蛋白质含量是营养标签、质量控制和法规遵从性食品分析的关键参数。大多数蛋白质定量方法都是间接的,测量氮含量并使用适当的转换因子将其转换为蛋白质。
凯氏定氮法
凯氏定氮法由 Johan Kjeldahl 于 1883 年开发,至今仍是许多监管框架中蛋白质测定的官方参考方法。该过程涉及三个步骤。消解:将样品在浓硫酸中与催化剂(通常是硫酸铜或硒)和硫酸钾一起加热以提高沸点。有机氮转化为硫酸铵。蒸馏:用氢氧化钠使消化物呈碱性,释放出氨,将其蒸馏成硼酸或标准酸的接收溶液。滴定:用标准酸或碱滴定,对捕获的氨进行定量,并计算氮含量。
氮到蛋白质的转换系数通常为 6.25,源自蛋白质含有 16% 氮的假设。然而,不同的食物类型使用特定的因子:乳制品为 6.38,谷物为 5.70,大豆为 5.46,肉、蛋和大多数其他食物为 6.25。这些因素导致氨基酸组成和非蛋白质氮含量的变化。
杜马斯燃烧法
杜马斯方法作为一种更快、更环保的替代方法而受到欢迎,该方法涉及在纯氧中高温(800–1000 °C)燃烧样品。燃烧气体通过还原塔,将氮氧化物转化为分子氮 (N2),然后通过热导检测进行定量。每个样品的分析时间约为 3-5 分钟,而凯氏定氮法的分析时间为 1-3 小时。杜马斯法不需要浓硫酸或烧碱等危险化学品,并且无需催化剂即可产生完全燃烧。
方法比较
两种方法都有优点和局限性。凯氏定氮法信誉卓著,在许多应用中拥有官方地位,并且可以处理大样本量。然而,该方法费时、费力,并且使用腐蚀性试剂。 Dumas 提供快速分析、卓越的安全性和每个样品较低的操作成本,但初始仪器成本较高。这两种方法都测量总氮,包括来自核酸、生物碱和其他含氮化合物的非蛋白质氮,这可能会高估真实的蛋白质含量。
可溶性蛋白质的替代测定
对于需要定量溶液中可溶性蛋白质的应用,通常使用分光光度法。双缩脲测定在 540 nm 处测量肽键,对氨基酸组成相对不敏感。 Lowry 测定结合了双缩脲试剂和 Folin-Ciocalteu 试剂,可提供更高的灵敏度,但会受到各种化合物的干扰。 Bradford 测定基于在 595 nm 处测量的考马斯亮蓝 G-250 染料结合,快速且灵敏,但对不同蛋白质显示出不同的响应。蛋白质测定对于营养标签以及水分 和碳水化合物 分析至关重要。氮至蛋白质转换因子的选择取决于食物基质。