新型免水定氮仪测定畜禽肉中的蛋白质含量

◎ 何丽媛，张红刚，倪树标，罗国浪

（1.广东省科学院测试分析研究所（中国广州分析测试中心），广东 广州 510070；2.广东省化学测量与应急检测技术重点实验室，广东 广州 510070；3.广东省食品营养与安全快速检测仪器工程技术研究中心，广东 广州 510070；4.广州仪德精密科学仪器股份有限公司，广东 广州 510530）

随着生活水平的不断提高，人们对畜禽肉的需求越来越大，对其营养价值和品质的要求也越来越高。畜禽肉的营养成分包括肌肉组织中的蛋白质、脂肪、氨基酸、矿物质和维生素等[1]。高蛋白是人们对肉品品质的新追求。因此，蛋白质含量是畜禽肉品质的重要指标之一。目前，畜禽肉中蛋白质含量检测最主要的方法是凯氏定氮法，也是国家标准检测方法[2]。基于凯氏定氮法原理的传统定氮仪，在检测过程中需使用大量的自来水进行冷凝，极不环保。免水定氮仪利用专利的新型冷凝器实现了免水冷凝，无需使用自来水就能达到1 ℃冷凝，使水蒸气和氨气瞬间被液化吸收，避免氨气损失，确保结果的准确性[3]。

本文选取硫酸铵作为标准物质，对市场上常见的两种畜禽肉使用新型免水定氮仪进行测定，研究该仪器性能的稳定性和检测结果的可靠性。

1 材料与方法

1.1 材料

硫酸铵、五水硫酸铜、无水硫酸钾、硫酸（密度为1.84 g·L-1）、硼酸、氢氧化钠和乙醇（95%），广州化学试剂厂；盐酸标准滴定溶液（0.100 0 mol·L-1）， 深圳市博林达科技有限公司；甲基红指示剂、溴钾酚绿指示剂，上海三爱思试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

免水定氮仪，中国广州分析测试中心；万分位天平（BSM220.4），上海卓精电子科技有限公司；恒温加热消煮炉（JKXZ型），济南精密科学仪器仪表有限公司。

1.3 溶液的配制

（1）硫酸铵标准溶液（10 g·L-1）。准确称取 1.000 g硫酸铵溶于蒸馏水中，并定容至100 mL。

（2）硼酸溶液（27 g·L-1）。称取27 g硼酸，加蒸馏水溶解后稀释至100 0 mL。

（3）碱液（360 g·L-1）。称取360 g氢氧化钠加蒸馏水溶解后，放冷，并稀释至1 000 mL。

（4）甲基红乙醇溶液（1 g·L-1）。称取0.1 g甲基 红，溶于95%乙醇，用95%乙醇稀释至100 mL。

（5）溴甲酚绿乙醇溶液（1 g·L-1）。称取0.1 g溴甲酚绿，溶于95%乙醇，用95%乙醇稀释至100 mL。

（6）混合指示液。1份甲基红乙醇溶液与5份溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合。

1.4 方法

1.4.1 凯氏定氮法的测定原理

畜禽肉中的蛋白质在催化加热条件下被分解，产生的氨与硫酸结合生成硫酸铵。通过免水定氮仪自动加入氢氧化钠，硫酸铵碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后以盐酸标准滴定溶液滴定，根据酸的消耗量计算氮含量，再乘以蛋白质折算系数（肉与肉制品为6.25），即为蛋白质的含量[3-4]。蛋白质含量计算公式如下：

式中：X为试样中蛋白质的含量，g/100 g；V1为试液消耗盐酸标准滴定液的体积，mL；V2为试剂空白消耗盐酸标准滴定液的体积，mL；V3为吸取消化液（或硫酸铵标准工作液）的体积，mL；c为盐酸标准滴定溶液浓度，mol·L-1；0.014 0为1 mL盐酸[c（HCl）= 1.000 mol·L-1]标准滴定溶液相当的氮的质量，g；m为试样的称样量，g，精确至0.001 g；F为氮换算为蛋白质的系数，肉与肉制品的折算系数为6.25，当只检测氮含量时，不需要乘蛋白质换算系数F；100为换算系数。

1.4.2 仪器的示值误差和回收率测试方法

吸取10 mL硫酸铵标准溶液至定氮管中，放入免水定氮仪中。同时将硼酸溶液、碱液、混合指示剂以及盐酸标准滴定溶液加入仪器中。免水定氮仪中的运行参数设置为加热功率1 500 W、稀释水0 mL、硼酸溶液25 mL、碱液100 mL、蒸馏时间5 min以及淋洗15 mL。启动仪器进行测试，共测量6次取平均值，同时做试剂空白。

仪器示值误差计算公式如下[5]：

式中：δ为相对误差；为硫酸铵标准溶液氮含量的平均值，g/100 g；XS为硫酸铵标准溶液氮含量的标称值，g/100 g。

回收率计算公式如下[5]：

式中：K为回收率，%；为硫酸铵标准溶液氮含量的平均值，g/100 g；XS为硫酸铵标准溶液氮含量的标称值，g/100 g。

1.4.3 仪器的重复性测试方法

按照1.4.2中的方法，共测定10个硫酸铵标准溶液样品，计算仪器的重复性。重复性以相对标准偏差表示，相对标准偏差计算公式如下[5]：

式中：RSD为相对标准偏差；S为标准偏差；为硫酸铵标准溶液氮含量的平均值，g/100 g。

标准偏差计算公式如下：

式中：S为标准偏差；Xi为样品的各次测量值；为样品的算术平均值；N为样品总数或测量次数。

1.4.4 畜禽肉样品的测定方法

准确称取粉碎后充分混匀的畜禽肉试样0.6～0.8 g （精确至0.001 g）至定氮管中，再加入0.2 g五水硫酸铜、6 g无水硫酸钾及10 mL硫酸，轻摇定氮管混匀，管上放置小漏斗进行回流，再放置于消化炉中进行消化。先于250 ℃小心加热30 min，待内容物全部炭化，泡沫完全停止后，升温至420 ℃，并保持瓶内液体微沸，至液体呈蓝绿色并澄清透明后，再继续加热1 h。取出定氮管冷却后，放入免水定氮仪中。同时将硼酸溶液、碱液、混合指示剂以及盐酸标准滴定溶液加入仪器中。免水定氮仪的运行参数设置为加热功率1 500 W、 稀释水10 mL、硼酸溶液25 mL、碱液50 mL、蒸馏时间5 min以及淋洗70 mL。启动仪器进行测试，同时做试剂空白。

2 结果与分析

2.1 仪器示值误差和回收率

按1.4.2方法利用硫酸铵标准溶液测试免水定氮仪的示值误差和回收率，结果见表1。免水定氮仪的示值误差为0.5%，回收率为101%，符合《全（半）自动凯氏定氮仪》（GB/T 33862—2017）中示值误差不超过1%，回收率在99%～101%的要求[5]。免水定氮仪准确度高，回收率也满足定氮仪标准的要求。

表1 免水定氮仪的示值误差和回收率结果表

2.2 仪器重复性

按1.4.3方法测试免水定氮仪的重复性，结果见表2。 免水定氮仪的重复性（RSD值）为0.27%，符合《全（半）自动凯氏定氮仪》（GB/T 33862—2017）中相对标准偏差不大于0.5%的要求，仪器性能稳定可靠[5]。

表2 免水定氮仪的重复性结果表

2.3 畜禽肉样品的测定

按1.4.4方法测定猪肉和猪肝中的蛋白质含量，结果见表3和表4。猪肉中的蛋白质含量为22.7 g/100 g，检测6个平行样的RSD值为0.67%，精密度＜1.7%；猪肝中的蛋白质含量的平均值为21.3 g/100 g，检测 6个平行样的RSD值为0.83%，精密度＜1.9%。结果显示，使用免水定氮仪测定畜禽肉中的蛋白质含量，重复性好，精密度也符合检测标准规定的要求。猪肉和猪肝中的蛋白质含量都超过了20 g/100 g，属于含量高且优质的蛋白质，易于人体吸收。

表3 猪肉中蛋白质含量测定结果表

表4 猪肝中蛋白质含量测定结果表

3 结论

使用硫酸铵标准溶液测试免水定氮仪的各项性能指标，结果显示，其示值误差为0.5%，回收率为101%，重复性为0.27%，示值误差和重复性结果均优于《全（半）自动凯氏定氮仪》（GB/T 33862—2017） 的要求，回收率也符合标准要求。使用免水定氮仪测定畜禽肉中的蛋白质含量，猪肉和猪肝的蛋白质含量均超过20 g/100 g，RSD值＜1%，精密度小于2%，符合检测标准的要求，检测效果好。该仪器用标准样品测量时的RSD值为0.27%，但实际样品测量时的RSD值＞0.5%，这是由于测量实际样品时在称样、消解等前处理环节引入了误差。免水定氮仪实现了免水冷凝，既环保经济，又能保证测定过程氨气无损失，仪器性能指标优越，稳定性好，结果准确可靠，迎合了当前全球水资源匮乏的大趋势，具有广阔的市场前景。