杜马斯燃烧法快速测定乳制品的含氮量

◎ 易善平，石盼盼，罗 莉，李栓栓

（河南省产品质量监督检验院，河南 郑州 450002）

杜马斯燃烧法快速测定乳制品的含氮量

◎ 易善平，石盼盼，罗 莉，李栓栓

（河南省产品质量监督检验院，河南 郑州 450002）

本文以不同种类乳制品为试验材料，建立了乳制品中含氮量的快速测定方法——杜马斯燃烧法。当燃烧炉温度设定为950 ℃，样品量控制在100～150 mg，分析时间为10 min时，测试效果较好。杜马斯燃烧法和凯氏定氮法测定的含氮量结果显示，两种方法的测定结果无显著性差别，可以作为测定乳制品含氮量的常规方法推广使用。

乳制品；含氮量；杜马斯燃烧法；凯氏定氮法

乳制品包括液体乳、乳粉、乳清粉、乳清蛋白粉和其他乳制品，乳制品在中国及国际的消费市场逐步扩大，蛋白质是生命的物质基础，是乳制品的主营养指标[1-3]。自GB 28050-2011《预包装食品营养标签通则》实施后，蛋白质含量更是各种抽检监测的必测指标，通常蛋白质含量是通过测出的含氮量再乘以相应的蛋白质换算系数得出。

目前，测定乳制品中的含氮量最常用的方法是Kjeldahl于1883年提出的凯氏定氮法[4]。近年来，一种快速、准确、环保、安全、简易的定氮法很快在欧美国家得到广泛应用，即杜马斯燃烧定氮法。该法是法国化学家Jean Baptiste Dumas于1833年开发[5]，比凯氏定氮法早50年，但早期的杜马斯定氮法只能检测几个毫克，在实际应用中受到很大限制。如今，随着科学技术的进步，新的杜马斯快速定氮仪不断问世，可以检测到克级样品，并且该方法在食品、饲料、肥料、植物、土壤及临床等领域已得到广泛应用。

我国目前测定食品中的蛋白质含量的国家标准是GB 5009.5-2010 《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》，该标准中有凯氏定氮法、分光光度法、燃烧法3种方法。实际测定工作中最常用的是凯氏定氮法[6]。本文以不同种类的乳制品为实验材料，分别采用杜马斯燃烧法和凯氏定氮法测定样品的含氮量，通过对比统计分析两种方法检测结果的差异，为推广杜马斯燃烧法连续测定乳制品的含氮量提供科学依据。

1 两种方法的测定原理

1.1 凯氏定氮法原理

样品与浓硫酸、催化剂一同加热消化，蛋白质分解，其中的碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出，而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。然后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后再以标准盐酸或硫酸溶液滴定，根据标准酸消耗量得出含氮量，乘以蛋白质换算系数即为蛋白质的含量[7,8]。主要流程如图1所示。

1.2 杜马斯燃烧法原理

样品在高温（900～1000 ℃）和纯氧气（99.9%）条件下，全部燃烧被氧化。氧化产物中的干扰气体如CO2、H2O、SO2、HX等被不同的吸附剂清除干净。所有的氮氧化物被还原管中的铜还原为分子氮。分子氮被载气氦气带入TCD检测器中检测，根据标准曲线仪器自动计算含氮量。主要流程如图2所示

图2 杜马斯燃烧法主要流程图

2 材料和方法

2.1 材料

测试样品：灭菌乳、巴氏杀菌乳、调制乳、发酵乳、炼乳、乳清粉、全脂乳粉、奶粉、调制乳粉、乳清蛋白粉，均购自各大型超市。

试剂：浓硫酸、氢氧化钠、硫酸钾硫酸铜、溴甲酚绿-乙醇溶液、甲基红-乙醇溶液、硼酸、盐酸、EDTA标准物质、氧气、高纯氦气。

主要仪器：电子天平ME104E，梅特勒；凯氏定氮仪Kjeltec，2300自动分析仪，FOSS；消化炉，FOSS；杜马斯定氮仪。Thermo Scientific FLASH 4000。

2.2 方法

（1）凯氏定氮法。准确称取适量（0.300 0～0.500 0 g）乳制品试样于各消化管中，加入4 g催化剂（硫酸钾∶硫酸铜=4∶1）和10 mL浓硫酸混合均匀，于420 ℃消化炉上持续消化4 h至消化液变为澄清的蓝绿色。冷却后取出消化管，将已标定的0.1 mol/L盐酸标准溶液置于Kjeltec 2300自动分析仪标液槽内，打开Kjeltec 2300自动分析仪，预热Kjeltec2300自动分析仪，先将已消化冷却的空白管置于2300自动分析仪进行自动蒸馏、吸收、滴定、读数，设置蛋白质系数，再将已消化冷却的样品管置于Kjeltec 2300自动分析仪重复上述操作过程，记录读数。

（2）杜马斯燃烧法。准确称取适量100～150 mg乳制品试样（液体试样放适量硅藻土）和200 mg EDTA标准品于专用锡箔中，压紧成饼状并置于自动落样盘上。样品在氦气和氧气的条件下于左炉950 ℃中充分燃烧，然后进入右炉840 ℃，氧化还原管中自动净化，设置柱温50 ℃，载气300 mL/min，参比300 mL/min，分析时间10 min，进样延迟时间12 s，净化后的产物进入TCD检测器，测定结果于FLASH 4000系统软件中自动计算并打印结果。

3 结果与讨论

3.1 两种方法试验结果的比较

按照实验步骤分别检测灭菌乳、巴氏杀菌乳、调制乳、发酵乳、炼乳、乳清粉、全脂乳粉、奶粉、调制乳粉和乳清蛋白粉10种试样，每种1个样品，取4个平行，测试结果取平均值，结果见表1。

表1 杜马斯法与凯氏法测定乳制品中总氮含量的比较表

由表1可看出，杜马斯法与凯氏法测定的乳制品总氮含量的D/K值均接近1，这与Sader等得出的杜马斯法与凯氏法在同类样品中呈线性相关，通过校正因子对总氮进行校正后，两种结果差异不显著[5]的结论具有一致性。

以凯氏法测量的结果为横坐标，以杜马斯法测量的结果为纵坐标，得出两者的相关性曲线及曲线方程和相关系数，如图3所示。由图3可知，y=1.008x-0.005 9，相关系数R2=0.999 9，拟合直线与y-x不存在显著差异，进一步说明两种方法的测量结果没有显著性差异。

图3 杜马斯法与凯氏法测定乳制品中总氮的关系图

3.2 两种检测方法的比较

凯氏定氮法和杜马斯燃烧法都是食品中蛋白质测定的标准方法，比较两种方法，见表2。

表2 凯氏法和杜马斯法的方法比较表

虽然两种检测方法准确、可靠，但凯氏定氮法有很多缺点，如检测时间长，每批次样品试验周期8～10 h；化学试剂多，试验过程中使用强酸、强碱，操作麻烦且危险；污染环境，产生化学废弃物，消化过程需有通风设施，且废弃物污染环境；操作过程易存在较大随机误差。杜马斯燃烧法与之相比，有很大优势，如快速，分析时间短，单个样品6～10 min；虽对仪器操作要求高，但过程简单、安全、可以连续自动进样；安全、无化学试剂；环保，无毒害物质产生[9,10]。

4 杜马斯燃烧法在乳制品检测中的应用

目前，欧美等发达国家，杜马斯法已成为法定的氮/蛋白质分析方法，在美国、加拿大和德国的某些领域甚至作为唯一的定氮标准。随着氮元素分析设备的不断改进，杜马斯法逐渐替代传统的凯氏定氮法，用于测定动物饲料肉类制品、谷物籽实和含油种子，液态奶中的含氮量。国际标准化组织（ISO）也将此法用于谷类、豆类、粉碎的谷类产品、含油种子及动物饲料的质量评价[11]。AACC和ICC用此法测定谷物蛋白质含量，ISO和DIN（德国工业标准）也将用此法由于评价乳制品。

5 结语

本试验采用杜马斯燃烧法和凯氏法测定乳制品的含氮量，实验中使用Thermo Scientific FLASH 4000杜马斯全自动测定乳制品的含氮量，杜马斯法不需要强酸消化，缩短工作时间，减少体力劳动和实验危险性，对环境无任何污染。基于TCD检测器具有宽广的工作范围，可测量ppm级别、高至百分浓度的含氮量，同时处理大批量样品，减少样品处理时间，测定乳制品的含氮量更安全、环保、快速、经济、准确。杜马斯燃烧法可以作为测定各种乳制品中含氮量的常规方法。提高检验检测的效率，倡导绿色检验检测，相信杜马斯燃烧法在未来检测市场中可推广使用。

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Rapid Determination of Nitrogen Content in Dairy Products by Dumas Combustion

Yi Shanping, Shi Panpan, Luo Li, Li Shuanshuan
(Henan Province Product Quality Supervision And Inspection Center, zhengzhou 450002, China)

In this paper, a rapid method for determination of nitrogen content in dairy products by Dumas combustion method was established with diferent types of dairy products as test materials. When the furnace temperature is set to 950 ℃, the sample volume control between 100～150mg, the analysis time of 10 min, the test results are better. The results of Dumas combustion and Kjeldahl nitrogen determination showed that there was no signi fcant diference between the two methods, which could be used as a routine method to determine the nitrogen content of dairy products.

Dairy products; Nitrogen content; Dumas combustion method; Kjeldahl method

S816.17

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.24.045