蛋白质测定的主要原理、方法及三聚氰胺的检测方法

蛋白质测定的主要原理、方法及三聚氰胺的检测方法

蛋白质是复杂的含氮有机化合物，相对分子质量很大，大部分高达数百万，它们由20中氨基酸通过酰胺键以一定的方式结合起来，所含的主要化学元素为C、H、O、N，在某些蛋白质中含微量的P、Cu、Fe、I等元素。不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同，故各种蛋白质的含氮量也不同。

根据蛋白质的性质和成分，测定蛋白质的方法可分为两大类：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的含量；另一种是利用蛋白质中特定氨基酸残基、酸、碱性基团和芳香基团等测定蛋白质含量。目前常用的有四种经典方法，即凯氏定氮法，双缩尿法（Biuret法）、Folin－酚试剂法（Lowry法）和紫外吸收法。另外还有一种近十年才普遍使用起来的新的测定法，即考马斯亮蓝法（Bradford法）。其中考马斯亮蓝法（Bradford 法）法和Folin－酚试剂法（Lowry法）法灵敏度最高，比紫外吸收法灵敏10～20倍，比双缩尿法（Biuret法）法灵敏100倍以上。定氮法虽然比较复杂，但较准确，往往以定氮法测定的蛋白质作为其他方法的标准蛋白质。

一、常量凯氏定氮法

1.原理：

（1）消化：样品与硫酸一起加热消化，使蛋白质分解，分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵，留在酸性溶液中。

（2）在消化过程中添加硫酸钾可以提高温度加快有机物分解，它与硫酸反应生成硫酸氢钾，可提高反应温度，一般纯硫酸加热沸点330℃，而添加硫酸钾后，温度可达400℃，加速了整个反应过程。此外，也可以加入硫酸钠，氢化钾盐类来提高沸点。其理由随着消化过程硫酸的不断地被分解，水分的逸出而使硫酸钾的浓度增大，沸点增加。加速了有机的分解。但硫酸钾加入量不能太大，否则温度太高，生成的硫酸氢铵也会分解，放出氨而造成损失。

为了加速反应过程，还加入硫酸铜，氧化汞或硒粉作为催化剂以及加入少量过氧化氢，次氯酸钾作为氧化剂。但为了防止污染通常使用硫酸铜。所以有机物全部消化后，出现硫酸铜的兰绿色，它具有催化功能，还可以作为碱性反应指示剂。

（3）蒸馏：样液中的硫酸铵在碱性条件下释放出氨，在这操作中，一是加入氢氧化钠溶液要过量，二是要防止样液中氨气逸出。

（4）吸收与滴定：蒸馏过程中放出的氨可用一定量的标准硫酸或标准盐酸溶液进行氨的吸收，然后再用标准氢氧化钠溶液反滴定过剩的硫酸或盐酸溶液，从而计算出总氮量。半微量或微量定氮通常用硼酸溶液吸收后，再用标准盐酸直接滴定，硼酸呈微弱酸性，用酸滴定不影响指示剂变色反应，它有吸收氨的作用。

2.操作步骤：

准确称取样品中0.50-2.00g→于500ml凯氏瓶中→加10g无水K2SO4→加0.5gCuSO4→加20ml H2SO4→在通风橱中先以小火加热，待泡沫消失后，加大火力，消化至透明无黑粒后，将瓶子摇动一下使瓶壁炭粒溶于硫酸中→继续消化30分钟→至到样液呈绿色状态，停止消化，冷却→加200ml水→连接蒸馏装置→用硼酸作吸收液→在凯氏瓶中加波动珠数粒和80ml50% NaOH→立即接好定氮球→加热→至到凯氏瓶内残液减少到三分之一时，取出用水冲洗→用0.1N HCl滴定。

3.计算：

总氮量%= （N(V2-V1)×0.014）/W × 100

二、双缩脲法（Biuret法）

1.原理：

脲小心加热至150~160 摄氏度时，两个分子的脲脱去一个氨分子生成双缩尿，可于铜

离子形成有色复合物，成为双缩脲反应。蛋白质分子中含有两个以上的肽键，与双缩脲的结构相似，也由双缩脲反应（而氨基酸中没有此结构），因此，在碱性溶液中蛋白质与二价铜离子（如硫酸铜）形成可溶性的紫色复合物（在540~560nm波长范围有最大吸收），在一定范围内，其颜色的深浅与蛋白质含量成正比，而与蛋白质的分子质量及氨基酸成分无关。2.操作步骤：

试剂：（1）甘油作为稳定剂：取10ml10N KOH溶液，3.0ml甘油加到937ml水中，激烈搅拌，同时加入4%CuSO450ml。

（2）酒石酸钠作稳定剂，吸10ml10N KOH溶液和20ml25%酒石酸钾钠溶液加到

930ml水中，激烈搅拌，同时加入4%CuSO4液40ml。

配制以上两种溶液、试剂，必须澄清，无氢氧化铜生成，否则重配。

标准曲线绘制：以采用凯氏定氮法测出蛋白质含量的样品作为标准蛋白质。按蛋白质含量40、50、60、70、80、90、100和110mg分别称取混合均匀的标准蛋白质样与8支50ml 纳氏比色管中，然后各加入1ml四氯化碳，然后再用试剂（1）或（2）准确稀释至50ml，振摇10分钟，静置1小时，取上层清液离心5分钟，取；离心5分钟，取离心分离后的透明液与比色皿中，在560nm波长下一蒸馏水作参比液调节仪器零点并测定个溶液的吸光度，以蛋白质的含量为从坐标，吸光度为横坐标绘制标准曲线。

样品的测定：准确称取样品适量（即使得蛋白质含量在40~110mg之间）于50ml纳氏比色管中，加入1ml四氯化碳，按上述步骤显色后，在相同条件下测定其吸光度。用所测得的吸光度在标准曲线上即可查得蛋白质mg数，进而求得蛋白质含量。

3.计算

X=(m1*100)/m

式中：X为蛋白质的含量（mg/100g）

m1为由标准曲线上查得的蛋白质毫克数（mg）

m为样品质量（g）

三、Folin－酚试剂法（Lowry法）

1.原理：

这种蛋白质测定法是最灵敏的方法之一。此法的显色原理与双缩脲方法是相同的，只是加入了第二种试剂，即Folin—酚试剂，以增加显色量，从而提高了检测蛋白质的灵敏度。这两种显色反应产生深兰色的原因是：在碱性条件下，蛋白质中的肽键与铜结合生成复合物。‚Folin—酚试剂中的磷钼酸盐—磷钨酸盐被蛋白质中的酪氨酸和苯丙氨酸残基还原，产生深兰色（钼兰和钨兰的混合物）。在一定的条件下，兰色深度与蛋白的量成正比。

这个测定法的优点是灵敏度高，比双缩脲法灵敏得多，缺点是费时间较长，要精确控制操作时间，标准曲线也不是严格的直线形式，且专一性较差，干扰物质较多。对双缩脲反应发生干扰的离子，同样容易干扰Lowry反应。而且对后者的影响还要大得多。酚类、柠檬酸、硫酸铵、Tris缓冲液、甘氨酸、糖类、甘油等均有干扰作用。浓度较低的尿素（0.5%），硫酸纳（1%），硝酸纳（1%），三氯乙酸（0.5%），乙醇（5%），乙醚（5%），丙酮（0.5%）等溶液对显色无影响，但这些物质浓度高时，必须作校正曲线。含硫酸铵的溶液，只须加浓碳酸钠—氢氧化钠溶液，即可显色测定。若样品酸度较高，显色后会色浅，则必须提高碳酸钠—氢氧化钠溶液的浓度1~2倍。

进行测定时，加Folin—酚试剂时要特别小心，因为该试剂仅在酸性pH条件下稳定，但上述还原反应只在pH=10的情况下发生，故当Folin一酚试剂加到碱性的铜—蛋白质溶液中时，必须立即混匀，以便在磷钼酸—磷钨酸试剂被破坏之前，还原反应即能发生。

此法也适用于酪氨酸和色氨酸的定量测定。

2.操作步骤：