德國elementar / 2024年七月份電子報–啤酒釀造中的高精度氮和蛋白質含量分析

目的

相關液體和固體中的蛋白質含量對啤酒釀造過程的多個階段都會產生影響，並最終影響啤酒中總蛋白質的含量。啤酒中的蛋白質含量與啤酒很多關鍵屬性有關，最重要的就是口感以及泡沫的豐富度和持久性。如果啤酒廠家有能力測定啤酒糖化醪中穀物、麥芽汁、澄清劑、麥糟以及啤酒中的蛋白質含量，就能夠有效提升產品品質和盈利能力。因此，粗蛋白分析方法需要能夠對種類繁多的樣品進行準確的分析。

對於食品和農產品中蛋白質含量的測定，通常是分析樣品中的氮含量，然後乘以相應的係數，在很多國際標準中也都做了規定，包括美國釀造化學家學會（ASBC）、美國官方分析化學師協會（AOAC）、以及歐洲啤酒釀造協會（EBC）標準。杜馬斯 (Dumas)燃燒法為測定多種樣品中的總氮含量提供了一種可靠且非基質依賴的方式。

這種方式具有很高的成本效益，只需對樣品進行高溫燃燒，然後對燃燒產生的氣體進行分離和檢測，無需加入有毒或腐蝕性溶液。一般幾分鐘即可完成測定，幾乎不需要樣品製備。杜馬斯燃燒法適用於釀酒過程各個階段頻繁的蛋白質監測，為所需的任何調整及時提供測定結果，從而有效保證產品具有預期口感和質感。

儀器

Elementar擁有110多年元素分析儀和50多年專業氮/蛋白質分析儀製造經驗，2015年又推出了rapid MAX Nexceed快速定氮儀，該產品兼具高通量和易操作的特點，即使在低濃度或樣品難處理的情況下，仍可以提供可靠的測定結果。90位全自動進樣器配備不銹鋼坩堝，最多可容納5ml液體或5克固體樣品。

因採用易用軟體和靈活的全自動進樣器，分析過程中如果有的樣品因為時間緊迫需要臨時加進去，可以隨時上樣，輕鬆將其添加到任意進樣器位置，無需重排之前載入的樣品。坩堝由一個帶有氧氣入口的智慧機械臂送入燃燒爐。通過直接在樣品上方給送氧氣，減少了完全燃燒所需的氧氣量，因而成為保證每種樣品成本最低的主要原因。我們的EAS REGAINER®和EAS REDUCTOR®專利技術。

還可進一步降低測定成本。該系統利用無毒、無金屬的方式，結合過量氧氣，重新生成能將燃燒產生的氧化氮還原為氮氣的金屬，從而獲得可靠的檢測結果。除了節約費用外，該方式還可利用氬氣代替氦氣作為載氣。

因為rapid MAX N exceed可以測定高達1克的有機材料，所以樣品可以是非均質的，如碾磨過的麥芽或麥糟，都可提供準確、可重複的結果。借助強大的三階氣體乾燥系統，分析達數克的麥芽汁、糖漿或啤酒等水性溶液，對該儀器而言可謂是易如反掌。此外，Elementar獨特的直立式坩堝可用於液體或固體樣品的測定，無需任何化學製劑或添加材料，如樣品襯墊或減震器。

國際標準

目前，已有很多國際標準對啤酒釀造過程中的蛋白質測定準確度作出了明確規定。“利用燃燒法測定啤酒、麥芽汁和釀造穀物中的氮、蛋白質總含量”，AOAC 997.09-2008，還包括麥芽和其它釀造產品的樣品結果。

對啤酒的精確度規定為RSD低於0.75%或RSD低於0.002%（20mg/L），麥芽的樣品資料RSD為2.2%。“ 一般燃燒法測定穀物和油籽中的粗蛋白質”，AOAC 992.23，規定在10次連續測定中RSD低於2%。EBC分別對大麥（3.3）、麥芽（4.3）、麥芽汁（8.9）和啤酒（9.9）制定了單獨標準。每種方法都有凱氏定氮法和杜馬斯定氮法兩種版本。舉例而言，“啤酒中的總氮含量：杜馬斯燃燒法”，EBC9.9.2，規定標準RSD為2%。最後是食品 - 根據杜馬斯原則，通過燃燒測定總氮含量並計算粗蛋白質含量 - 第2部分：“糧食、豆類以及精製穀物製品”，DIN EN ISO16634-2，規定兩次樣品測定之間的最大差值低於0.1%N。

對於採用杜馬斯方法測定食品和飲料中蛋白質含量的國際標準，以上僅列舉了幾個例子。

分析

為了展示rapid MAX N exceed在測定啤酒和釀造產品中的適用性，我們在此提供4組不同的資料。從原麥開始，對四種不同的穀物粉（表示啤酒糖化醪的多樣性），重複進行10次分析，每個分析樣品為500mg。計算兩次連續分析間的平均偏差（diff.N）和相對標準差（RSD），並與國際標準OAC 992.23（RSD < 2%）和ISO16634-2（diff. N < 0.1%）進行比較。

其結果如下表1所示。隨後，對三種類型的麥芽進行了分析，並且與AOAC 997.09-2008中的樣品資料進行比較。每種樣品都做了5次測定，每次分析樣品為500mg。其結果如下表2所示。最後，使用rapid MAX N exceed對6種麥芽汁樣品和6種不同的啤酒樣品進行分析。為了避免起沫和去除CO₂，在分析前將啤酒過濾兩次。將樣品放入標準不銹鋼坩堝進行測定。

直立式坩堝尤其適用於液體樣品。對於所有樣品，每次測定的樣品為2.5ml。每種麥芽汁樣品測定4次，啤酒樣品分析10次。平均氮含量以及絕對標準差（SD）如下所示，且按照國際EBC標準8.9.2和9.9.2與最大可接受標準差進行對比。結果如下表3和表4所示。

表1. 4種不同類型穀物粉測定結果。Diff.N是兩次連續測定結果的平均差。

表3. 2種不同麥芽汁和6種不同啤酒的測定結果。AOAC 997.09要求的標準為20 mg/l N SD

表4. 6種不同啤酒的測定結果。AOAC 997.09要求的標準為20 mg/l N SD。

總結

Elementar rapid MAX N exceed快速總氮分析儀能夠對釀酒過程中各階段成分進行分析，而且其準確度遠高於目前所適用的各種標準。從原料到麥芽、麥芽汁直至最終產品，rapid MAX N exceed所做的測定具有連續一致的精確度，至少是標準要求的兩倍，通常高達10倍。

rapid MAX N exceed所採用的坩堝樣品處理技術，使其可以在液態和固態樣品之間無縫切換，而無需添加任何化學藥劑或耗材。這種直立式坩堝便於處理液態或質量較輕的粉末狀試樣，且不用擔心試樣損失。該設備還可以測定質量較高的樣品，這意味著非均質樣品幾乎不需要事先處理，即可以進行分析。新型EASREGAINER®技術和EAS REDUCTOR® 技術為儀器的超長執行時間和較低的分析成本提供了有力保障。

由於採用90位全自動進樣器，rapid MAX N exceed可在無人看守的情況下安全靠地自動分析，甚至可整夜工作，因而提高了實驗室的分析樣品量和工作效率。三爐式燃燒系統可確保試樣完全燃燒，無需逐樣校正，即可實現對所有樣品類型分析的一致性。對於啤酒廠和啤酒行業的所有氮/蛋白質分析而言，rapid MAX N exceed快速總氮分析儀都是一款強大、精準且易用的儀器。

資料來源:elementar官網