| Протягом останніх років вітчизняна харчова промисловість розвивається дуже динамічно. Ця тенденція є, безсумнівно, позитивної, тому що зумовлює формування зрілого внутрішнього ринку харчових продуктів, посилення конкуренції та, як наслідок, підвищення їх якості. Дійсно, при можливості широкого вибору претендувати на споживчий попит може лише той товар, який відповідає високим вимогам якості. Ось чому в останні роки виробники продуктів харчування приділяють все більш пильну увагу питанням контролю за якістю сировини та кінцевого продукту, причому не тільки давно відомі, але і молоді підприємства, з перших ступенів розвитку дбайливо ставляться до своєї репутації. |
| Одним з найважливіших показників якості продукції, що визначає її харчову цінність, є вміст білків. Класичним способом визначення білка є метод, розроблений ще в 1883 році данський хіміком Іоганном Кьельдалем, який надалі був названий його ім'ям. Це дуже трудомісткий та тривалий аналіз, й тому в сучасній лабораторній практиці метод Кьельдаля часто намагаються замінити альтернативними методами визначення білка, в тому числі з використанням дорогих програмно-апаратних комплексів. Але метод Кьельдаля, попри його складність, дотепер залишається єдиним загальновизнаним арбітражним методом визначення білка, і найчастіше використовується в якості еталонного для калібрування і настройки інших методик аналізу сировини та готової продукції. З цієї причини апарати для визначення білка за методом Кьельдаля є практично в кожній лабораторії з аналізу харчової продукції, а альтернативні методики застосуються тільки як допоміжні при дуже великій кількості щоденних аналізів. Для підприємства, що тільки починає становлення своєї лабораторії, безумовно, кращим є саме метод Кьельдаля. |
Чому ж методу КЬельдаля, не дивлячись на більш ніж 120-річну історію, дотепер не знайдено гідної альтернативи? Причиною тому - висока специфічність обраної реакції окислення білка сірчаною кислотою, в результаті якої руйнуються пептидні зв'язку в його молекулі та утворюються іони амонію, які надалі й можуть бути легко проаналізовані стандартними методами. Однак відтворюваність і точність методу Кьельдаля в істотному ступені залежить від досвіду аналітика. Прагнучи звести до мінімуму вплив людського фактора на результати аналізу, прискорити виконання методики та підвищити її безпеку, провідні виробники аналітичного обладнання розробили спеціалізовані комплекти обладнання для аналізу за методом Кьельдаля. Метод містить кілька основних етапів: відбір і підготовку проб, мокре озолення, отгонку з парою та визначення концентрації амонію (фотометрично або титриметрично). Для кожного етапу передбачені свої апаратні рішення, які тепер фактично стали стандартом де-факто і практично повністю замінили дії, що виконуються лаборантом вручну.
Етап 1. Відбір та підготовка проб
Необхідна умова отримання точних результатів аналізу по Кьельдалю - ретельна підготовка зразків. Процедура підготовки проб повинна забезпечувати гомогенізацію зразка, через те, що розмір часток в аналізованих пробах не повинен перевищувати 1 мм. Однорідність зразка підвищує відтворюваність методу, а також дозволяє зменшити обсяг проби. Зазвичай при використанні частинок малих розмірів підвищується швидкість озолення. Для подрібнення м'яких зразків (таких як субстрат або самі гриби) рекомендується використання спеціальних лабораторних млинів, але частіше за все буває досить звичайної кавомолки. Зважування зразків для подальшого аналізу по К'ельдалю має проводитися на аналітичних вагах з точністю до 0,1 мг, наприклад KERN ALS 120-4. Важливо знати вологість зразка і завжди аналізувати або попередньо висушені зразки, або зразки з точно встановленим вмістом вологи. Для визначення вмісту вологи рекомендується використовувати термогравіметричні аналізатори, такі як KERN MRS 120-3 або його аналоги, що мають похибку на рівні 0.05-0.1%.
Етап 2. Мокре озолення
Самим трудомістким і тривалим етапом в методі Кьельдаля є стадія мокрого озолення, в результаті якого відбувається повне "спалювання" зразка в сірчаної кислоти. Однак використовувати для озолення чисту сірчану кислоту недоцільно через низьку швидкості протікання процесу. Швидкість озолення і руйнування зразка залежать не тільки від властивостей кислоти, але і від температури обробки. Чим вище температура, тим менше часу йде на розкладання. При використанні чистої сірчаної кислоти температура озолення обмежується, в основному, її точкою кипіння (338 ° С), в той час, як для повного розкладання необхідна більш висока температури. Швидкість мокрого озолення можна значно збільшити шляхом додавання солей і каталізаторів. У класичному приладі Кьельдаля на кожен грам зразка зазвичай необхідно 25 мл кислоти та кілька годин для проведення розкладання, в той час, як, наприклад, в блокових термореакторах серії DK (виробництва італійської фірми VELP), завдяки підвищеній температурі розкладання (420 ° С) та оптимізації процесу термообробки, для розкладання 1 грама речовини потрібно в середньому 30 хвилин і лише 10 мл кислоти. Термореактор DK дозволяє не тільки знизити витрату сірчаної кислоти, але і зменшити витрату гідроксиду натрію, який використовується для подальшої нейтралізації розклалася зразка. Основний експлуатаційної проблемою для даної стадії аналізу є виділення великої кількості отруйних парів діоксиду і триоксид сірки. Для збору і нейтралізації шкідливих викидів рекомендується використовувати спеціальний поглинач, такий як скрубер SMS, і вакуумна помпа, наприклад, кільцева водоструминна помпа JP. Ефективність системи SMS + JP настільки висока, що дозволять використовувати термореактор DK без витяжної шафи, хоча наявність останнього все ж бажано.
Етап 3. Отгонка з парою
Отриманий після стадії розкладання прозорий розчин не годиться для безпосереднього визначення в ньому амонійного азоту з великого змісту заважають компонентів. Для відділення амонійного азоту він переводиться в аміачну форму (додаванням лугу) і відганяється з парою на спеціальних приладах, званих дистиляторами. Компанія VELP, один з провідних виробників це типу апаратів, пропонує кілька варіантів дистиляторів, що відрізняються рівнем автоматизації та функціональним наповненням: від найпростішого UDK126D з ручним керуванням, який використовується при необхідності проведення декількох визначень білка в день, до повністю автоматичного програмованого UDK152 з вбудованим фотометричним титратори, продуктивність якого складає до 20 проб на годину і дозволяє повністю виключити участь оператора на 3-му і 4-му етапах аналізу. Дистилятори можуть також використовуватися для відгону амонійного азоту безпосередньо зі зразків без їх попереднього розкладу, що дозволяє виділити зміст амонійного азоту із загального азоту по Кьельдалю.
Етап 4. Визначення змісту амонійного азоту
Результати по визначенню білка заведено представляти в мг / л амонійного азоту, тому метод визначення білка по Кьельдалю (що більш поширене в харчовій промисловості) часто ще називають методом визначення загального азоту по Кьельдалю (використовується, наприклад, в екологічному аналізі). Перерахунок на вміст білка здійснюється за відомим коефіцієнтом, який в загальному випадку дорівнює 6.25, але може дещо відрізнятися для різних типів білка. Переганяється з парою аміак збирається в колбі, в яку попередньо поміщають розчин борної або сірчаної кислоти з відомою нормальністю. Отриманий чистий розчин бората або сульфату амонію може бути легко відтитрувати прямим або зворотним методом. Якщо щодня проводиться аналіз невеликої кількості проб, то можна задовольнятися звичайним бюреточним титруванням, але для титрування великої кількості проб і для підвищення точності результатів рекомендується використовувати автоматичні титратори. Хорошою альтернативою титриметрии може стати фотометричне визначення амонійного азоту за допомогою готових реактивів. Так компанія HACH-LANGE пропонує спектрофотометри та фотометри серії DR, які комплектуються наборами реагентів, що дозволяють отримати результат за лічені хвилини. Наприклад, в пам'ять спектрофотометра DR Рос / 2500 крім 5 різних методик визначення амонійного азоту та азоту по Кьельдалю, занесено ще понад 100 різних методів визначення цілого ряду металів, різних форм азоту і фосфору, практично всіх найважливіших аніонів. |
| В рамках цієї статті цілком усвідомлено не розглядалися інші методики визначення білка, оскільки всі вони вторинні та вимагають калібрування по методу Кьельдаля. Попри гадану складність комплексу обладнання для визначення білка по Кьельдалю, використання саме цього методу аналізу несе відповідальності за достовірність результатів, в той час, як запропоноване приладове рішення дозволяє істотно збільшити відтворюваність, знизити витрату реактивів і забезпечити безпеку персоналу. Зазначені в якості прикладів моделі приладів характеризуються, перш за все, прийнятною ціною, високою надійністю і, головне, мають великий практичний досвід експлуатації на безлічі харчових виробництв в різних регіонах Росії, хоча для реалізації методу Кьельдаля звичайно можуть використовувати прилади та інших виробників, вибір яких залежить від уподобань і фінансових можливостей конкретної лабораторії. |
+38 (073) 492 29 01
+38 (075) 492 29 01
+38 (077) 492 29 01
