蛋白測量的“作弊”風波

早在2007年春天，美國就有數百只寵物貓狗突發疾病。政府官員追根溯源，發現這些寵物攝入了一種在塑料和肥料中常見的富含氮的化合物——三聚氰胺(melamine)。這種化合物在寵物的腎臟處結晶，導致腎衰竭。美國食品及藥品管理局(FDA)隨后宣布，這一化合物可能是生產廠商有意添加到谷朊粉(wheat gluten)和大米蛋白濃縮劑中的，目的在于接受檢測時夸大蛋白含量。因為濃縮劑中蛋白含量越豐盈，市場售價就越高。無論添加行為是否有意，三聚氰胺能躲過標準工業蛋白分析的“火眼金睛”，這一事實已經表明，有必要對這種一百年前就已誕生的古老測量方法進行重新評估。目前雖已有數個備選方案，但食品工業界仍未作出選擇。

傳統的食品蛋白測量技術，是根據19 世紀末丹麥啤酒釀造師約翰· 凱爾達爾(Johann Kjeldahl)的方法發展而來的，名為凱氏定氮法。在這項分析技術中，首先使用強酸作用于受檢樣品，分解其中的有機物質，讓氮元素以氨的形式釋放出來。根據氨的數量可以推算出有機樣品中氮元素的含量，進而計算出蛋白質的含量。美國馬薩諸塞州立大學阿姆赫斯特校區的食品科學家朱利安·麥克萊門茨(Julian McClements)表示：“這是一個久經考驗、相當精確的方法。”這種方法的可貴之處在于，它可用于多種產品和蛋白的測量。

杜馬斯燃燒定氮法是另外一種以定氮為基礎的測量方法，也是業界常用的技術之一。這種方法通過灼燒樣品釋放其中的氮元素。負責制定標準分析方法的美國官方分析化學師協會(Association of Analytical Communities，縮寫為AOAC)，已將凱氏定氮法和杜馬斯燃燒定氮法列為測量食品蛋白含量的標準方法。(在中國，凱氏定氮法也是食品蛋白測量的標準方法之一。)

定氮法雖然可靠，但未必完全反映真實情況。這些方法的出發點是，假設食品中的氮元素全部來源于組成蛋白質的氨基酸中的氮。如果受檢食品未曾摻雜添加劑，這一假設合情合理，因為食品中的其他主要組分——碳水化合物和脂肪——并不含有氮元素。不過，由于某些食品添加劑也含有氮，因此定氮法的測量結果并不是真實的蛋白含量。

由此可見，從理論上說，任何富含氮的化學物質都有可能使凱氏定氮法和杜馬斯燃燒定氮法的測量結果偏離真實的蛋白含量。在這樁寵物食品丑聞案中，三聚氰胺和氨基酸中的氮難以區分，被共同計入樣品蛋白質的總含氮量之中，從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， 如色譜法(laboratory chromatography)和紫外分光光度法(ultraviolet spectrophotometry)，但這些方法成本高昂，耗時不菲，而且需要從食品中提取蛋白再進行測量。此外，針對不同類型的食品，蛋白的提取步驟也有差異。在麥克萊門茨看來，快速分析食品蛋白的“最好方法”或許是紅外光譜法(infrared spectroscopy)。這種方法的原理是，蛋白質中的肽鍵(peptide bond)在紅外線波段存在獨特的吸收光譜。該方法首先要用紅外光譜儀掃描受檢化合物的標準樣品，完成為紅外光譜儀定標的過程，然后再掃描受檢樣品。如果得到的光譜圖中出現了不屬于該蛋白的尖峰信號，就意味著樣品可能存在污染，然后可以用其他檢測方法鑒別是何物質。但如果研究者想檢測的并非某種特定化合物，無法為紅外光譜儀定標，那么紅外光譜法也就沒有用武之地了。

大約30 年前，加拿大谷物委員會(Canadian Grain Commission)就開始采用紅外光譜法中的一種——近紅外反射光譜分析法(near-infrared reflectance，縮寫為NIR) 來篩選谷物了。自那以后，英國、澳大利亞、俄羅斯、阿根廷等國紛紛采用了NIR檢測技術。菲爾·威廉斯博士(Phil Williams)目前在加拿大不列顛哥倫比亞省PDK 項目公司的PDK 谷物部門擔任顧問一職，該公司是將NIR 技術應用到食品工業上的先行者。根據他的說法，世界上超過90% 的小麥都是利用NIR 技術篩選的。理論上說，NIR 技術可用于檢測多種食品類型，其中就包括谷朊粉和大米蛋白濃縮劑。

不過，NIR 是否在成本上也具有優勢，足以取代以定氮為基礎的測量方法，目前還存在疑問。美國新澤西飼料實驗室公司(New Jersey Feed Lab，位于新澤西州首府塔倫頓市)的總裁卡爾·舒爾策(Carl Schulze)聲稱，如果需要重復檢測同一種類型的飼料，NIR 無疑是最佳選擇。但購買和建立這樣一套系統需要投入大量資金，還需要事先檢測與受檢產品類似的一系列標準樣品，以使儀器定標。對于進行食品檢測的獨立實驗室來說，這意味著這項替代技術也許并非十分可行。

迄今為止，寵物食品制造商和加工企業尚未決定采用何種方法。舊金山的一家飼料物流公司——威爾伯-埃利斯公司(Wilbur-Ellis)的副總裁羅恩·索爾特(Ron Salter)表示：“我們正著手建立一套飼料安全流程。”他補充說，公司將會調查飼料的制樣和檢測步驟。在這期間，以定氮為基礎的方法可能仍然是蛋白檢測技術的不二之選。