三聚氰胺与凯氏定氮法
2008年09月19日 上午 12:51 火星蜥蜴
受胡戈戈同学指使，蜥蜴我转载一篇自己的文章，主要讲的是三聚氰胺造假的原理，权当作为科普扯淡文。希望各位看官看后会觉得有用，甚为荣幸。不正之处，请多指教：
来自：http://www.hengcuo.net/articles/the-guilty-of-melamine.html（可自由转载，不过请注明原作者与超链接出处）
话说三鹿奶粉添加三聚氰胺，致使吃了三鹿奶粉的祖国骨朵出现早那个啥现象，离美好的青春期还差十万八千里，却得上了肾结石。纷繁丑剧远未冷却，又爆出其他22家乳制品及相关产品企业也有相同违法行为，其中伊利、蒙牛、雅士利等知名企业竟也赫然于黑名单之上！真是他妈的相当之伪和谐！关于法律、道德、制度、良知的审问，咱不想多说，这种事情，蜥蜴我素质不高，只有骂人的话。火星蜥蜴我打算从较为科学的角度来扯扯这事情，别说我装逼，我的实验也是经常要测定蛋白质。
1.凯氏定氮法
这些不法企业或者是这些企业指定的不法份子为啥要添加三聚氰胺捏？为了伪造乳制品中的蛋白质含量。如何伪造捏？他们钻了检测方法的漏洞。检测蛋白质用的啥方法？凯氏定氮法。这是个啥方法？三聚氰胺又是如何化妆成蛋白质的？请瞧以下分解：
蛋白质是由不同氨基酸的不同组合形成的一大类有机物的总称，因为总类超级多，分子量超级大，所以要直接检测蛋白质的含量是不现实的的。组成蛋白质的氨基酸是一种含氮有机物，常见的20种氨基酸中有14种仅含有一个氮原子，氮元素含量与蛋白质含量有一定的线性关系。所以咱们可以通过测定氮元素的含量来间接推出蛋白质的含量。
食品中蛋白质含量的现行国家标准和国际通行测定方法是经典凯氏定氮法：现将待测样本分解，通过一系列复杂的化学反应将蛋白质中的氮元素转化为传说中男生宿舍厕所里常闻得到的氨气，然后再设法测定氨气的含量。最后通过简单的数学演算，即可反推得出蛋白质的含量。
2.如何伪装成蛋白质？
凯氏定氮法有一个优点，不用将氮元素转移到最高价态(+5)，而只是次高价态(+3)，所以可以避免硝酸、亚硝酸及相关无机化合物的影响。但这个方法也有一个缺点：除了蛋白质，还有其他一些含氮有机物通过同样方法处理后也可以得到氨气，因此可以伪装成蛋白质。其实在这事儿之前，我只听说过一次三聚氰胺这种物质，对其性质知之甚少。若问我什么物质可以伪装成蛋白质，我第一反应是尿素。是滴，就是地球人小便中的主要成分，莫说通过化学方法分解了，只要嘘嘘后不冲厕所，一个炎热暑假的午后就可以让您的卫生间弥漫氨气的味道。那为啥不用尿素来伪造蛋白质含量捏？
3.为啥钟情于三聚氰胺？为啥要打扮成蛋白质？
如本文配图，即为三聚氰胺的结构式，这个小小的分子里竟有6个氮原子。三聚氰胺的分子量为126.12，氮元素占到了66.6%。咱们再来瞧瞧尿素，尿素的化学式为CN2H4O，分子量为60.05，氮元素含量为46.6%，嘿嘿，低于三聚氰胺。这就是说用尿素来造假比较划不来。其他可用于蛋白质造假的有机物还有肼，其氮元素含量高达86.1%，为啥不用肼来造假捏？因为肼在常温下呈液态，况且是管制物品（因为是火箭燃料，属于国防物资），不易取得，成本较高。
事实上，即使是尿素的氮含量也远远高于蛋白质的氮含量，这也是不法分子要掺假的根本原因。
4.为啥三聚氰胺有毒？
其实我也不知道三聚氰胺是怎么让小盆友肾结石的，这要去问问病理学专家。不过我可以大概推测一下：三聚氰胺是由三个氰胺聚合而成。氰胺和氰化钾都是氰酸盐，氰化钾是啥玩意儿，大家不会不知道吧~虽然从氰化钾到三聚氰胺，其间的化学性质肯定会有变化，但是我相信仍具有相当的毒性。开一个比较高科技的玩笑：不要以为你把碳氮叁键拆一个下来我就认不出你来了！哈哈哈~
5.有啥更为有效的蛋白质检测方法？
火星蜥蜴我认为是有地，俺目前实验中采用的蛋白质测定方法就有能防止造假的潜力，如下：
Folin法：前面说到了，蛋白质由各种氨基酸缩合而成，每种氨基酸又有不同的物理和化学性质。蛋白质中通常都含有一定比例的酪氨酸、色氨酸和半胱氨酸，这三种氨基酸能与铜元素发生反应生成蓝色物质，咱们可以通过蓝色的深浅来判断这三种氨基酸的含量，进而推导出蛋白质的含量。
280nm紫外吸光法：这是一种相当简单方便的方法：前面说到的酪氨酸、色氨酸，它们分子结构中的一个特殊部位会吸收波长为280纳米的紫外光，咱们可以测定紫外光被吸收的程度来确定酪氨酸、色氨酸的含量，进而推导出蛋白质的含量。
大家可以看到，在上面两种方法中，三聚氰胺和尿素之属根本没有可乘之机。至于为啥不采用这两种方法，估计还得问问食品科学和工业方面的砖家吧，俺只是搞环保的，不太明白其中缘由，估计是准确度方面的关系。
6.高科技总结
俗话说得好：科学始于问题，又终于问题。俺们搞清楚了三鹿败坏份子背后这么多的科学问题，可是又跑出来一个新的问题：为啥非得用有漏洞的方法测定蛋白质捏？然后俺们又得进一步的去研究，这就是进步的动力。俺持罕见的乐观态度，我相信我朝会从这次事件中吸取教训的。
不妥之处，敬请指正！
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15 条流言已经 点击这里添加流言
1. Denis | 2008-09-19 at 09:50
灰常专业，为蜥蜴鼓掌！
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火星蜥蜴 在九月 19th, 2008回复:
老大您过奖鸟~
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2. 木有名字 | 2008-09-19 at 09:53
我貌似看出了一个问题：
在“为啥钟情于三聚氰胺？”中提到“三聚氰胺的分子量为126.12，氮元素占到了66.6%。咱们再来瞧瞧尿素，尿素的化学式为CN2H4O，分子量为60.05，氮元素含量为46.6%，嘿嘿，低于三聚氰胺。”
但是，在国内，三聚氰胺出厂价大多在11000元每吨，而尿素的价格在1780元每吨。（以上价格来自互联网，可能不准确）也就是说三聚氰胺比尿素要贵好多。奸商门不会为了多出20%的氮含量而付出5倍的价格。
之所以检出的是三聚氰胺而不是尿素，是由于”奶粉的生产过程就是将鲜奶放在封闭的环境高温环境下，然后采取喷雾的方式直接转化成粉状就成了奶粉，而尿素在高温下会产生变化，生成三聚氰氨。”(引号部分引用了不许联想留言中“hy”同学的观点)
个人观点，如有雷同，纯属我抄袭别人的。
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3. forcey | 2008-09-19 at 10:45
我看到的问题：
- 添加三聚氰胺而不是尿素的主要原因貌似是因为三聚氰胺几乎没有味道，很难发现；
- 三聚氰胺的毒性还不是很清楚，但它和氰酸盐的毒性基本上完全无关…
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4. 老时 | 2008-09-19 at 12:06
太专业了，看不懂啊
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5. sans | 2008-09-19 at 12:16
维基百科的解释是
“对于三聚氰胺形成肾结石的机理并不是很清楚，初步研究认为由于加工过程中的某些原因使得三聚氰胺中常常混有三聚氰酸，两者紧密结合形成不溶于水的网格结构。摄入人体后由于胃酸的作用三聚氰胺和三聚氰酸相互解离并被分别通过小肠吸收进入血液循环并最终进入肾脏。在肾细胞中两者再次结合沉积从而形成肾结石，堵塞肾小管，最终造成肾衰竭。由于三聚氰胺结石微溶于水，对于成年人，由于经常喝水使得结石不容易形成。但对于哺乳期的婴儿，由于喝水很少并且相比成年人肾脏狭小，造成更容易形成结石”
http://zh.wikipedia.org/wiki/三聚氰胺
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6. Yacca | 2008-09-19 at 12:17
我只知道,三聚氰胺是对人体不利的 放倒食品里就是无良
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7. Alan | 2008-09-19 at 13:54
幸亏我想过养虾养猪没想过养奶牛。。。幸亏我只用谷歌不用百度。。。幸亏我只看维基不看百度知道。。。幸亏我当时以为是上火而停止喝三鹿奶粉。。。
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8. kill | 2008-09-19 at 15:42
收人钱财，要人性命。比希特勒的毒气室还狠，叫你们花钱毒死你们的后代
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9. realone | 2008-09-19 at 15:58
不是检测方法的问题，雀巢用的也是凯氏定氮方法检测。人家为啥就没有检测到呢?
其实通过添加三氯乙酸就能把非蛋白氮检测出来。国外很早就有这种检测方法，只是觉得没必要，所以没有推广开来。因为他们认为没有人会给食品中添加垃圾，这不等于是自绝于人民么。
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火星蜥蜴 在九月 19th, 2008回复:
同学您可能没明白我的意思：凯氏定氮法的确有缺陷，才有了造假行为。凯氏定氮法所得数据本身只能反映蛋白质含量，而这种数据有可能是非蛋白质物质引起的。三聚氰胺的含量要用另外的方法检测，比如说气相色谱法。您说的“雀巢没有检测到三聚氰胺”，不是用凯氏定氮法得出的结果，不能把凯氏定氮法和三聚氰胺搞混淆了。另外，检测非蛋白氮的国标方法（也就是您说的三氯乙酸沉降法）今年七月才开始实施，完全没来得及推广~
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10. rainbow | 2008-09-19 at 23:09
三聚氰胺毒性那一段不对的……三个氰胺聚合之后，三个C和三个N形成的是稳定的离域pi键，类似苯环，这个的稳定性比氰化钾中的CN三键稳定不知道多少，而且氰化钾的毒性来自于CN三键的超强的络合能力，而导致血液无法携带氧气，要知道连黄金都能被HCN络合……
至于三聚氰胺的毒性，应该是因为分子小，可以被人体吸收，却不能消化，加之不溶于水，于是容易在肾脏中达到较高浓度而沉积下来形成结石吧(这点是猜的，但是从理论上能说通)
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11. zz | 2008-09-22 at 15:29
呵呵，不错，长了知识，化工原料往牛奶里倒，强，我是不敢再喝了，看来，所有的奶都逃不了，不管是不是液态的，我靠！
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12. LJ | 2008-09-23 at 22:19
同意十楼的.
似乎三聚氰胺本身没有毒性,但易在肾脏中沉积下来形成结石,婴儿肾脏太娇嫩可能反映明显,不然我们的成人奶粉中也一直有这个东西,则么没有明显的现象捏??
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13. 放开 | 2008-09-28 at 14:12
蛋白质含量,三聚氰胺含量是牛奶中要检测的其中的两个参数,不能把两个参数的检测方法混淆.
据中国工程院院士、中国疾控中心营养与食品安全所陈君实介绍，制定食品标准的一个原则是，一种化学物质无论是否有毒有害，只要允许添加到食品中，就必须要有一个标准，要进行检测；只要不允许添加到食品中，就不设立标准，也不进行日常检测。按照我国现行法律法规规定，三聚氰胺是一种非食品用化学物质，绝不允许添加在食品中，不但我国没有相关标准，在世界各国都没有这个标准。对此，陈君实进一步表示，如果有标准的话，就意味着企业和政府部门必须检测企业生产的食品中是否含有三聚氰胺，那么我们还有数万种不允许添加在食品中的化学物质，都要定一个标准，都要检测——这是不可能的，根本查不过来。
凯氏定氮法被确定为食品中蛋白质含量的检测方法并没错,Folin法是一种粗略方法,只能在精度要求不高的情况下使用一下,是不能用于食品检测的,出了个三鹿奶事件,国家增加一个检测三聚氰胺这个参数是很科学的,牛奶要检的参数有三十多个,想用一种方法把他们都检测出来,行吗?要是一个方法能解决所有的问题那我们还学化学干吗?
凯氏定氮法的确存在一个易倒吸的问题,不能检测三聚氰胺不是凯氏定氮法的问题.
凯氏定氮法存在的易倒吸的问题已被彻底解决.请在互联网上搜索”简单定氮装置”或”凯氏氮量测定的简易蒸馏装置”
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