今年春天,数百只猫狗生病后,政府官员将源头追溯到三聚氰胺,一种富含氮的化合物,常见于塑料和肥料中。动物摄入后,三聚氰胺会在肾脏中结晶,导致肾功能衰竭。美国食品和药物管理局后来宣布,生产商可能故意在小麦蛋白粉和米蛋白浓缩物中添加该化合物,以抬高测得的蛋白质含量。浓缩物中的蛋白质水平越高,产品市场价格就越高。无论添加是故意的还是偶然的,三聚氰胺都悄悄地通过了行业标准的蛋白质分析,这表明应该重新评估这项有着百年历史的测试方法。虽然存在几种替代方法,但食品行业尚未进行转换。
传统上,食品蛋白质的测量方法是丹麦酿酒师约翰·凯氏在 19 世纪后期开发的方法。在这种分析技术中,强酸会消化样品,分解有机物并释放氮,然后将氮转化为氨。氨的量表明原始样品中氮的含量,从而表明蛋白质的含量。“事实证明,这是一种稳健、精确的方法,”马萨诸塞大学阿默斯特分校的食品科学家朱利安·麦克莱门茨说。这种方法很有吸引力,因为它可用于各种产品和蛋白质类型。另一种类似的基于氮的技术,称为杜马斯测试,在工业界也很流行。它依赖于燃烧样品来释放氮。分析化学家协会 (AOAC) International 是一个为分析方法设定标准的科学协会,它将凯氏法和杜马斯法列为食品中蛋白质测量的标准方法。
基于氮的方法可能被尝试过,但它们并非完全真实。它们假设食物中所有氮的来源都是由含氮氨基酸构建的蛋白质。如果分析的是未掺假的食物,这种假设是合理的,因为食物的其他主要成分——碳水化合物和脂肪——不含氮。但是,由于这些测试检测的是总氮,包括来自蛋白质和非蛋白质的氮,因此它们并没有真正测量蛋白质。
因此,任何富含氮的化学物质都可能欺骗凯氏法或杜马斯法。在宠物食品丑闻中,来自三聚氰胺的氮与氨基酸氮没有区别,并被计入用于计算样品中蛋白质的数值。
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存在几种替代的、非基于氮的蛋白质测试方法,例如实验室色谱法和紫外分光光度法,但它们价格昂贵且耗时,并且需要从食物中提取蛋白质,这个过程因食物类型而异。对于快速分析食品蛋白质,“可能最好的技术,”麦克莱门茨说,是红外光谱法,它依赖于蛋白质中的肽键以可区分的方式吸收红外光。该方法要求首先运行要筛选的每种化学物质以校准机器;如果研究人员没有寻找特定的化学物质,他们将无法使用红外光谱法找到它。非蛋白质峰值的出现将表明样品中可能存在污染物,然后可以通过其他测试进行鉴定。
加拿大谷物委员会大约在 30 年前采用了近红外反射 (NIR) 技术,这是一种红外光谱法,用于筛选其谷物供应。此后,英国、澳大利亚、俄罗斯和阿根廷等国也转向了 NIR。不列颠哥伦比亚省 PDK Grain 的顾问菲尔·威廉姆斯说,全球超过 90% 的小麦都使用 NIR 进行筛选,他是该技术在谷物行业应用的早期采用者。原则上,NIR 可以测量各种食品类型中的蛋白质,包括小麦蛋白粉和米蛋白浓缩物。
尽管如此,有些人怀疑 NIR 是否能够经济地取代基于氮的测试。新泽西饲料实验室总裁卡尔·舒尔茨表示,NIR 在重复测试一种饲料时效果最佳。但是,设置机器和运行与被测产品相似的样品的高昂初始成本意味着,对于测试食品供应的独立实验室而言,该技术可能不是可行的替代方案。
到目前为止,宠物食品制造商和其他加工商尚未决定是否采用新方法。“我们正在制定饲料安全协议的过程中,”旧金山饲料分销公司 Wilbur-Ellis 的副总裁罗恩·萨尔特说。他补充说,该公司将研究饲料采样和测试程序。与此同时,基于氮的方法可能会继续在蛋白质测试技术中占据主导地位。