杜马斯燃烧法与凯氏定氮法测定植物源性饲料原料中粗蛋白质含量的比较

2014-01-21肖志明

饲料工业 2014年24期

■樊霞肖志明张维宋荣邓涛

（中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所国家饲料质量监督检验中心（北京），北京100081）

粗蛋白质作为动物饲料中重要的营养成分，是衡量饲料营养价值最为重要的指标之一，但我国的蛋白质饲料资源缺乏[1]，准确测定粗蛋白质含量是合理使用饲料原料的前提和基础。凯氏定氮法（凯氏法）是测定粗蛋白质含量最为经典的方法，已有100多年的历史，但凯氏法的测定周期长（＞5 h），使用的化学试剂（如浓硫酸、氢氧化钠溶液等）对实验人员的身体具有潜在危害，且容易造成环境污染[2]。与凯氏法相比，杜马斯燃烧法（杜马斯法）测定速度快（3～5 min）[3]，无污染，且能够测定凯氏法所不能测定的硝态氮[4-5]，因此测定结果更为准确[5]。随着仪器发展，杜马斯法难以推广的制约因素得以解决[3]，目前已被作为官方方法被欧、美、日等发达国家在多个行业所采用[6-9]，在我国，也逐渐在各个行业中得以应用，如谷类、豆类粗蛋白质含量的测定（NY/T 2007—2011）[10]。

我国现行有效的标准体系中关于饲料中粗蛋白质测定方法标准，除包含了经典的凯氏法（GB/T 6432—1994）[11]外，杜马斯法也已被标准化，如GB/T 24318—2009[12]和 SN/T 2115—2008[13]等。尽管我国已将杜马斯法纳入标准体系，其使用量依然很少，但随着人们环保意识的逐渐增强，准确、绿色无污染的杜马斯法必将得到越来越广泛的应用。本研究选用10类饲料原料，对采用两种方法测定的粗蛋白质含量结果通过统计分析进行比较研究，为选用相应的检测方法提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与制备

表1 样品信息

所选样品使用旋风磨（1.0 mm筛）进行粉碎并过40目筛，置于塑料自封袋中保存，分别采用杜马斯法和凯氏法测定样品中的粗蛋白质含量。

1.2 仪器与试剂

仪器：BS 210S电子天平（德国Sartorius公司）；ZM 100旋风磨（德国Retsch公司）；FOSS 2300半自动凯氏定氮仪及其消煮炉装置（丹麦Foss公司）；Vario Macro Elementar大进样量元素分析仪（德国Elementar公司）。

试剂：无水乙醚、盐酸、硼酸、硫酸、氢氧化钠（均为分析纯），凯氏定氮高效催化剂片（北京金元兴科科技有限公司）。

1.3 测定方法

1.3.1 凯氏定氮法（GB/T 6432—1994）

称取0.1～1 g试样，置于消煮管中，加入2粒高效凯氏定氮催化剂片和12 ml硫酸，于420℃条件下在消煮炉中消化1 h。取出，待其冷却至室温后加入约30 ml蒸馏水。按照凯氏定氮仪的要求装好40%氢氧化钠溶液、硼酸吸收液、盐酸标准滴定溶液和冷却水，根据仪器本身常量程序进行蒸馏和滴定，待溶液由蓝绿色变成浅红色时为滴定终点，记录消耗盐酸标准滴定溶液的体积，由此计算样品中粗蛋白质的含量。

1.3.2 杜马斯燃烧法（GB/T 24318—2009）

称取约40 mg试样，置于锡箔纸中，并紧密包裹、压实，置于仪器自动进样器内。样品在1 150℃高温的燃烧管中燃烧分解，生成的气体被净化、除杂并用氦气作为载气传送后，氮氧化物在850℃的还原管内被还原、吸附，根据不同组分，分别依次通过TCD检测器被检测。在仪器中，根据样品的质量和校正曲线形成的检测信号，得出试样中氮元素的含量，乘以系数6.25计算样品中粗蛋白质的含量。

第二，理论自信是灵魂所在。灵魂在于高扬马克思主义旗帜。马克思主义源于那个时代又超越了那个时代，既是那个时代精神的精华又是整个人类精神的精华。中国革命、建设、改革等一切成就的取得归因于中国共产党人将马克思主义写在自己的旗帜上。习近平新时代中国特色社会主义思想，是马克思主义中国化时代化的最新理论成果，是21世纪的马克思主义，是指导中国实现建设社会主义强国目标的科学指南，因而是中国文明自信演进逻辑之灵魂所在。

1.4 统计分析

采用SPSS 20.0软件中的单因素ANOVA和广义线性模型GLM进行方差分析和多重比较，采用EX⁃CEL软件进行线性回归分析，并对回归方程系数进行0-1检验，P=0.05作为统计学检验显著性与否的判定标准。

2 结果与分析

分别采用杜马斯法与凯氏法测定饲料原料中粗蛋白的含量，表2列出了2种方法对10类植物源性饲料原料测定的粗蛋白质含量结果的统计值。

由表2可见，10类样品杜马斯法测得的粗蛋白质含量范围为2.23%～66.05%，凯氏法测得的粗蛋白质含量范围为2.32%～63.09%，两种方法测定结果范围较为接近，杜马斯法和凯氏法测定结果的比值（D/K）为0.90～1.12（1.02±0.032）。对两组数据进行单因素方差分析，可以看出：除玉米蛋白粉两种方法的测定结果存在显著性差异（P=0.04＜0.05）外，其他9类117个样品的两种方法测定值之间均不存在显著性差异（P＞0.05）；此外，10类饲料原料的杜马斯法测定结果的变异系数与凯氏法基本相同。

对10类样品杜马斯法与凯氏法测定结果进行回归分析，如图1所示。

表2 杜马斯法和凯氏法测定结果的统计分析

图1 全部样品的两种方法测定结果之间的相关关系

从图1可以看出：全部128个样品的回归分析结果显示，杜马斯法和凯氏法测定结果范围存在较大重叠，两种方法的测定值之间呈显著线性相关关系（R2=0.998，P＜0.05）；相对于检测结果含量（杜马斯法2.23%～66.05%，凯氏法2.32%～63.09%），拟合直线的斜率（0.958）与1、截距（0.359）与0之间均不存在显著差异。对10类样品的结果进行分类分析，结果如图2～图11所示。

2.1 小麦

对于34个小麦样品，杜马斯法的结果为10.64%～16.80%，凯氏法的结果为11.00%～16.27%。从图2可以看出：除2个较高含量（16.80%和16.61%）和1个较低含量（10.64%）外，其它结果主要集中于12.7%～14.5%之间；两种粗蛋白测定结果之间的方差分析不存在显著差异（P=0.16）；并且存在较好的相关关系（R2=0.966）；除一个较低含量的样品（杜马斯法结果为10.64%）的2种方法测定结果的比值（D/K）为0.97外，其他均为1.01～1.06（D/K=1.03±0.019），即对于小麦样品，杜马斯法的测定结果均高于凯氏法的结果。

图2 小麦样品两种方法测定结果比较

2.2 次粉

对于次粉，共分析了15个样品，对图3的分析可以看出：2种方法的测定结果分布接近（杜马斯法11.87%～14.06%，凯氏法11.83%～13.90%），方差分析不存在显著差异（P=0.93），并且存在较好的相关关系（R2=0.908）；2种方法的结果比值D/K=1.00±0.019（其中有一个样品的D/K值为1.05，不排除系检测误差所致的可能性）。

图3 次粉样品两种方法测定结果比较

2.3 谷物类（稻谷及米类）

对于稻谷及米类，检测结果分析见图4和图5所示。

图4 稻谷样品两种方法测定结果比较

图5 米类样品两种方法测定结果比较

从图4、5中可以看出：虽然所有样品的杜马斯法和凯氏法测定的结果存在较大重叠，分布接近，且两种粗蛋白测定结果之间的方差分析不存在显著差异（稻谷P=0.69，米类P=0.75），但稻谷的相关关系不佳（R2=0.250），米类的结果却存在较好的相关关系（R2=0.970）。分析原因，可能是稻谷样品的成分不均匀（既含大米成分，又含糠麸成分），加上粗蛋白质含量低（6.49%～8.15%），容易造成检测误差大（D/K=0.90～1.12）所致。

2.4 薯类（木薯和甘薯）

对于木薯和甘薯样品，虽然样品量较少（木薯7个、甘薯6个）、粗蛋白质含量低（木薯2.23%～3.23%，甘薯3.04%～6.49%），由于样品质地比较均匀。

图6 木薯样品两种方法测定结果比较

图7 甘薯样品两种方法测定结果比较

从图6和图7可以看出：杜马斯法的测定结果均覆盖了凯氏法的结果，2种测定结果分布接近，二者之间的方差分析不存在显著差异（木薯P=0.87，甘薯P=0.89），并且存在较好的相关关系（木薯R2=0.974，甘薯R2=0.998）。由此可见：在保证样品均匀性的前提下，即使粗蛋白含量低于5%，也可达到较好的相关性[14]。

2.5 油料类

对于油料类样品，根据样品的实际信息情况，分为菜粕、杂粕（包括花生粕、豆粕、棉粕、椰子粕、胡麻粕、茶籽粕等）和玉米胚芽粕进行数据处理和分析。

从图8～图10可见：由于样品中粗蛋白质含量的分布较大(10.87%～55.79%)，2种方法的测定结果重叠现象更为明显，方差分析的结果均不存在显著差异(菜粕P=0.84，杂粕 P=0.90，玉米胚芽粕P=0.92)，并且相关关系很好(菜粕R2=0.991，杂粕R2=0.995，玉米胚芽粕R2=0.993)。但样品质地差异较大，2种方法的检测结果比值，相对于其他样品而言，范围较宽(D/K=0.95～1.07)，进一步分析发现所有油料类样品的D/K=1.02±0.027，与所有样品的结论(1.02±0.032)是一致的。