دوماس یا کجلدال آیا تاثیری بر اندازه گیری پروتئین خام دارد؟

اخیرا توجهات زیادی به سمت درک تفاوت­های بین تعیین نیتروژن به روش دوماس و روش کجلدال معطوف گردیده است. در سال 1831،        50 سال پیش از بکارگیری روش کجلدال، روش تجزیه و تحلیل نیتروژن احتراقی دوماس (CNA) پیشنهاد گردید.

در هر صورت، در هیچ کدام از این روش­ها میزان پروتئین مواد اندازه ­گیری نمی­شود. بلکه نیتروژن ماده مورد نظر اندازه گیری شده و به وسیله آن مقدار پروتئین خام محاسبه می­گردد. با توجه به این، مقدار نیتروژن بر حسب درصد برای مواد خوراکی و دان آماده در 25/6 ضرب می­شود تا سطح پروتئین خام به دست آید.

این مقدار از این واقعیت ناشی می­شود که به طور میانگین، پروتئین­ها حاوی 16درصد نیتروژن هستند. بنابراین، ضریب 25/6 در واقع مقدار معکوس عدد 16/0 یا 16 درصد می­باشد. برای محصولات دیگر، به جای ضریب 16درصد که در پروتئین­های گیاهی و حیوانی یافت می­شود از ضرایب تبدیل دیگری استفاده می­شود. به عنوان مثال، برای اندازه­ گیری پروتئین­ شیر از فاکتور تبدیل 38/6 استفاده می­شود چرا که پروتئین­های شیر حاوی حدود 66/15 درصد نیتروژن می­باشند.

با توجه به اینکه در این روش­ها مقدار پروتئین­ موجود در ماده مورد نظر  تنها مورد محاسبه قرار گرفته و اندازه گیری نمی­ شود. به عدد به دست آمده در این روش­ها، پروتئین خام گفته می­شود. نه پروتئین یا پروتئین واقعی که حاوی منابع غیر پروتئین-نیتروژن (NPN) علاوه بر  پروتئین­های خالص نیز می­ باشد. نتیجه دیگر این است که مجموع اسیدهای آمینه آنالیز شده در مقایسه با پروتئین خام 100 درصد نیست. و معمولاً حدود 10 درصد پایین­تر از پروتیین خام است.

هنگام محاسبه پروتئین خالص، بر اساس آنالیزهای دقیق همه اسیدهای آمینه و مقایسه آن با محتوای نیتروژن، فاکتور تبدیل کوچکتر از 25/6 بدست می­آید. P. Salo-Väänänen نمونه­ های  مواد غذایی را مورد بررسی قرار دادند و برای فرآورده­های ماهی، فرآورده­های گوشتی، غلات، غذاهای کنسروی و فرآورده­های شیری به ترتیب فاکتورهای پیشنهادی 94/4، 17/5، 40/5، 51/5 و 94/5 را پیشنهاد کردند. طبق گفته این محققین برای مواد خام به طور جداگانه، پروتئین حاوی 17 تا 20 درصد نیتروژن است و نه 16 درصد. همزمان باید توجه داشت که نیتروژن یک نمونه به غیر از اسیدهای آمینه، از چندین نیتروژن غیر پروتئینی که شامل اوره، اسیدهای نوکلئیک، آلکالوئیدها، قندهای آمینه، لسیتین، بتائین، کولین و برخی دیگر می­باشند نیز حاصل می­شود.

این روزها روش CNA به دلایل زیر تبدیل به روش مورد قبولی برای بسیاری از آزمایشگاه­ها شده است.

1. عملاً تمام نیتروژن موجود در نمونه را استخراج می­کند.
2. روش کجلدال نیاز به استفاده از اسید سولفوریک غلیظ، پراکسید هیدروژن  50 درصد هیدروکسید سدیم دارد که همگی نیاز به مراقبت ویژه از طرف کارکنان آزمایشگاه دارند.
3. روش کجلدال از کاتالیست­ های فلزات سنگین بسیار سمی مانند مس، جیوه یا سلنیوم استفاده می­کند که نیاز به روش­های دفع بسیار پر هزینه دارند.
4. تجزیه و تحلیل روش CNA بسیار سریع­تر انجام می­شود. طوری که روش CNA معمولا در حدود 5 دقیقه طول می­کشد. در حالی که مراحل هضم شیمیایی­، تقطیر آمونیاک و تیتراسیون با اسید هیدروکلریک در روش کجلدال بیش از 2 ساعت زمان می برد.

با توجه به تفاوت­ های ذکر شده در دو روش اشاره شده، قابل تصور است که این روش­ها داده ­های خروجی یکسان نخواهد بود. CNA نیتروژن بیشتری را نسبت به روش کجلدال جدا می­کند. این امر نه تنها با بازیابی بهتر آمینو نیتروژن ایجاد می­ شود، بلکه به دلیل این واقعیت است.  حتی نیترات ها نیز به گاز نیتروژن تبدیل می­ شوند. به طور متوسط، روش  CNA نسبت به روش کجلدال میزان نیتروژن را در حدود 7/1 درصد بالاتر تعیین می­کند. این نتایج در مقادیر مطلق پروتئین خام با روش دوماس اندازه گیری می­ شود که برای گندم و سویا به ترتیب حدود 15/0 تا 25/0 و 5/0 تا 7/0 درصد بالاتر است.

معادلات پیش بینی پروتئین خام  Degussa AminoNIR براساس روش CNA  توسعه داده شدند. با توجه به اینکه معادله کالیبراسیون دگوسا برای پروتئین خام با استفاده از روش CNA انجام شده است، پروتئین خام بالاتری را نسبت به نمونه مشابهی که از طریق روش کجلدال اندازه­گیری می­ شود پیش بینی می­ کند. این تفاوت­ها در مواد حاوی سطوح بالاتری از پروتئین خام، بیشتر آشکار می ­شود. به عنوان مثال، تفاوت بین مقدار پروتئین خام محاسبه شده مواد با پروتئین بالا، مانند گوشت و استخوان و یا پر، در دو روش کجلدال و دوماس بیشتر خواهد بود.

از طرف دیگر، در سطوح پایین پروتئین خام موادی مانند ذرت یا سورگوم، تفاوت بین این دو روش چندان چشمگیر نخواهد بود. باید در نظر داشت که خطای استاندارد اعتبارسنجی متقابل برای پروتئین خام در روش NIRS  به طور معمول از 7/1 تا 3/2 درصد نسبت به میانگین مقدار پروتئین خام کالیبراسیون کل نمونه ها است. بر اساس سطح اطمینان 95 درصد این امر منجر به حدود نسبی 4/3 تا 6/4 درصد در مورد پیش بینی مقدار پروتئین خام از طریق NIRS می باشد. انتظار می رود که اعداد روش کلاسیک نیز در همین دامنه باشند.

از آنجا که این خطای پیش بینی به وضوح بالاتر از تفاوت معمول بین دو روش کجلدال و دوماس است. تأثیر روش­های مرجع بسیار ناچیز است. در هر صورت، تمام این فاکتورها اثری روی صحت یا دقت تعیین پروتئین خام توسط معادلات تخمین اسیدهای آمینه با استفاده از روش NIRS دگوسا ندارد. این معادلات بر اساس سنجش اسیدهای آمینه تکی و با روش آنالیز شیمیایی کلاسیک بدست آمده ­اند. معادله کالیبراسیون و سنجش هر اسید آمینه بصورت مجزا از سایر اسیدهای آمینه و همچنین مجزا از معادله محاسبه پروتئین خام  بدست آمده است.  بنابراین حتی اگر اعداد پروتئین خام بدست آمده توسط دستگاه کجلدال موجود در آزمایشگاه محلی، پایین­تر از نتایج اعلام شده توسط روش کالیبراسیون Degussa AminoNIR باشد. استفاده از اعداد اسیدهای آمینه بدست آمده از این روش کالیبراسیون، برای جیره نویسی بسیار  مناسب می‌باشد.

منابع:

P.sallo-Vaananen&P.Koivistoinen, Food Chemistry, Vol.57.27-31 (1996)

Unpublished ring test results from years 1999-2005.