蛋白质及氨基酸的测定

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1、第九章 蛋白质及氨基酸的测定9.1 概述 蛋白质是一类存在于所有细胞中含量丰富的成分，除了储备蛋白质外，几乎所有的蛋白质对生物功能和细胞结构都非常重要。 食品中的蛋白质种类非常复杂，其中很多已经被纯化和定性。蛋白质分子质量的变化范围通常为50001000000u，它们包括氢、碳、氮、氧和硫等元素，20种常见-氨基酸是蛋白质的主要构成。 蛋白质可以按照它的成分、结构、生物功能或者溶解特性来分类。如水解简单蛋白质只得到氨基酸，但结合类蛋白质还含有非氨基酸成分。 蛋白质有非常独特的构型，它可被各种变性因素，如热、酸、碱、8molL尿素、6mol/L盐酸胍、有机溶剂和去垢剂所改变，其溶解性及功能性也可

2、被变性剂所改变。蛋白质分析的重要性 (1)生物活性测定 一些蛋白质包括酶或酶抑制因子和食品科学与营养有关，例如肉类嫩化中的蛋白酶、水果成熟中的果胶酶以及豆类中的胰蛋白酶抑制因子都是蛋白质。 (2)功能性质调查 不同种类食品中的蛋白质都有其独特的食品功能性质，例如小麦面粉中的麦醇溶蛋白和麦谷蛋白具有成面团性，牛乳中的酪蛋白在干酪制作中具有凝结作用，而鸡蛋卵清蛋白具有起泡能力。(3)营养标签 总蛋白质含量； 氨基酸组成； 混合物中的特定蛋白质的含量； 蛋白质分离纯化过程中的蛋白质含量； 非蛋白氮； 蛋白质的营养价值(消化率、蛋白质功效比或氮平衡)。食品中蛋白质的含量 食品种类 蛋白质的百分含量食品

3、种类 蛋白质的百分含量大米(糙米)大米(白米)小麦粉(整粒)玉米粉(整粒) 意大利面条玉米淀粉 7.97.113.76.912.80.3大豆(成熟、生）豆(腰子状、生) 豆腐(生、坚硬) 豆腐(生、普通) 36.523.615.88.1乳制品牛乳(全脂，液 体) 牛乳(脱脂、干) 切达干酪酸奶(普通的、 低脂) 水果和蔬菜苹果(生、带带皮)芦笋(生)草莓(生)莴莴苣(冰、生)土豆(整粒、肉 和皮)3.336.2 24.9 5.30.2 2.3 0.6 1.0 2.1肉、家禽、鱼鱼 牛肉(颈颈肉、烤前 腿)牛肉(腌制、干 牛肉)鸡鸡(可供煎炸的 鸡鸡胸肉、生) 火腿(切片、普 通的) 鸡鸡蛋(生

4、、全蛋) 鱼鱼(太平洋鳕鱼鳕鱼 、生) 鱼鱼(金枪鱼枪鱼 、白 色、罐装、油浸、 滴干的固体) 18.529.123.117.612.5 17.926.5 氮是存在于蛋白质中的特征元素，不同食品 中蛋白质的含量相关很大。 由于一些食品的组分具有相似的物化性质而 使得对蛋白质的分析变得非常复杂。 非蛋白氮可能来自于游离氨基酸、小肽核酸 、磷脂、氨基糖、嘌呤以及某些维生素、生物碱 、尿酸、脲和氨基离子，因此，食品中的总有机 氮主要来自于蛋白质，小部分来自于非蛋白质组 分的有机氮。 食品中的脂类和碳水化合物等成分可能会干 扰食品蛋白质的分析。 目前，已建立和完善了大量测定蛋白质的方法。这些方法的基本

5、原理包括利用蛋白质的氮、肽键、芳香族氨基酸和紫外吸收性质以及游离基、光散射性质和染色结合能力。即： 一类是利用蛋白质的共性，即含氮量、肽键和折射率等测定蛋白质含量； 另一类是利用蛋白质中特定氨基酸残基、酸性和碱性基因以及芳香基团等测定蛋白质含量。 常用的方法为凯氏定氮法（粗蛋白质测定） 此外，双缩脲法、染料结合法、酚试剂法、NIR法等也常用于蛋白质含量测定，因其方法简便快速，多用于生产单位质量控制分析。 氮基酸总量测定通常采用酸碱滴定法，目前HPLC、氮基酸分析仪也已得到广泛使用。2 蛋白质的测定一、常量凯氏定氮法1 原理 样品中的蛋白质和其他有机成分在催化剂存在下，被硫酸消化，总有机氮转化成

6、硫酸铵，在碱性条件下转化为氨，通过水蒸汽将氨蒸馏至硼酸溶液中形成硼酸铵，用标准酸溶液滴定，测出样品转化后的氮含量。由于非蛋白组分中也含有氮，所以此方法的分析结果为样品中的粗蛋白含量。 2NH2 (CH2) 2COOH13H2SO4(NH4)2SO4+6CO2 12SO216H2O 2NaOH (NH4)2SO42NH3+ Na2SO4 +2H2O2NH3+ H3BO3 (NH4)2B4O7 + 5 H2O(NH4)2B4O7 + 5 H2O + 2HCl2NH4Cl + 4H3BO32 主要仪器3 测定方法（1）消化（2）蒸馏（3）滴定4 结果计算蛋白质含 氮量%换算系 数蛋白质含氮 量%换算

7、系 数蛋或肉16.06.25燕麦17.155.83牛乳15.76.38大豆17.515.71小麦17.545.70大米16.815.75玉米16.06.25花生 18.32 5.46二、微量凯氏定氮法1 测定原理同凯氏定氮法2 主要仪器蛋白质测定仪3 测定方法（1）样品处理精密称样（约相当氮3040mg） 100ml定氮瓶 固体样品0.22.0g 半固体样品25g 液体样品吸取1020ml 加入催化剂、硫酸0.2g硫酸铜，3g硫酸钾、20ml(一般用5ml)硫酸，硒催化剂1g、5ml硫酸 小心加热，至无泡沫产生 大火消化，至液体呈蓝绿色澄清透明，再继续加热0.5h。 取下放冷，小心加20ml水

8、。转移至100ml容量瓶中，加水定 容。 取与处理样品相同量的硫酸铜、硫酸钾、硫酸按同一方法 做试剂空白试验。（2）按装定氮装置 水蒸气发生瓶内装水至约2/3处，加甲基红指示液数滴及数 毫升硫酸，加入数粒玻璃珠以防暴沸； 加热煮沸水蒸气发生瓶内的水。（3）蒸馏吸收 接收瓶内加入10ml(一般用30ml) 2%硼酸溶液及混合指示液1 滴，并使冷凝管的下端插入液面下； 吸取10.0ml样品消化稀释液由小玻杯流入反应室，并以10ml 水洗涤小玻杯使流入反应室内，塞紧小玻杯的棒状玻塞。 将10ml 40%氢氧化钠溶液倒入小玻杯，提起玻塞使其缓缓 流入反应室，立即将玻塞盖紧，并加水于小玻杯以防漏气 。

9、夹紧螺旋夹，开始蒸馏。 蒸馏5min，移动接受瓶，使冷凝管下端离开液面，再蒸馏 1min。然后用少量水冲洗冷凝管下端外部。半微量凯氏定氮蒸馏装置（4）滴定 取下接收瓶，以0.05000mol/L（一般用0.01000 mol/L） 盐酸标准溶液滴定至灰色或蓝紫色为终点。同时吸取10.0ml试剂空白消化液作空白试验5 结果计算 X样品中蛋白质的含量，%；V1样品消耗盐酸标准液的体积，ml；V2试剂空白消耗盐酸标准液的体积，ml；N盐酸标准溶液的当量浓度；0.0141mol/L盐酸标准溶液1ml相当于氮克数；m样品的质量(体积)，g(ml)；F氮换算为蛋白质的系数。优点 可用于所有食品的蛋白质分析

10、中； 操作相对比较简单； 实验费用较低； 结果准确，是一种测定蛋白质的经典方法； 用改进方法(微量凯氏定氮法)可测定样品中微 量的蛋白质。 缺点 最终测定的是总有机氮，而不只是蛋白质氮； 实验时间长(至少需要2h才能完成)； 精度差，精度低于双缩脲法； 所用试剂有腐蚀性。三、双缩脲法1原理 在碱性条件下，铜离子和多肽(至少有两个肽键，如双 缩脲、多肽和所有的蛋白质)生成的复合物呈紫红色，吸 收波长为560nm，比色所得的吸光度值和样品中蛋白质的 含量成正比。 2测定方法 (1)5mL双缩脲试剂和1mL蛋白质溶液(110mg蛋白质 mL)混匀。试剂包括硫酸铜、氢氧化钠和酒石酸钾钠以及 稳定在碱性

11、溶液中的铜离子； (2)混合液在室温下放置15min或30min，然后在560nm 处比色，读取吸光度值，并扣去空白； (3)如果反应液不澄清，在测定吸光度前可过滤或离心 ； (4)用牛血清白蛋白(BSA)建立蛋白质浓度与吸光度的标 准曲线。 双缩脲法优点 该方法比凯氏定氮法费用低，速度快(可在不到30min的时间内完成)，是分析蛋白质最简单的方法； 比福林酚法、紫外吸收法或比浊法更少发生颜色偏离； 几乎没有物质干扰食品中蛋白质的双缩脲反应； 不需要测定非多肽或非蛋白质来源的氮。缺点 不如福林酚法灵敏，分析时至少需要24mg 蛋白质； 如果存在胆汁素，则吸光度会虚假增加； 高浓度的胺盐会干扰反

12、应； 不同蛋白质其最终反应产物的颜色不同，如 明胶的双缩脲反应产生红紫色； 如果有高浓度的脂或碳水化合物存在时，最 终的反应溶液中可能会呈乳白色； 此方法不是一个测量绝对值的方法，必须用 已知浓度的蛋白质(如BSA)或经凯氏定氮法校正。（四）乙酰丙酮比色法（GB/T 5009.5-2003 第二法）3氨基酸的测定一、茚三酮比色法1. 原理 氨基酸在碱性条件下与茚三酮作用生成蓝紫色化合物，其颜色深浅与氨基酸含量成正比，测定反应物的吸光度（570nm）可计算出样品中氨基酸含量。2. 试剂 2%茚三酮 pH8.04磷酸缓冲溶液氨基酸标准溶液3.仪器分光光度计4. 测定方法（1）样品处理 称样加水、活性炭加热提取过滤滤液定容（2）标准曲线制备与样品测定标准溶液(200g/mL)样液标准或样液体积,ml0.00.51.01.52.02.52.0加入25mL比色管，加水至4.0ml加1mL茚三酮水浴加热15min迅速冷却，定容至25mL，静置15min测定吸光度（570nm)0A1A2A3A4A5Ai5. 结果计算二、氨基酸自动分析仪法 1. 原理 食物蛋白质经盐酸水解成为游离氨基酸，经 氨基酸分析仪的离子交换柱分离后，与茚三酮溶 液产生颜色反应，再通过分光光度计比色测定氨 基酸含量。 2. 试剂3. 仪器4. 测定方法（1）样品处理 匀浆、称样（2）水解（3）测定5. 结果计算