蛋白测量的“作弊”风波

2007 年春天，美国有数百只宠物猫狗突发疾病。政府官员追根溯源，发现这些宠物摄入了一种在塑料和肥料中常见的富含氮的化合物——三聚氰胺(melamine)。这种化合物在宠物的肾脏处结晶，导致肾衰竭。美国食品及药品管理局(FDA)随后宣布，这一化合物可能是生产厂商有意添加到谷朊粉(wheat gluten)和大米蛋白浓缩剂中的，目的在于接受检测时夸大蛋白含量。因为浓缩剂中蛋白含量越丰盈，市场售价就越高。无论添加行为是否有意，三聚氰胺能躲过标准工业蛋白分析的“火眼金睛”，这一事实已经表明，有必要对这种一百年前就已诞生的古老测量方法进行重新评估。目前虽已有数个备选方案，但食品工业界仍未作出选择。

传统的食品蛋白测量技术，是根据19 世纪末丹麦啤酒酿造师约翰· 凯尔达尔(Johann Kjeldahl)的方法发展而来的，名为凯氏定氮法。在这项分析技术中，首先使用强酸作用于受检样品，分解其中的有机物质，让氮元素以氨的形式释放出来。根据氨的数量可以推算出有机样品中氮元素的含量，进而计算出蛋白质的含量。美国马萨诸塞州立大学阿姆赫斯特校区的食品科学家朱利安·麦克莱门茨(Julian McClements)表示：“这是一个久经考验、相当精确的方法。”这种方法的可贵之处在于，它可用于多种产品和蛋白的测量。

杜马斯燃烧定氮法是另外一种以定氮为基础的测量方法，也是业界常用的技术之一。这种方法通过灼烧样品释放其中的氮元素。负责制定标准分析方法的美国官方分析化学师协会(Association of Analytical Communities，缩写为AOAC)，已将凯氏定氮法和杜马斯燃烧定氮法列为测量食品蛋白含量的标准方法。(在中国，凯氏定氮法也是食品蛋白测量的标准方法之一。)

定氮法虽然可靠，但未必完全反映真实情况。这些方法的出发点是，假设食品中的氮元素全部来源于组成蛋白质的氨基酸中的氮。如果受检食品未曾掺杂添加剂，这一假设合情合理，因为食品中的其他主要组分——碳水化合物和脂肪——并不含有氮元素。不过，由于某些食品添加剂也含有氮，因此定氮法的测量结果并不是真实的蛋白含量。

由此可见，从理论上说，任何富含氮的化学物质都有可能使凯氏定氮法和杜马斯燃烧定氮法的测量结果偏离真实的蛋白含量。在这桩宠物食品丑闻案中，三聚氰胺和氨基酸中的氮难以区分，被共同计入样品蛋白质的总含氮量之中，从而造成了蛋白含量偏高的假象。

目前，基于非定氮的替代性方法已有若干， 如色谱法(laboratory chromatography)和紫外分光光度法(ultraviolet spectrophotometry)，但这些方法成本高昂，耗时不菲，而且需要从食品中提取蛋白再进行测量。此外，针对不同类型的食品，蛋白的提取步骤也有差异。在麦克莱门茨看来，快速分析食品蛋白的“最好方法”或许是红外光谱法(infrared spectroscopy)。这种方法的原理是，蛋白质中的肽键(peptide bond)在红外线波段存在独特的吸收光谱。该方法首先要用红外光谱仪扫描受检化合物的标准样品，完成为红外光谱仪定标的过程，然后再扫描受检样品。如果得到的光谱图中出现了不属于该蛋白的尖峰信号，就意味着样品可能存在污染，然后可以用其他检测方法鉴别是何物质。但如果研究者想检测的并非某种特定化合物，无法为红外光谱仪定标，那么红外光谱法也就没有用武之地了。

大约30 年前，加拿大谷物委员会(Canadian Grain Commission)就开始采用红外光谱法中的一种——近红外反射光谱分析法(near-infrared reflectance，缩写为NIR) 来筛选谷物了。自那以后，英国、澳大利亚、俄罗斯、阿根廷等国纷纷采用了NIR检测技术。菲尔·威廉斯博士(Phil Williams)目前在加拿大不列颠哥伦比亚省PDK 项目公司的PDK 谷物部门担任顾问一职，该公司是将NIR 技术应用到食品工业上的先行者。根据他的说法，世界上超过90% 的小麦都是利用NIR 技术筛选的。理论上说，NIR 技术可用于检测多种食品类型，其中就包括谷朊粉和大米蛋白浓缩剂。

不过，NIR 是否在成本上也具有优势，足以取代以定氮为基础的测量方法，目前还存在疑问。美国新泽西饲料实验室公司(New Jersey Feed Lab，位于新泽西州首府塔伦顿市)的总裁卡尔·舒尔策(Carl Schulze)声称，如果需要重复检测同一种类型的饲料，NIR 无疑是最佳选择。但购买和建立这样一套系统需要投入大量资金，还需要事先检测与受检产品类似的一系列标准样品，以使仪器定标。对于进行食品检测的独立实验室来说，这意味着这项替代技术也许并非十分可行。

迄今为止，宠物食品制造商和加工企业尚未决定采用何种方法。旧金山的一家饲料物流公司——威尔伯-埃利斯公司(Wilbur-Ellis)的副总裁罗恩·索尔特(Ron Salter)表示：“我们正着手建立一套饲料安全流程。”他补充说，公司将会调查饲料的制样和检测步骤。在这期间，以定氮为基础的方法可能仍然是蛋白检测技术的不二之选。

专题：三鹿奶粉事件