1.1 樣品與材料

全營養液態乳（批號分別為20201125、20201222-1、20201222-2、20201222-3、20201223-4、20201224-4，廣州白云山漢方現代藥業有限公司）；硅藻土（德國格哈特公司，批號：6830）；錫膜；包樣器（德國格哈特公司）。

1.2 對照品

EDTA對照品（含氮量9.586%；批號：6974；德國格哈特公司）

1.3 儀器與設備

DT N Pro杜馬斯定氮儀，德國格哈特公司；AP225WD十萬分之一電子天平，日本島津公司。

1.4 儀器條件

燃燒室溫度：1 030 ℃；還原加熱室溫度：750 ℃；二氧化碳脫氣室溫度：300 ℃；檢測器溫度：60 ℃；氧氣流量：200 mL·min-1；氧氣因子：0.8 mL·mg-1。

1.5 測定

取錫膜一張，加入適量硅藻土（硅藻土與樣品比例約1∶3），置于十萬分之一天平中，精密加入全營養配方液態乳樣品約100 mg，待硅藻土將樣品液體吸附后，以包樣器將樣品壓成餅狀，置于定氮儀的自動進樣器中待測，按上述1.4中的設定條件進行儀器分析，蛋白質含量按式（1）進行計算：

式（1）中：X-試樣中蛋白質的含量，%；C-試樣中氮的含量，%；F-蛋白質換算系數，6.25。

2 結果與分析

2.1 氧氣因子的選擇

氧氣因子定義為每毫克樣品在燃燒爐高溫燃燒時儀器對樣品加入氧氣的量，單位為mL·mg-1。取批號為20201125的全營養液態乳樣品，分別以氧氣因子為0.8 mL·mg-1、1.0 mL·mg-1、1.2 mL·mg-1進行測定，測定結果見表1，樣品測定圖譜見圖1。

表1 不同氧氣因子測定蛋白質含量表（n=6）

圖1 全營養液體乳蛋白質測定圖譜圖

當氧氣因子為0.8 mL·mg-1時，其含量測定的RSD值最小，表明精密度最佳，因此選定該參數。

2.2 氧氣流量的選擇

氧氣流量為儀器總供氧量，不同性狀的樣品對氧氣流量的要求不同。氧氣供應不足會導致樣品無法充分燃燒，測定的精密度較低；氧氣供應過量需消耗還原管內耗材，導致檢測成本增加。取批號為20201125的全營養液態乳樣品，分別以氧氣流量為100 mL·min-1、200 mL·min-1、300 mL·min-1進行測定，結果見表2。

表2 不同氧氣流量測定蛋白質含量表（n=6）

由 表2可 得，當 氧 氣 流 量 為200 mL·min-1、300 mL·min-1時，樣品測定精密度更優，結合檢測成本，選定氧氣流量為200 mL·min-1。

2.3 稱樣量的選擇

杜馬斯定氮儀靈敏度高[13]，稱樣量少，因此要求樣品均勻度高。流動性強、均一性高為液體劑型的優點[14-15]，較少的取樣量即可得到準確度高的檢測數據。取批號為20201125的全營養液態乳樣品，分別以50 mg、100 mg、150 mg為取樣量，按1.4項所述條件分別進行測定，結果見表3。

表3 不同稱樣量測定蛋白質含量表（n=6）

由表3可知，3個取樣量對測試結果標準偏差不大。筆者利用滴管進行取樣，在進行50 mg取樣時，滴管取樣容易超出稱量的限度（±10%），多次的樣品稱取操作造成稱量誤差。而樣品的稱樣量越大，氧氣量與還原管耗材損耗越多，導致檢測成本增加，因此選擇取樣量為100 mg較合理。

2.4 準確度（加標回收率）試驗

利用EDTA對照品，對全營養液體乳樣品設計濃度分別為80%、100%、120%的加標回收率驗證，具體結果見表4。

由表4可知，回收率在范圍在99.3%～101.6%，表明準確度試驗符合規定。

表4 加標回收率試驗數據表

2.5 杜馬斯燃燒法與凱氏定氮法測定結果對比

取批號為20201125的全營養液態乳樣品，分別采用凱氏定氮法[6]與杜馬斯燃燒法進行6次平行測定，結果見表5。

表5 杜馬斯燃燒法與凱氏定氮法測定結果對比表

由表5可知，二者均值的比值（D/K）為0.993 5，接近1.0，絕對差值為0.03。表明凱氏定氮法與杜馬斯定氮法在同種樣品中呈線性相關，兩種方法的測差異不顯著[3,16-17]。

2.6 含量測定

取全營養液體乳5批，以1.5項所述進行蛋白質含量測定，結果見表6。

表6 全營養配方液體乳蛋白質含量測定表（n=2）

由表6可知，該法適用于本樣品的測定。

3 結論

杜馬斯燃燒法靈敏度高，其TCD檢測器可測定mg·kg-1級別的樣品，耗時少，僅需3～5 min即可完成；安全性強，不產生廢液與毒氣，對環境無污染。本研究以全營養液體乳為實驗對象，分別對杜馬斯燃燒法的氧氣因子、氧氣流速、稱樣量進行考察，探索出合適的測定條件，并對該條件進行了精密度與準確度驗證，其測定結果的精密度RSD為0.90%，回收率為99.3%～101.6%，實驗結果均符合規定。將其測定結果與凱氏定氮法的測定結果相比較，二者無顯著差異，證實杜馬斯燃燒法測定適用于測定全營養液體乳中的蛋白質。其測定結果穩定、快速、污染少，適合大量樣品快速檢測，杜馬斯燃燒法的應用范圍會越來越廣。