Udstyr til bestemmelse af proteinmængden i kød

Nicolai Christian Bork

Jeg er din kontaktperson

Skriv til mig

Indtast venligst et validt navn
Eller dit telefonnummer
Sender besked
Tak for din besked
Vi beklager

På grund af en teknisk fejl kan din henvendelse desværre ikke modtages i øjeblikket. Du er velkommen til at skrive en mail til Send e-mail eller ringe til +45 72 20 20 72.

Udstyr til bestemmelse af proteinmængden i kød

Animalsk baserede fødevarer er den primære kilde til proteiner i store dele af verden, og netop proteinerne har, siden fremkomsten af den kemiske analyse i sidste halvdel af 1800-tallet, været en af de komponenter, der har tiltrukket sig allerstørst interesse.

I mange produkter er proteinindholdet direkte korreleret til produktets værdi, og måling af protein udgør således en essentiel del af værdikæden. Proteinanalyser har da også været en fast bestanddel af DMRI’s kemiske analyser i generationer.

Analytica-messen afholdes hvert andet år i München og er en af de absolut største messer indenfor udstyr til vand-, pharma-, biotek- og fødevarelaboratorier. Messen tiltrækker ca. 1.200 udstillere og ca. 36.000 besøgende over fire dage. Vi besøgte messen i 2022, med henblik på at udforske de nyeste tendenser og instrumenter, især indenfor analyse af proteiner.

Selvom der findes mange måder at undersøge proteinerne i en fødevare på, er der primært tre teknikker, der har fundet udbredelse:

 

 

Kjeldahlmetoden


kjelKjeldahl er den ældste og, sandsynligvis, mest udbredte og bredest anerkendte metode. Metoden involverer destruktion af prøven i kogende, koncentreret svovlsyre, hvorved kvælstoffet i proteinerne omdannes til ammonium (NH4+), som efterfølgende bestemmes ved pH-titrering.

 

Proteinmængden bestemmes således ikke direkte, men indirekte via kendte matrixafhængige korrelationsfaktorer, fx for kød: Masse af protein = 6,25 x masse af kvælstof

 

FOTO: Ny Kjeltec 9 serie fra FOSS med autosampler med plads til hhv. 20 prøver (forrest) og 60 prøver (bagerst). Kilde: www.fossanalytics.com

 

Metoden udmærker sig især ved sin stabilitet, og adskillige semi- eller fuldautomatiserede løsninger er tilgængelige fra mange leverandører. Manuel håndtering af prøve og kemikalier er minimeret, og udstyret er meget mere sikkert at anvende end traditionelt glasudstyr. Markedet domineres af udstyr fra Gerhardt, Büchi, VELP og FOSS, hvor sidstnævnte netop til Analytica-messen præsenterede Kjeltec 9, en videreudvikling af den Kjeltec 8420, som i mange år er blevet benyttet i vores kemiske laboratorium. Her er det især software, sikkerhed og brugervenlighed, som er opdateret.

 

Dumas-metode

rapidDumas-metoden, har i de seneste år vundet mere og mere indpas i adskillige industrier. I modsætning til Kjeldahl er metoden baseret på termisk oxidation af prøven i en atmosfære af rent oxygen, hvorved kvælstof i prøven omdannes til en række nitrøse gasser (NOx og NOy). Efter nogle oprensningstrin bestemmes kvælstofmængden ved en termisk konduktivitetssensor, som, i lighed med Kjeldahlmetoden, korreleres til proteinmængden via kendte faktorer.

Fordelen ved Dumas i forhold til Kjeldahl er, at de forholdsvis store mængder af kemikalier og den tilhørende sikkerhedsrisiko og affaldsproblematik undgås, og at metoden i de fleste moderne instrumenter er fuldstændigt automatiseret og meget hurtig. Ulempen kan være, at mange instrumenter kun kan håndtere forholdsvist små prøvemængder, hvilket kan være et problem for inhomogene prøvetyper.

FOTO: rapid MAX N fra Elementar er en af de mest anvendelige Dumas-instrumenter til kødanalyser

 

Også for denne metode findes adskillige udbydere af udstyr, og ved messen sås udstyr fra Gerhardt, VELP og Elementar. Sidstnævnte udmærker sig ved instrumentering, der kan håndtere prøver på op til 1.000 mg og vil være et godt bud på en Dumas-løsning til et produktionslaboratorium i en større virksomhed.

 

Spektroskopi

Selvom både Kjeldahl- og Dumas-instrumentering er blevet raffineret og nu kræver langt mindre træning og er langt mere sikre at anvende end tidligere, er der stadig mange situationer, hvori sådanne teknologier ikke kan anvendes, idet de kræver trænede operatører, typisk på laborantniveau, og kræver et basalt laboratoriemiljø. Desuden har mange mindre eller mellemstore virksomheder ikke den prøvevolumen, der kræves for at retfærdiggøre den betydelige investering.

anal22For sådanne virksomheder er brugen af en række spektroskopiske teknikker stigende, især nær-infrarød spektroskopi (NIR). Ved denne teknologi udnyttes, at forskellige stoffer, fx vand, protein og fedt, absorberer lys i det infrarøde område på forskellig vis. Ved at sammenligne spektret fra en ukendt prøve med en stor mængde spektre af prøver med kendte referenceværdier kan den ukendte prøves sammensætning bestemmes.

FOTO: Mindste version af trinamiX udviklede håndholdte spektrometre. Disse ses endnu ikke ofte i industrien, men den generelle teknologiske udvikling sandsynliggør, at dette kan ændre sig indenfor en overskuelig fremtid.

 

NIR-målinger er både ekstremt hurtige og kræver kun et minimum af prøveforberedelse og oplæring, og endeligt bruges ingen kemikalier. Dette tillader spektrofotometre at finde anvendelse i helt nye miljøer fx i produktionslaboratorier, i varemodtagelser, på produktionsgangen eller på marken. Ulempen ved at benytte spektroskopi er, at førnævnte bibliotek af kendte spektre skal opbygges, og at algoritmerne bag sammenligningen med den ukendte prøve kan være udfordrende. Desuden er analysen som regel væsentligt mindre præcis end referencemetoderne.

Overordnet set findes spektrofotometre i benchtop, in-line og håndholdte varianter. Førstnævnte er klart de mest anvendte, og ved messen sås udstyr fra FOSS, Büchi, PerkinElmer og Bruker, som primært adskiller sig ved brugerinterface og software. I de seneste år har flere af de samme udbydere udviklet in-line løsninger, altså spektrometre monteret direkte på produktionslinjen, hvilket kræver meget af robustheden af instrumentet, men kan hjælpe til at styre processen indenfor endog meget snævre tolerancer. Også disse blev fremvist og tiltrak sig stor interesse.

Håndholdte instrumenter har endnu ikke fundet bred anvendelse i industrien, primært idet usikkerheden på målingerne endnu er for stor. Det er dog meget sandsynligt, at disse vil vinde større og større udbredelse, i takt med at kvalitet og robusthed overfor eksterne påvirkninger mindskes (fx temperatur og rystelser). På Analytica præsenterede trinamiX deres seneste håndholdte spektrometer, som via en app kunne fremvise resultater af en række forskellige matricer, heriblandt kød.

 

Overordnet kan det konkluderes at analyser af protein i de kommende mange år, fortsat vil være en af de dominerende analyseformer og at udstyret dertil kontinuerligt udvikles og raffineres. Primært er det parametre som analysetid, databehandling og sikkerhed der optimeres. Der er ingen tegn på at Kjeldahl analysen vil blive udfaset udfases, men det er dog sandsynligt at, i første omgang, Dumas metoden og senere NIR-metoden vil overtage flere og flere proteinanalyser og dermed gøre disse mere tilgængelige for operatører og beslutningstagere.