牛乳中真蛋白和粗蛋白的测定方法及关系

李荣岭，赵新华，宫本芝，李建斌，侯明海，赵秀新，杨晨东

(1.山东省农业科学院奶牛研究中心，济南 250131；2.山东省农业科学院，济南 250100;3.山东省济宁市农业科学研究院，济宁 272031；4.河北省畜牧良种工作站，石家庄 050061)

牛乳中真蛋白和粗蛋白的测定方法及关系

李荣岭1，赵新华2，宫本芝3，李建斌1，侯明海1，赵秀新1，杨晨东4

(1.山东省农业科学院奶牛研究中心，济南 250131；2.山东省农业科学院，济南 250100;3.山东省济宁市农业科学研究院，济宁 272031；4.河北省畜牧良种工作站，石家庄 050061)

本文简述了乳中真蛋白和粗蛋白的定义、关系及测定方法，介绍了凯氏定氮和近红外光谱分析两种常见的乳蛋白测定方法及各自优势。分析了部分DHI参测牛场的乳蛋白测定数据，比较了真蛋白和粗蛋白一年的变化情况，以及在不同牛群测定结果的差异。结合国外计价体系的变化，分析了利用真蛋白计价的优势。

牛乳；真蛋白；粗蛋白；计价体系

牛奶中含有2%～6%的蛋白质，即乳蛋白。乳蛋白是牛奶中最有营养价值的成分，含有人体必需的8种氨基酸，按其组成和营养特性是典型的全价蛋白，无法用其他蛋白质来代替[1]。在成品牛奶的外包装上，一般都标注乳蛋白的含量，乳蛋白含量越高，相对营养价值也越高。但人体能够吸收的实际蛋白量要低于商品标注的含量，因为国内乳品的乳蛋白都是以粗蛋白来表示，而粗蛋白除了含有能够被人体所吸收的真蛋白外，还含有非蛋白氮成分。

1 真蛋白和粗蛋白的定义

乳蛋白主要由酪蛋白、乳白蛋白、乳球蛋白以及少量的脂肪球膜蛋白构成。上述蛋白构成了乳中的真蛋白（TP）。乳中还有其他含氮物，主要来源于乳中的氨、尿素、肌酸、肌酸酐、尿酸、乳清酸、多肽、马尿酸、氨基酸和其他成分，称为非蛋白氮[2]。真蛋白加上非蛋白氮构成的含氮物，称为“粗蛋白”。乳蛋白质的平均含氮量为15.65%，因此乳蛋白质与乳蛋白氮的换算系数为100/15.65=6.38。如果测定出乳中含氮总量，然后乘以平均换算系数6.38，所得即为“粗蛋白”（CP）。

2 乳蛋白分析的主要方法

目前食品中蛋白质的测定方法主要有凯氏定氮法、分光光度法、滴定法等[3]。在我国食品蛋白质测定的国家标准中，规定了三种测定食品中蛋白质的方法，即凯氏定氮法、分光光度法和燃烧法，其中牛奶中蛋白质的测定适用前两种方法[4]。另外，红外光谱分析法是目前应用较为广泛的乳蛋白快速检测方法。

2．1 凯氏定氮法

凯氏定氮法是应用最普遍的一种方法，测量准确，操作简单，可用于所有动、植物食品及各种加工食品的分析，是测定蛋白质含量的经典分析方法。该法分为样品消化、蒸馏、吸收和滴定四个过程[5]。在催化剂作用下，试样用浓硫酸消煮破坏有机物，使其中的蛋白质氮和其他有机氮转化为氨，然后与硫酸结合生成硫酸铵，加入强碱进行蒸馏使氨逸出，用硼酸吸收后再用盐酸滴定，测出含氮量，将结果乘以换算系数，计算出蛋白质含量。因此，传统的凯氏定氮法计算的是粗蛋白的含量，没有区分真蛋白的比例，这也为不法分子利用非蛋白氮提高乳中粗蛋白含量提供了可乘之机。为防止造假情况的发生，2008年发布了国家标准《乳与乳制品中非蛋白氮含量的测定》，利用15%的三氯乙酸溶液沉淀乳蛋白质，滤液经消化、蒸馏后，用盐酸滴定计算非蛋白氮的含量，然后用总蛋白氮减去非蛋白氮，即为真蛋白氮，进而计算真蛋白质含量[6]。目前有全自动凯氏定氮仪，克服了分析时间长、操作复杂的缺点，可同时分析多个样本，并在几分钟内自动完成蒸馏、滴定、结果计算及存储，提高了分析的效率。

2．2 近红外光谱分析法

近红外光谱分析是近二十几年来发展迅速的牛奶蛋白快速检测方法。近红外光谱波长在0.8～2.5μm之间，它不能引起视觉但有显著的热效应。在近红外光的照射下有机分子受激发而产生共振，同时近红外光的能量一部分被吸收，通过测量被吸收后的近红外光，可以得到复杂的近红外光谱图。依靠现代化学、计量学和计算机技术，利用近红外光谱全谱区的信息，就可实现乳中有机物质的定性鉴定和定量分析。这种方法测定出来的是真蛋白含量。近红外光谱法的特点为：①分析速度快。近红外光谱的采集时间约为2s，随后的数据处理及统计分析都由计算机进行。随着计算机软硬件技术和化学计量学方法的飞速发展，近红外光谱技术分析样品的速度越来越快。②多组分同时测定。通过一次全光谱扫描，即可获得样品中各种化学成分的光谱信息。③不破坏样品，不污染环境。近红外光谱的取得可以是透射或漫反射方式，因此样品可以是气、液、固的任一种形态，不必做形态的改变。试样经分析后，仍可送回生产线，分析过程不产生任何污染。④远距离测定和实时分析。具有远距离采集光谱和实时分析能力。⑤测定结果精确度高，重现性好。与常规的化学方法相比，可显示出更好的重现性和相仿的精确性[7]。

3 真蛋白与粗蛋白的关系

典型条件下，牛乳真蛋白含量为粗蛋白的95%～97%。即当真蛋白为3.0%时，粗蛋白约为3.1%。目前，世界上DHI实验室大多采用近红外法测定乳样的蛋白值。由于近红外法测定的是真蛋白值，而大多数DHI实验室分析的是粗蛋白值，因此需要将真蛋白校正为粗蛋白。校正的方法一般采用凯氏定氮法测定乳中粗蛋白和非蛋白态氮，然后将计算出的真蛋白加上非蛋白态氮得到的蛋白与红外分析仪做校对。表1是红外仪器校正时可能得到的数据变化[8]。由于非蛋白氮受乳尿素含量的变化而变化，因此粗蛋白与非蛋白氮的比值不是固定的。在实际的DHI测定中，测定值跟实际值会有一定的误差。为了解我国生鲜乳真蛋白值与粗蛋白值的差别，本文筛选山东部分DHI参测奶牛场的测定数据进行了分析。

表1 红外校准中可能得到的数据变化

3．1 山东部分奶牛场真蛋白和粗蛋白结果对比

数据来源于山东省农业科学院奶牛研究中心DHI实验室，测定仪器是一台FOSS FT+乳成分分析仪，该仪器可以同时测定真蛋白和粗蛋白。为了探究真蛋白和粗蛋白之间的关系，本研究调取了2015年的部分数据进行分析。

表2 某奶牛场一年乳蛋白测定情况

3.1.1 一个牛群乳蛋白值的变化

选取一个管理规范、存栏近4 000头的中大型牧场一年的乳蛋白测定数据。该牧场每月采集奶样1 600余份，真蛋白和粗蛋白含量测定情况见表2。

由表2可看出，该牛群一年的粗蛋白测定值范围在2.91%～3.49%之间，平均值为3.18%；真蛋白的范围在2.73%～3.16%之间，平均值为3.00%；粗蛋白与真蛋白一年的平均差值为0.18个百分点，与美国公布的0.19个百分点相差不多，但具体到每月的差值就不同了。一年中差值最小的月份相差0.06个百分点，最大差值为0.33个百分点，差值波动幅度较大。

3.1.2 不同牛群间乳蛋白值的变化

为比较不同奶牛场的差异，本研究选取了9个DHI奶牛场，泌乳牛数量在160～370头之间。表3是这些奶牛场在2015年12月的乳蛋白测定情况。

表3 9个奶牛场2015年12月乳蛋白测定情况

表3中9个牛群的粗蛋白范围为3.43%～3.70%，真蛋白的范围为3.08%～3.36%，两者之间的差值在0.30～0.37个百分点之间，各牛群的真蛋白与粗蛋白的比值均在90%左右，与表2中12月份的数据相似。由此可推测，DHI测定牛群的真蛋白与粗蛋白的比值，或者说乳中非蛋白氮的含量与牛群的关系不明显，而与季节或仪器的校正方法有关系，影响真蛋白和粗蛋白差异的具体原因，还需要通过更多数据进一步分析。

4 生鲜乳计价体系的变化

在原奶销售的计价体系中，大多数国家都把乳蛋白作为生鲜乳计价的指标之一。2000年之前，美国采用粗蛋白作为计价标准，2000年1月改用真蛋白。美国联邦乳市场管理法规定的计算方法为：真蛋白=乳中的粗蛋白-0.19%。采用以真蛋白计价的还有法国、澳大利亚等国家。应用真蛋白计价有如下优点：①乳蛋白中只有真蛋白才能被人体所吸收，从营养的角度，真蛋白相比粗蛋白更能体现以质论价的交易理念；②红外光谱法作为快速检测乳蛋白的方法，应用越来越广泛，而红外光谱法测定的是真蛋白，不用再校正为粗蛋白，数值更为准确；③直接测定真蛋白可以防止通过添加非蛋白氮来提高粗蛋白含量的做法，避免造假。

5 结语

乳蛋白含量一直是我国生鲜乳收购的主要指标之一。2010年修订后的生乳标准中，要求生鲜乳的乳蛋白含量≥2.8%[9]。在我国大部分地区实行了以质定价的生鲜奶收购机制，乳蛋白含量越高，收购价格也越高。在成品市场上，许多液态奶在鲜明位置标注了乳蛋白的含量，以彰显高端奶的品质。由于我国使用的乳蛋白标准是粗蛋白，目前还没有确定牛乳粗蛋白与真蛋白两者之间的具体关联，因此，粗蛋白相同的牛奶可能真蛋白含量会存在差异，如果仅以粗蛋白进行比较，会影响一定的公平性。2000年5月，美国DHIA宣布DHI实验室的乳蛋白测定结果改用真蛋白。已经完成的测定记录和正在测定的记录继续使用粗蛋白指标，新参加测定的记录会提供真蛋白和粗蛋白两种结果。DHIA认为这是最简单、经济、有效率的转变方式。我国DHI实验室目前都是使用校正后的粗蛋白，从山东部分牛场的测定结果看，真蛋白与粗蛋白的差值在不同的月份差异较大，还需要利用更多的测定数据分析其影响因素。

[1]王福兆．乳牛学[M](第三版)．北京:科技文献出版社, 2004:245-245．

[2]Depeters E J,Ferguson J D．Nonprotein nitrogen and protein distribution in the milk of cows[J]． Journal of Dairy Science,1992,75:3192-3209．

[3]张爱武．食品中蛋白质测定方法的研究进展[J]．农产品加工·学刊,2008,1:80-82．

[4] 食品中蛋白质的测定[S]．GB5009．5-2010．

[5]刘箭．生物化学实验教程[M]．北京:科学出版社,2004:9-13．

[6]乳与乳制品中非蛋白氮含量的测定[S]． GB/T21704-2008．

[7]曹干．现代近红外光谱分析技术在农业研究中的应用[J]．广东农业科学,2004(b12)SI:26-31．

[8]刘东红,唐佳妮,吕元,等．乳品真蛋白-定义、分析方法、计价及影响因素[J]．中国食品学报．2008,8(5):115-119．

[9] 生乳[S]．GB/19301-2010．

S8-1

A

1004-4264（2017）11-0060-03

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.11.015

2017-02-28

国家奶牛产业技术体系(CARS-37)；山东省现代农业产业技术体系牛创新团队（SDAIT-09-02）；山东省农业科学院农业科技创新工程（CXGC2016B13）。

李荣岭(1973-)，男，汉，硕士，副研究员，从事奶牛育种工作。

杨晨东(1982-)，男，汉，本科，兽医师，从事奶牛育种工作。