牛奶中蛋白质含量的直接电位测定方法研究

牛奶中蛋白质含量的直接电位测定研究 牛奶中蛋白质含量的直接电位测定方法研 究 四川奶业2006年第3期 奶牛饲养管理不善,牛舍及周围环境不 好,精饲料过多,挤奶员挤奶技术不熟练,超 量挤奶或乳房内有存奶,干奶期干奶不彻底, 机械榨奶消毒不彻底,真空压过高或过低而造 成乳头损伤都可以造成乳房炎. 4乳房炎的预防 坚持科学的饲养管理,建立健全合理的饲 养管理制度.精心保护好奶牛的乳房,防止互 相吸吮奶头和造成乳头创伤,冬季要防止乳房 冻伤. 要坚持必要的卫生措施,牛舍要保持清 洁,干燥,通风换气良好,及时清除粪便和运 动场内的积水.对牛舍及周围环境经常消毒, 保持牛体的清洁,经常刷拭.坚持合理的榨奶 制度,正确的挤奶,科学的干奶.挤奶器具和 人员以及挤奶前后牛的乳房都要消毒,防止微 生物的繁殖. 要实行乳头药浴.在每次挤奶后药浴乳 头,可杀灭乳头及其附近的病原微生物,通常 用0.5%的碘液或0.5%的洗必泰.要坚持干 奶期乳房内注射抗菌素,这些都是预防乳房炎 的良好办法. 牛奶中蛋白质含量的直接电位测定方法研究 秦立虎寇云娟 摘要:在碱性条件下牛奶中的两性氨基酸与甲 醛溶液反应,氨基上的两个氢原子被次甲基所 取代,失去了氨基的碱性特性,释放出游离的 羧基,从而使牛奶的电化学特性发生变化.据 此笔者提出并建立了一种全新的快速测定牛奶 中蛋白质含量的直接电位方法.实验研究结果 明,其蛋白质含量的线性测定范围为2.4— 3%,回收率高达95%以上.该方法具有操作 使用简单方便快捷准确等特点,在乳品企业的 生产实践中具有一定的推广使用价值. 关键词:牛奶蛋白质直接电位测定方法 0引言 牛奶中的蛋白质含量是衡量其营养价值高 低的一项重要的指标,因此有关牛奶蛋白质的 检测对于乳品企业来说就显的尤为重要. 目前国内外所采用的有关牛奶中蛋白质含量检 测的方法主要有凯氏定氮祛,紫外吸收法,双 缩脲分光光度法,染料结合分光光度法,lowry 法(Folin一酚试剂法),Bradford法(考马斯 亮蓝法),毛细管电泳分析法,罗丹明生物探 针法以及高效光谱遥感技术分析法等几种方 法,其中经典的凯氏定氮法以其测定结果的准 确稳定及其重复性强等方面的优点而被国内外 任江红孙武斌 所广泛采用和认可,但该方法存在着操作繁 琐,试剂消耗量大,操作过程费水,费电,费 时等缺点,在消化的同时排放出来的二氧化硫 以及硫化氢等有害气体,还会造成环境污染. 危害人体健康,而其他的几种方法则存在着需 要有专门的仪器或特定的试剂等方面的原因目 前还很难适应大规模工业生产的需要,而尽管 不时有改良之法出现,但也存在或多或少的缺 点,从而使其离生产实践的需要还有一定的距 离.有鉴于此,笔者在广泛的研究前人有关牛 奶蛋白质的各种分析检测方法及其方法的优缺 点的基础上,以蛋白质中的氨基酸与甲醛溶液 在化学反应中所表现出来的电化学特性变化为 依据提出并建立了一套全新的牛奶中蛋白质含 量的直接电位测定方法.这种方法的最大特点 就是采用极其常规的检测仪器及试剂,通过电 位值的测定再经过标准曲线回归方程的计算. 即可获得令人满意的测定结果.该方法目前在 国内外文献资料中尚未见有过报道. 1测定原理 氨基酸是由具有酸性的羧基(一COOH) 和碱性的氨基(一NH)相互作用而形成的一 种中性的内盐,当在碱性条件下加入甲醛溶液 一 22— 2 反 四川奶业2006年第3期 时,氨基酸便与甲醛反应,形成一种化合物, 该化合物氨基上的两个氢原子被次甲基所取 代,于是便失去了氨基的碱性特性,从面使其 呈酸性的羧基释放出来,并使其溶液的电化学 特性发生变化.由于该化学反应是可逆的,而 且一定要有适当过量的甲醛存在,才能使该反 应进行充分并迅速的达到化学反应平衡状态, 这样我们就可以利用直接电位方法来求出牛奶 中的游离氨基酸的含量,并且再根据生鲜牛奶 中的游离氨基酸与其蛋白质之间总量保持衡定 比例关系的原理,从而利用电位法就可直接求 出牛奶中蛋白质的含量.但是,由于牛奶本身 胶体体系的复杂多变性以及直接电位法在测定 中易受其它因素的干扰影响等诸多原因,从而 就使得其测定值与实际含量之间可能存在着较 大的偏差.为了使直接电位法测定牛奶中的蛋 白质含量的这一方法变为现实,笔者采用凯氏 定氮法所测定的牛奶中蛋白质的含量对牛奶与 甲醛溶液在反应后的平衡电位值作图,再经过 计算机数据处理,从面得出了牛奶中蛋白质的 含量与其最终平衡电位值之间的线性回归关系 方程,这样我们就可以通过测定其电位值,并 经过标准曲线的线性回归方程的计算就可以直 接得到牛奶中蛋白质的含量. 2材料与方法 2.1实验材料 005mol/L的NaOH溶液,40%的碱性甲 醛镕液(PH=9.20),50ml碱式滴定管,PHS 一 3型数字式精密酸度计,FA1004型电子分析 天平,KDJ一一I型蛋白质测定仪. 2.2测定方法 2.2.1凯氏定氮法按照GB5009.5—1996中 的有关要求进行操作. 2.2.2甲醛溶液的处理目前市场上销售的 甲醛镕液中常含有微量的甲酸,应当除去,否 则易产生正误差,容易使牛奶中蛋白质含量的 测定结果偏高.具体的处理办法为:用 0.1mol/L的NaOH溶液中和甲醛溶液,同时用 酸度计控制其溶液的PH值,直到PH=9.20 为止. 2.2.3蛋白质的测定计算取待检测的牛奶 样品20ml,将其温度调整到10—20,然后用 0.05inol/L的NaOH溶液将其滴定至PH=9.20 (用酸度计控制),即刻加入40%的碱性甲醛 溶液5ml混和均匀,2min后测其溶液的PH值. 每个样品的PH值总共平行测定三次,取其平 均值,然后再根据标准曲线的线性回归方程的 计算就可以直接得到牛奶中蛋白质的含量. 3结果与讨论 3.1蛋白质测定条件的确定 从该方法的测定原理及其所涉及的相关化 学基础知识来看,甲醛溶液的用量,反应平衡 时间,测定的温度范围等因素都将直接影响到 PH值的测定,并最终影响到牛奶中蛋白质含 量测定结果的准确性.按照2.2.3中的测定方 法在固定其他因素不变的情况下,对其中的每 一 个因素进行最佳测定条件的选择试验.通过 一 系列的实验最终所确定的牛奶中蛋白质含量 的测定条件为4o%碱性甲醛溶液的用量为 5ml,甲醛溶液与牛奶的反应时间为2min,PH 值的测定温度范围为10—20?.此处甲醛溶液 的用量较其理论计算值的需要量偏大,这主要 是考虑到氨基酸与甲醛溶液的反应本身是一个 化学平衡反应,加大甲醛溶液的用量可以缩短 反应平衡所需要的时间.另外,在甲醛溶液加 入后,混合搅拌的时间也不宜超过一分钟,这 主要是因为甲醛在搅拌的过程中容易与空气中 的氧气发生化学反应产生甲酸,从而使牛奶中 蛋白质含量的测定结果偏高. 3.2蛋白质测定计算公式的确定 分别取不同蛋白质含量的生鲜牛奶样品, 按照2.2.3中的测定方法以及3.1中所确定的 最佳测定条件测其与甲醛溶液混合后的最终 PH值,同时用GB5009.5—1996中的凯氏定氮 法测定每个样品中的蛋白质含量,最后再用 MicrosoftExcel2003应用软件对测定结果进行处 一 23— 四川奶业2006年第3期 理得到如下图一1所示的c—PH曲线图.从c — PH曲线图中我们可以看出,牛奶中蛋白质 的含量与其最终平衡PH值之间的线性关系方 程式为C=(一2.09PH+17.94)%,其相关系 数R为0.9051.从c—PH曲线图及其随后所 做的大量实验数据的处理结果来看,直接电位 法测定牛奶中蛋白质含量的最适宜的线性测定 范围为2.4—3.0%.对于蛋白质含量在3%以 上的牛奶样品虽说仍然可以使用直接电位方法 来进行测定计算,但其测定结果的误差相对来 说就会更大一些. 83.2 3.O 2.8 2.6 2.4 2.2 2-O 7.17.27.37.47.5 ?一I纠-III1111PH 3.3蛋白质测定方法的精密度试验 取一份生鲜牛奶样品在15?的温度条件下 按照本文中所提出来的直接电位测定方法对其 蛋白质的含量依次平行测定7次,其结果如表 一 l所示.经统计学计算得知,这七次测定结 果的平均值为2.92%,标准偏差为0.034%, 变异系数为1.16%.实验数据充分说明本方 法测定结果的精密度非常令人满意. 表一1精密度试验 3.4测定蛋白质中的回收率试验 取一份生鲜牛奶样品,用凯氏定氮法测得 其蛋白质的含量为2.85%,将其分成五份,分 别添加不同量的全脂淡奶粉(蛋白质的含量己 预先测定),混合均匀后再用直接电位法测定 其蛋白质含量,并计算其回收率,其结果如表 一 2所示. 表一2回收率试验结果 从表2可以看出,直接电位法测定牛奶中 蛋白质含量的回收率高达95%以上. 3.5工艺过程对测定结果的影响 牛奶中蛋白质含量的上述测定计算公式是 以生鲜牛奶为基础研究概括出来的,为判定研 究工艺过程是否会对本方法的测定结果生影 响,笔者选择均质压力和杀菌温度这两个素 在实验室和生产车间用该方法对其原料奶,不 同均质压力,不同杀菌温度工艺处理后的牛奶 产品的蛋白质含量进行了测定,其结果如表一 3所示. 表一3不同均质压力下 蛋白质的测定结果(%) 表一4不同杀菌方式下 蛋白质的测定结果(%) 从表一3,表一4可以看出,均质过程对用 本方法所测定的牛奶中蛋白质含量的测定结果 一 24— 四川I奶业2006年第3期 没有影响,巴氏杀菌方式对牛奶中蛋白质含量 的测定结果也没有影响,而超高温灭菌则会使 其蛋白质的测定结果明显偏低,这主要是与在 超高温灭菌的加工条件下牛奶中的游离氨基酸 与乳糖所发生的梅拉德化学反应有关,同时也 与在超高温灭菌的加工条件下部分的乳清蛋白 质由于受热变性发生沉淀有关. 4结论 4.1上述实验研究结果表明,直接电位法测 定的变异系数为1.16%,本方法只需要一 些及其常规的检测仪器及试剂,具有操作使用 方便简单快捷准确等特点,完全可以代替文献 资料中所介绍的测定方法来进行常规性的生产 检测,具有一定的推广使用价值. 4.2对于蛋白质含量超过3%的牛奶样品,可 以采用通过对待测样品进行适当加水稀释后用 直接电位法来进行测定,最后再通过相应的换 算得到牛奶中蛋白质的含量. 4.3牛奶样品中如果掺杂添加有铵盐离子或 者氨基酸以及动植物水解蛋白等成份,都会使 其蛋白质含量的测定结果偏高.另外,牛奶中 蛋白质含量测定计算公式中的两个参数与奶牛 的品种,饲养地区环境,水质和饲料等因素有 关,所以该方法在具体的使用过程中应先结合 本地区的实际情况求出相应的校正系数后再行 测定计算,这样使测定结果就会更加准确一 些. 主要参考文献(略) 译稿一组 李小荣编译 营养与奶牛繁殖能力的关系的过多或不足对奶牛生殖的影响,是今后研究 分娩后和授乳都会使奶牛体内发生很大的的重要课题. 变化,这种变化不仅限于乳房而是表现在全二,热量热量摄入的多少,对奶牛的生 身.例如脂肪组织的功能从蓄积变为脂肪的释殖能力也有重要的影响.产乳量为35公斤/天 出;乳房中的脂蛋白脂肪酶活性升高,积极进时,奶牛对热量的要求是”维持要求量”的3 行脂肪的合成;机体组织对葡萄糖的利用减倍,它来自饲料和机体储存的热量.高泌乳奶 少,而用于合成脂肪的能量增加;在肝脏中糖牛如果长期处于热量负平衡状态,其生殖能力 原分解及其产物(如乳酸,丙酸等)数量上会受到损害.奶牛太肥或太瘦均不利于受孕. 升;肌肉及其它组织中的蛋白质均向乳房移体重不足时受精率低;体重正常或稍偏重时, 动,并在乳房加以利用,其量可达到体蛋白质则有利于受精;授乳后期或干乳期有适当的肥 的25%;奶牛对饲料中所含钙的吸收率和从骨瘦度能提高受精率.分娩后将油脂加入饲料中 骼至乳房的移动量增加,对于高泌乳奶牛这些能改善奶牛未来的生殖状况. 变化尤为明显.因此,奶牛的营养状况对其繁三,维生素和矿物质这两类营养物质均 殖情况有直接影响.能增强奶牛生殖器官的活力.目前的配合饲料 一 , 蛋白质蛋白质对奶牛受孕率的影一般不会导致缺乏,但对于高泌乳奶牛,即使 响,随牛的年龄,所摄取的热量和非分解性蛋是轻微的不足也会导致其生殖能力下降,还会 白质的数量以及子宫的健康状况而有所变化,出现其他一些症状.因此应补喂母一胡萝卜 因此十分复杂.研究表明,饲料干物质中粗蛋素,硒和维生素E等. 白质的增加能提高受精率.新的奶牛饲料标准如何预防奶牛乳房炎 采用了分解性和非分解性蛋白质法,它们奶牛乳房炎是世界上造成奶牛损失最大的 —— ‘——