新型免水定氮儀測定畜禽肉中的蛋白質含量

◎ 何麗媛，張紅剛，倪樹標，羅國浪

（1.廣東省科學院測試分析研究所（中國廣州分析測試中心），廣東 廣州 510070；2.廣東省化學測量與應急檢測技術重點實驗室，廣東 廣州 510070；3.廣東省食品營養與安全快速檢測儀器工程技術研究中心，廣東 廣州 510070；4.廣州儀德精密科學儀器股份有限公司，廣東 廣州 510530）

隨著生活水平的不斷提高，人們對畜禽肉的需求越來越大，對其營養價值和品質的要求也越來越高。畜禽肉的營養成分包括肌肉組織中的蛋白質、脂肪、氨基酸、礦物質和維生素等[1]。高蛋白是人們對肉品品質的新追求。因此，蛋白質含量是畜禽肉品質的重要指標之一。目前，畜禽肉中蛋白質含量檢測最主要的方法是凱氏定氮法，也是國家標準檢測方法[2]。基于凱氏定氮法原理的傳統定氮儀，在檢測過程中需使用大量的自來水進行冷凝，極不環保。免水定氮儀利用專利的新型冷凝器實現了免水冷凝，無需使用自來水就能達到1 ℃冷凝，使水蒸氣和氨氣瞬間被液化吸收，避免氨氣損失，確保結果的準確性[3]。

本文選取硫酸銨作為標準物質，對市場上常見的兩種畜禽肉使用新型免水定氮儀進行測定，研究該儀器性能的穩定性和檢測結果的可靠性。

1 材料與方法

1.1 材料

硫酸銨、五水硫酸銅、無水硫酸鉀、硫酸（密度為1.84 g·L-1）、硼酸、氫氧化鈉和乙醇（95%），廣州化學試劑廠；鹽酸標準滴定溶液（0.100 0 mol·L-1）， 深圳市博林達科技有限公司；甲基紅指示劑、溴鉀酚綠指示劑，上海三愛思試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

免水定氮儀，中國廣州分析測試中心；萬分位天平（BSM220.4），上海卓精電子科技有限公司；恒溫加熱消煮爐（JKXZ型），濟南精密科學儀器儀表有限公司。

1.3 溶液的配制

（1）硫酸銨標準溶液（10 g·L-1）。準確稱取 1.000 g硫酸銨溶于蒸餾水中，并定容至100 mL。

（2）硼酸溶液（27 g·L-1）。稱取27 g硼酸，加蒸餾水溶解后稀釋至100 0 mL。

（3）堿液（360 g·L-1）。稱取360 g氫氧化鈉加蒸餾水溶解后，放冷，并稀釋至1 000 mL。

（4）甲基紅乙醇溶液（1 g·L-1）。稱取0.1 g甲基 紅，溶于95%乙醇，用95%乙醇稀釋至100 mL。

（5）溴甲酚綠乙醇溶液（1 g·L-1）。稱取0.1 g溴甲酚綠，溶于95%乙醇，用95%乙醇稀釋至100 mL。

（6）混合指示液。1份甲基紅乙醇溶液與5份溴甲酚綠乙醇溶液臨用時混合。

1.4 方法

1.4.1 凱氏定氮法的測定原理

畜禽肉中的蛋白質在催化加熱條件下被分解，產生的氨與硫酸結合生成硫酸銨。通過免水定氮儀自動加入氫氧化鈉，硫酸銨堿化蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后以鹽酸標準滴定溶液滴定，根據酸的消耗量計算氮含量，再乘以蛋白質折算系數（肉與肉制品為6.25），即為蛋白質的含量[3-4]。蛋白質含量計算公式如下：

式中：X為試樣中蛋白質的含量，g/100 g；V1為試液消耗鹽酸標準滴定液的體積，mL；V2為試劑空白消耗鹽酸標準滴定液的體積，mL；V3為吸取消化液（或硫酸銨標準工作液）的體積，mL；c為鹽酸標準滴定溶液濃度，mol·L-1；0.014 0為1 mL鹽酸[c（HCl）= 1.000 mol·L-1]標準滴定溶液相當的氮的質量，g；m為試樣的稱樣量，g，精確至0.001 g；F為氮換算為蛋白質的系數，肉與肉制品的折算系數為6.25，當只檢測氮含量時，不需要乘蛋白質換算系數F；100為換算系數。

1.4.2 儀器的示值誤差和回收率測試方法

吸取10 mL硫酸銨標準溶液至定氮管中，放入免水定氮儀中。同時將硼酸溶液、堿液、混合指示劑以及鹽酸標準滴定溶液加入儀器中。免水定氮儀中的運行參數設置為加熱功率1 500 W、稀釋水0 mL、硼酸溶液25 mL、堿液100 mL、蒸餾時間5 min以及淋洗15 mL。啟動儀器進行測試，共測量6次取平均值，同時做試劑空白。

儀器示值誤差計算公式如下[5]：

式中：δ為相對誤差；為硫酸銨標準溶液氮含量的平均值，g/100 g；XS為硫酸銨標準溶液氮含量的標稱值，g/100 g。

回收率計算公式如下[5]：

式中：K為回收率，%；為硫酸銨標準溶液氮含量的平均值，g/100 g；XS為硫酸銨標準溶液氮含量的標稱值，g/100 g。

1.4.3 儀器的重復性測試方法

按照1.4.2中的方法，共測定10個硫酸銨標準溶液樣品，計算儀器的重復性。重復性以相對標準偏差表示，相對標準偏差計算公式如下[5]：

式中：RSD為相對標準偏差；S為標準偏差；為硫酸銨標準溶液氮含量的平均值，g/100 g。

標準偏差計算公式如下：

式中：S為標準偏差；Xi為樣品的各次測量值；為樣品的算術平均值；N為樣品總數或測量次數。

1.4.4 畜禽肉樣品的測定方法

準確稱取粉碎后充分混勻的畜禽肉試樣0.6～0.8 g （精確至0.001 g）至定氮管中，再加入0.2 g五水硫酸銅、6 g無水硫酸鉀及10 mL硫酸，輕搖定氮管混勻，管上放置小漏斗進行回流，再放置于消化爐中進行消化。先于250 ℃小心加熱30 min，待內容物全部炭化，泡沫完全停止后，升溫至420 ℃，并保持瓶內液體微沸，至液體呈藍綠色并澄清透明后，再繼續加熱1 h。取出定氮管冷卻后，放入免水定氮儀中。同時將硼酸溶液、堿液、混合指示劑以及鹽酸標準滴定溶液加入儀器中。免水定氮儀的運行參數設置為加熱功率1 500 W、 稀釋水10 mL、硼酸溶液25 mL、堿液50 mL、蒸餾時間5 min以及淋洗70 mL。啟動儀器進行測試，同時做試劑空白。

2 結果與分析

2.1 儀器示值誤差和回收率

按1.4.2方法利用硫酸銨標準溶液測試免水定氮儀的示值誤差和回收率，結果見表1。免水定氮儀的示值誤差為0.5%，回收率為101%，符合《全（半）自動凱氏定氮儀》（GB/T 33862—2017）中示值誤差不超過1%，回收率在99%～101%的要求[5]。免水定氮儀準確度高，回收率也滿足定氮儀標準的要求。

表1 免水定氮儀的示值誤差和回收率結果表

2.2 儀器重復性

按1.4.3方法測試免水定氮儀的重復性，結果見表2。 免水定氮儀的重復性（RSD值）為0.27%，符合《全（半）自動凱氏定氮儀》（GB/T 33862—2017）中相對標準偏差不大于0.5%的要求，儀器性能穩定可靠[5]。

表2 免水定氮儀的重復性結果表

2.3 畜禽肉樣品的測定

按1.4.4方法測定豬肉和豬肝中的蛋白質含量，結果見表3和表4。豬肉中的蛋白質含量為22.7 g/100 g，檢測6個平行樣的RSD值為0.67%，精密度＜1.7%；豬肝中的蛋白質含量的平均值為21.3 g/100 g，檢測 6個平行樣的RSD值為0.83%，精密度＜1.9%。結果顯示，使用免水定氮儀測定畜禽肉中的蛋白質含量，重復性好，精密度也符合檢測標準規定的要求。豬肉和豬肝中的蛋白質含量都超過了20 g/100 g，屬于含量高且優質的蛋白質，易于人體吸收。

表3 豬肉中蛋白質含量測定結果表

表4 豬肝中蛋白質含量測定結果表

3 結論

使用硫酸銨標準溶液測試免水定氮儀的各項性能指標，結果顯示，其示值誤差為0.5%，回收率為101%，重復性為0.27%，示值誤差和重復性結果均優于《全（半）自動凱氏定氮儀》（GB/T 33862—2017） 的要求，回收率也符合標準要求。使用免水定氮儀測定畜禽肉中的蛋白質含量，豬肉和豬肝的蛋白質含量均超過20 g/100 g，RSD值＜1%，精密度小于2%，符合檢測標準的要求，檢測效果好。該儀器用標準樣品測量時的RSD值為0.27%，但實際樣品測量時的RSD值＞0.5%，這是由于測量實際樣品時在稱樣、消解等前處理環節引入了誤差。免水定氮儀實現了免水冷凝，既環保經濟，又能保證測定過程氨氣無損失，儀器性能指標優越，穩定性好，結果準確可靠，迎合了當前全球水資源匱乏的大趨勢，具有廣闊的市場前景。