蛋白质化学检测方法在食品安全评估与检测中的应用

汪 宁

(黑龙江工业学院，黑龙江 鸡西 158100)

食品安全评估与检测的准确度和精密度要求不断提高，现代食品安全检测技术也飞速发展。根据蛋白质的理化特性和蛋白质化学检测原理，可以利用凯氏定氮法及高效液相色谱法对食品中的蛋白质进行检测，通过分析其在食品安全评估与检测中的应用，为食品中蛋白质化学检测方法的选择及改进提供理论依据。

1 蛋白质化学检测原理

蛋白质主要是氨基酸脱水形成的大分子化合物，主要化学组成元素如图1所示。蛋白质具有氨基酸的一些理化特性，再加上蛋白质的高分子性质、水合作用、显色反应等多种理化特性，为其分析检测提供了可行途径。其主要测定方法有凯氏定氮法和高效液相色谱法，对这两种蛋白质化学检测法的原理进行了分析[1]。

1.1 凯氏定氮法的检测原理

1.2 高效液相色谱法检测原理

高效液相色谱法简称HPLC，是在经典液相色谱法的基础上发展而来的一种色谱法，具有灵敏度高、准确度高、分离速率高、应用范围广等优点，特别是在检测高沸点和挥发性化合物方面具有优势，已被广泛应用于食品检测、环境监测等领域[3-4]。

其主要原理是利用液体作为流动相，利用高压输液系统及不同物质的溶解度、蒸汽压等物化性质的区别，使不同物质在流动相及装有固定相的色谱柱之间的分配系数不同，使各组分分离。液相色谱柱的分离效率用以下公式表示：

(1)

公式中，k表示分布系数，即固定相中样品量与流动相中样品量的比值。a表示分离因子，即两个组分的分配系数之比。凯氏定氮法与高效液相色谱法在食品安全评估与检测中的优点及局限性如表2所示。

表1 凯氏定氮法检测原理中的化学反应式Tab.1 Chemical reaction formula of the principle of Kjeldahl method for nitrogen detection

表2 蛋白质检测法原理及其优点与局限性Tab.2 Principle, advantages and limitations of protein detection methods

2 蛋白质化学检测方法在食品安全评估与检测中的应用

2.1 利用凯氏定氮法对食品中蛋白质进行质量检测

通过凯氏定氮法测定总氮是测定乳制品蛋白质含量的参考方法，可用于校准和验证其他测定蛋白质的方法。如果参考值存在较大不确定性，则无法对替代方法进行准确评估。使用凯氏定氮法建立参考值时，必须验证凯氏定氮法的性能并在既定的期望范围内。但凯氏定氮法的检测步骤烦琐复杂，测量时间长(约10 h)，不适用于快速测定。基于以上问题，Wang等人[5]将凯氏消化和离子色谱与抑制电导率检测相结合，将消解时间减少到1 h以下，并消除了凯氏定氮法的蒸馏和滴定步骤，从而显著缩短了分析时间，提高了精密度和准确度。凯氏定氮法可以检测食品中牛奶的生乳蛋白是否掺假。为此，Gao等人[6]提出了非蛋白质氮(NPN)指数概念，使用凯氏定氮法和三氯乙酸沉淀法(TCA)测定了一系列牛奶样品中的NPN和CPN。结果表明，只有三聚氰胺的含量低于0.2 mg·kg-1时，所有掺假牛奶的NPN指数才可落在可辨别范围0.808 4～1.498 7，该NPN指数可用于准确检测富含氮的物质对牛奶的掺假，并提供监测牛奶质量的有效方法。

2.2 采用高效液相色谱法快速分离及检测食品中蛋白质的含量

高效液相色谱法是在色谱分离过程中应用液态流动相，适用于色谱过程中可能发生迁移的极性转变及根据所测试物质的特性对流动相进行所有其他修改的情况，具有很大优势。可连接到特定且灵敏的检测器系统、光谱荧光计、二极管检测器、电化学检测器，及其他封闭系统HPLC-MS和HPLC-NMR。Planque M等人[7]将超高效液相色谱与串联质谱联用，能够以非常高的灵敏度和特异性同时检测不同热加工食品中的痕量牛奶(酪蛋白、乳清蛋白)、鸡蛋(蛋黄、蛋清)、大豆和花生过敏原等主要食物过敏原的含量。Ma等人[8]还成功开发了一种快速RP-HPLC法测定奶牛主要乳蛋白的方法，可以在30 min的分析时间内分离和定量主要牛奶蛋白，适用于测定乳制品的乳蛋白含量。

3 结语

准确、快速检测和分析食品中蛋白质含量、追踪食品来源、研究食品生产最佳条件对于提升食品安全至关重要。采用凯氏定氮法和高效液相色谱法对食品中蛋白质含量进行检测，不仅具有速度快、灵敏度高的优点，操作起来也更加简单方便。未来，蛋白质检测技术可以与其他技术相结合，以提高灵敏度，使食品蛋白质检测法在快速检测领域具有更加广阔的应用。