一种蛋白粉的电化学指纹图谱检测方法与流程

本发明属于蛋白粉质量鉴别技术领域，特别涉及一种蛋白粉的电化学指纹图谱检测方法。

背景技术：

蛋白质是人体不可或缺的一种物质，离开了蛋白质生命将无法维持，各种形式的生命活动都离不开蛋白质的参与。蛋白质存在于机体中的各个组成部分和每个细胞中。蛋白质占人体中蛋白质的含量为17%~21%，即一个体重为80kg的成年人体内大约含有蛋白质12.8~16kg。人体内含有多种蛋白质，不同种类的蛋白质拥有不同的性质和功能，相同的是由20多种氨基酸组成的，只是氨基酸的排列方式不同。蛋白质主要有：构成组织和修补组织，增强人体抵抗力，提供必需能量，维持体内渗透压平衡等功能。所以蛋白粉是一种营养素增补剂，可以改善人体健康状况。对蛋白质摄入不足的人群尤其适用。蛋白粉最开始运用在运动员身上，用来控制运动员的体重和加强运动员的跳跃能力等。运动员服用后发现效果特别明显，实用起来方便，备受关注，一时成为风靡之物。随着经济的不断发展，蛋白粉作为一种新型的营养保健品逐步走进家家户户，可以使人保持体能和活力，改善人体体质，有助于体弱多病、术后患者、老年人等补充高蛋白、高营养品的补充，对提升免疫力，修复损害肌体系统，增强生命力有很大的作用。

目前，市售蛋白粉国内外品牌众多，价格差别较大，购买渠道有药店、商场、网络电商等多样化的趋势，如何确保蛋白粉品质，确保品牌货真价实，如何快速鉴别蛋白粉真伪，为食品药品检测工作提供重要技术支撑，已成为目前检测机构面临的主要任务。当前，品牌蛋白粉检测首先有感官鉴别法，根据观察外包装和品尝等感官方法鉴别，易受人为主要因素的影响。其次是物理和化学检测方法，如：《gb5009.5-2016食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中采用的凯氏定氮法，主要是针对蛋白粉中蛋白质的氮含量进行测定，确定蛋白粉中蛋白质的含量。以含量的高低做为蛋白粉质量的评价标准。但对于市售品牌蛋白粉是否为正品，是否存在以次充好，用低价皮革水解蛋白、植物蛋白替代优质乳清蛋白进行鉴别，就要用到毛细管电泳和近红外光谱法，但是该方法初始安装费用及仪器购买费用比较高，检测费用高。因此，急需一种利用电化学指纹图谱鉴别蛋白质真伪的方法，该方法样品处理简单，检测成本低，检测结果可靠。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供了一种蛋白粉的电化学指纹图谱检测方法，用于解决背景技术中所提出的技术问题。

为了达到上述的目的，本发明采用以下的技术方案：

一种蛋白粉的电化学指纹图谱检测方法，包括以下步骤：

a、建立蛋白粉化学成分的电化学指纹图谱：

ⅰ、将同一品牌同一种蛋白粉不同批次的蛋白粉作为标准样品，在60-80℃条件下，干燥1-6h，然后自然冷却；

ⅱ、准确称取0.2-1.2g干燥冷却后的蛋白粉并置于消解罐中，并向其中加入混合溶液，再向混合溶液中加入非离子表面活性剂和复合酶，然后将消解罐置于微波消解仪中进行消解，采用功率1200w，进行第一次升温，2min内升温至25-35℃，并在温度为35℃的条件下驻留2min；进行第二次升温，1min内由35-50℃，并在温度为50℃的条件下驻留30-40min；

ⅲ、将消解罐从微波消解仪中取出，并将消解罐中的混合液体转至带有磁力搅拌器的恒温水浴杯中，相继加入12ml浓度为0.080mol/l的硫酸锰溶液、8ml浓度为4mol/l的硫酸溶液和5ml浓度为1mol/l的丙酮溶液作为反应底液；

ⅳ、开启磁力搅拌器，调节转速为450-600r/min，在另一个恒温水浴杯中加入10ml浓度为0.40mol/l的溴酸钾溶液，在37℃的温度下恒温静置10min后，将溴酸钾溶液倒入反应底液；

ⅴ、用电化学工作站记录电压-时间曲线，以绘制出蛋白粉的电化学指纹图谱；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的前处理条件，得出检测样品的图谱，将两者的指纹图谱用直接观察并且以origin软件分析作为定性依据；

c、重现性考察：

取待检测的蛋白粉样品，测定其图谱，测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％，表明所述方法具有很好的重现性；

进一步，所述指纹图谱法包括如下步骤：

a-1、标准样品选择：

同一产地同一品牌的蛋白粉，以4-8个批次为标准样品；

a-2、电化学指纹图谱法分析条件：

检测仪器：瑞士万通204n型电化学工作站，transform800微波消解仪、hh-501型超级恒温水浴锅，85-2a型数显恒温磁力搅拌器，213型金属铂电极和217型甘汞电极；

a-3、电化学指纹图谱信息参数分析：

用origin软件绘制e-t曲线，即获得蛋白粉电化学指纹图谱以及其特征参数；

其中，图谱参数包括：

诱导时间(s)：从加入试剂到振荡发生的时间；

振荡寿命(s)：振荡开始到振荡结束的时间；

最大振幅(v)：振荡过程中相邻电位正峰和负峰之间的最大差值；

振荡周期(s)：振荡过程中出现相邻峰的时间；

最高电位(v)；振荡曲线的电位最高值；

最低电位(v)；振荡曲线的电位最低值；

平衡电位(v)；体系达到热力学平衡时的电位；

测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的条件检测，得出检测样品的指纹图谱，将两者的指纹图谱直接观察并且以origin软件分析作为定性依据，如果两者的图谱特征参数的rsd＜10％，可认为是同一产品，若rsd＞10％则认为是非同一产品；

c、重现性考察：

取6份待测蛋白粉样品，测定其图谱并进行考察。

优选的，所述表面活性剂选用椰油基葡糖苷或鲸蜡硬脂基葡糖苷，且表面活性剂的加入量为混合溶液总质量的3-5%。

优选的，所述复合酶的加入量为3000-8000u/g蛋白粉，且复合酶由木瓜蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、氨肽酶和二肽酶按照质量比2:2:1:1混合而成。

优选的，所述混合溶液由0.1mol/l氯化铵与0.1mol/l氨水按2：1比例混合搅拌制成。

采用上述的技术方案，本发明达到的有益效果是：

本发明的有益效果：虽然不同品牌的蛋白粉的蛋白质种类，配方和制作工艺的不同，造成其化学成分不同，但是单纯的蛋白质化学性质稳定，直接作为振荡反应的底物，不参与振荡反应，无法获得具有振荡曲线的电化学指纹图谱，本发明将蛋白粉干燥后，通过微波辅助、表面活性剂复合酶、混合溶液和硫酸溶液的混合使用，不仅能提高蛋白粉的酶解效率（混合液能使复合酶保持较高的活性，保证蛋白粉的充分酶解，硫酸的使用能进一步将未充分分解的蛋白粉进一步地分解），而且还能把蛋白质酶解后生成的多肽进一步分解成氨基酸，即使得蛋白粉被最大限度地分解为氨基酸，减小了在检测过程中，由于具有还原性多肽的存在，而对检测结果造成干扰现象的发生，提高了检测的准确度。在h⁺、bro3^-、mn²⁺和ch3coch3组成的b-z电化学振荡体系混合，在恒温下测试电势的变化，根据电化学指纹图谱的提取特征参数，获得丰富的信息，利用相似系统理论，将待鉴样本与标准样本进行比较，根据整体相似度鉴别待鉴样本的品种与真伪。再者，由于各种品牌的蛋白粉成分品质各不相图，分解后形成独特的氨基酸比例，作为整体参与到振荡反应中，表现为电位-时间曲线的形状不同，即得到特性的电化学指纹图谱。样品处理简单，检测成本低，鉴定全面，操作简单方便，结构准确可靠。本发明对蛋白粉所用成分做成的指纹图谱具有方法重现性好、操作时间短以及经济等优点，能够为各种品牌蛋白粉品质的鉴别提供可靠信息，适于在蛋白粉鉴别领域推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为待鉴定样品1的电化学指纹图谱；

图2为待鉴定样品2的电化学指纹图谱；

图3为汤臣倍健牌蛋白粉电化学指纹谱图；

图4为康恩贝牌蛋白粉电化学指纹谱图；

图5为千林牌蛋白粉电化学指纹谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有点更加清楚，下面以汤臣倍健牌蛋白粉、千林牌蛋白粉、康恩贝牌蛋白粉和待鉴别蛋白粉1、2为例来说明利用该电化学指纹图谱鉴别蛋白粉品牌及真假。在相同的实验条件下，每个品牌蛋白粉测定5个样本。

实施例1：

一种蛋白粉的电化学指纹图谱检测方法，包括以下步骤：

a、建立蛋白粉化学成分的电化学指纹图谱：

ⅰ、将同一品牌同一种蛋白粉不同批次的蛋白粉作为标准样品，在60℃条件下，干燥1h，然后自然冷却；

ⅱ、准确称取0.2g干燥冷却后的蛋白粉并置于消解罐中，并向其中加入混合溶液，再向混合溶液中加入非离子表面活性剂和复合酶，然后将消解罐置于微波消解仪中进行消解，采用功率1200w，进行第一次升温，2min内升温至25℃，并在温度为35℃的条件下驻留2min；进行第二次升温，1min内由35℃，并在温度为50℃的条件下驻留30min；

ⅲ、将消解罐从微波消解仪中取出，并将消解罐中的混合液体转至带有磁力搅拌器的恒温水浴杯中，相继加入12ml浓度为0.080mol/l的硫酸锰溶液、8ml浓度为4mol/l的硫酸溶液和5ml浓度为1mol/l的丙酮溶液作为反应底液；

ⅳ、开启磁力搅拌器，调节转速为450r/min，在另一个恒温水浴杯中加入10ml浓度为0.40mol/l的溴酸钾溶液，在37℃的温度下恒温静置10min后，将溴酸钾溶液倒入反应底液；

ⅴ、用电化学工作站记录电压-时间曲线，以绘制出蛋白粉的电化学指纹图谱；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的前处理条件，得出检测样品的图谱，将两者的指纹图谱用直接观察并且以origin软件分析作为定性依据；

c、重现性考察：

取待检测的蛋白粉样品，测定其图谱，测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％，表明所述方法具有很好的重现性；

进一步，所述电化学指纹图谱法包括如下步骤：

a-1、标准样品选择：

同一产地同一品牌的蛋白粉，以4-8个批次为标准样品；

a-2、电化学指纹法图谱分析条件：

检测仪器：瑞士万通204n型电化学工作站，transform800微波消解仪、hh-501型超级恒温水浴锅，85-2a型数显恒温磁力搅拌器，213型金属铂电极和217型甘汞电极；

a-3、电化学指纹图谱信息参数分析：

用origin软件绘制电压-时间（e-t）曲线，即获得蛋白粉电化学指纹图谱以及其特征参数；

其中，图谱参数包括：

诱导时间(s)：从加入试剂到振荡发生的时间；

振荡寿命(s)：振荡开始到振荡结束的时间；

最大振幅(v)：振荡过程中相邻电位正峰和负峰之间的最大差值；

振荡周期(s)：振荡过程中出现相邻峰的时间；

最高电位(v)；振荡曲线的电位最高值；

最低电位(v)；振荡曲线的电位最低值；

平衡电位(v)；体系达到热力学平衡时的电位；

测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的条件检测，得出检测样品的指纹图谱，将两者的指纹图谱直接观察并且以origin软件分析作为定性依据，如果两者的图谱特征参数的rsd＜10％，可认为是同一产品，若rsd＞10％则认为是非同一产品；

c、重现性考察：

取6份待测蛋白粉样品，测定其图谱并进行考察。

表面活性剂选用椰油基葡糖苷或鲸蜡硬脂基葡糖苷，且表面活性剂的加入量为混合溶液总质量的3%。

复合酶的加入量为3000u/g蛋白粉，且复合酶由木瓜蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、氨肽酶和二肽酶按照质量比2:2:1:1混合而成。

实施例2：

一种蛋白粉的电化学指纹图谱检测方法，包括以下步骤：

a、建立蛋白粉化学成分的电化学指纹图谱：

ⅰ、将同一品牌同一种蛋白粉不同批次的蛋白粉作为标准样品，在70℃条件下，干燥4h，然后自然冷却；

ⅱ、准确称取0.8g干燥冷却后的蛋白粉并置于消解罐中，并向其中加入混合溶液，再向混合溶液中加入非离子表面活性剂和复合酶，然后将消解罐置于微波消解仪中进行消解，采用功率1200w，进行第一次升温，2min内升温至30℃，并在温度为35℃的条件下驻留2min；进行第二次升温，1min内由45℃，并在温度为50℃的条件下驻留35min；

ⅲ、将消解罐从微波消解仪中取出，并将消解罐中的混合液体转至带有磁力搅拌器的恒温水浴杯中，相继加入12ml浓度为0.080mol/l的硫酸锰溶液、8ml浓度为4mol/l的硫酸溶液和5ml浓度为1mol/l的丙酮溶液作为反应底液；

ⅳ、开启磁力搅拌器，调节转速为550r/min，在另一个恒温水浴杯中加入10ml浓度为0.40mol/l的溴酸钾溶液，在37℃的温度下恒温静置10min后，将溴酸钾溶液倒入反应底液；

ⅴ、用电化学工作站记录电压-时间曲线，以绘制出蛋白粉的电化学指纹图谱；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的前处理条件，得出检测样品的图谱，将两者的指纹图谱用直接观察并且以origin软件分析作为定性依据；

c、重现性考察：

取待检测的蛋白粉样品，测定其图谱，测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％，表明所述方法具有很好的重现性；

进一步，所述电化学指纹图谱法包括如下步骤：

a-1、标准样品选择：

同一产地同一品牌的蛋白粉，以4-8个批次为标准样品；

a-2、电化学指纹法图谱分析条件：

检测仪器：瑞士万通204n型电化学工作站，transform800微波消解仪、hh-501型超级恒温水浴锅，85-2a型数显恒温磁力搅拌器，213型金属铂电极和217型甘汞电极；

a-3、电化学指纹图谱信息参数分析：

用origin软件绘制e-t曲线，即获得蛋白粉电化学指纹图谱以及其特征参数；

其中，图谱参数包括：

诱导时间(s)：从加入试剂到振荡发生的时间；

振荡寿命(s)：振荡开始到振荡结束的时间；

最大振幅(v)：振荡过程中相邻电位正峰和负峰之间的最大差值；

振荡周期(s)：振荡过程中出现相邻峰的时间；

最高电位(v)；振荡曲线的电位最高值；

最低电位(v)；振荡曲线的电位最低值；

平衡电位(v)；体系达到热力学平衡时的电位；

测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的条件检测，得出检测样品的指纹图谱，将两者的指纹图谱直接观察并且以origin软件分析作为定性依据，如果两者的图谱特征参数的rsd＜10％，可认为是同一产品，若rsd＞10％则认为是非同一产品；

c、重现性考察：

取6份待测蛋白粉样品，测定其图谱并进行考察。

优选的，所述表面活性剂选用椰油基葡糖苷或鲸蜡硬脂基葡糖苷，且表面活性剂的加入量为混合溶液总质量的4%。

复合酶的加入量为5000u/g蛋白粉，且复合酶由木瓜蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、氨肽酶和二肽酶按照质量比2:2:1:1混合而成。

实施例3：

一种蛋白粉的电化学指纹图谱检测方法，包括以下步骤：

a、建立蛋白粉化学成分的电化学指纹图谱：

ⅰ、将同一品牌同一种蛋白粉不同批次的蛋白粉作为标准样品，在80℃条件下，干燥6h，然后自然冷却；

ⅱ、准确称取1.2g干燥冷却后的蛋白粉并置于消解罐中，并向其中加入混合溶液，再向混合溶液中加入非离子表面活性剂和复合酶，然后将消解罐置于微波消解仪中进行消解，采用功率1200w，进行第一次升温，2min内升温至35℃，并在温度为35℃的条件下驻留2min；进行第二次升温，1min内由50℃，并在温度为50℃的条件下驻留40min；

ⅲ、将消解罐从微波消解仪中取出，并将消解罐中的混合液体转至带有磁力搅拌器的恒温水浴杯中，相继加入12ml浓度为0.080mol/l的硫酸锰溶液、8ml浓度为4mol/l的硫酸溶液和5ml浓度为1mol/l的丙酮溶液作为反应底液；

ⅳ、开启磁力搅拌器，调节转速为600r/min，在另一个恒温水浴杯中加入10ml浓度为0.40mol/l的溴酸钾溶液，在37℃的温度下恒温静置10min后，将溴酸钾溶液倒入反应底液；

ⅴ、用电化学工作站记录电压-时间曲线，以绘制出蛋白粉的电化学指纹图谱；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的前处理条件，得出检测样品的图谱，将两者的指纹图谱用直接观察并且以origin软件分析作为定性依据；

c、重现性考察：

取待检测的蛋白粉样品，测定其图谱，测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％，表明所述方法具有很好的重现性；

进一步，所述电化学指纹图谱法包括如下步骤：

a-1、标准样品选择：

同一产地同一品牌的蛋白粉，以4-8个批次为标准样品；

a-2、电化学指纹法图谱分析条件：

检测仪器：瑞士万通204n型电化学工作站，transform800微波消解仪、hh-501型超级恒温水浴锅，85-2a型数显恒温磁力搅拌器，213型金属铂电极和217型甘汞电极；

a-3、电化学指纹图谱信息参数分析：

用origin软件绘制e-t曲线，即获得蛋白粉电化学指纹图谱以及其特征参数；

其中，图谱参数包括：

诱导时间(s)：从加入试剂到振荡发生的时间；

振荡寿命(s)：振荡开始到振荡结束的时间；

最大振幅(v)：振荡过程中相邻电位正峰和负峰之间的最大差值；

振荡周期(s)：振荡过程中出现相邻峰的时间；

最高电位(v)；振荡曲线的电位最高值；

最低电位(v)；振荡曲线的电位最低值；

平衡电位(v)；体系达到热力学平衡时的电位；

测得的电化学指纹图谱的各种特征参数的rsd＜3％；

b、检测样品：

取待检测的蛋白粉样品，使用与标准样品相同的条件检测，得出检测样品的指纹图谱，将两者的指纹图谱直接观察并且以origin软件分析作为定性依据，如果两者的图谱特征参数的rsd＜10％，可认为是同一产品，若rsd＞10％则认为是非同一产品；

c、重现性考察：

取6份待测蛋白粉样品，测定其图谱并进行考察。

表面活性剂选用椰油基葡糖苷或鲸蜡硬脂基葡糖苷，且表面活性剂的加入量为混合溶液总质量的5%。

复合酶的加入量为8000u/g蛋白粉，且复合酶由木瓜蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、氨肽酶和二肽酶按照质量比2:2:1:1混合而成。

图谱特征参数：

表1标准样品和待鉴定样品的电化学指纹

表2待鉴定样品与标准样品的整体相似度比较

综上可知：待鉴定样品1为汤臣倍健牌蛋白粉，待鉴定样品2为除汤臣倍健、康恩贝和千林以外的其他品牌的蛋白粉。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。