آشنایی با روشهای سنجش دقیق میزان پروتئین در مغزها و آجیلها.
- محمد یاسر گنجی دوست
- No Comments
روشهای آزمایشگاهی سنجش پروتئین در آجیل و مغزها: از شیمیِ اسید تا احتراقِ لیزری
وقتی روی بسته بادام میخوانید “۲۱ گرم پروتئین”، این عدد از کجا آمده است؟
آجیلها ماتریسهای غذایی پیچیدهای هستند. آنها ترکیبی فشرده از چربی (تا ۷۰٪)، فیبر، پروتئین و مواد معدنیاند. جداسازی و اندازهگیری دقیق پروتئین در این بافت چرب و سخت، چالشبرانگیز است.
در صنایع غذایی، استانداردترین روش، اندازهگیری عنصر نیتروژن (N) است. چرا؟ چون پروتئینها تنها ترکیبات اصلی غذا هستند که نیتروژن دارند (برخلاف کربوهیدرات و چربی).
اما یک نکته انحرافی وجود دارد: ضریبی که برای تبدیل نیتروژن به پروتئین در “گوشت” استفاده میشود (۶.۲۵)، برای “آجیل” غلط است!
در این مقاله تخصصی، ما ۳ روش اصلی (سنتی، مدرن و سریع) را بررسی میکنیم و نکات فنی آمادهسازی نمونههای پرچرب آجیل را آموزش میدهیم.
چالش بزرگ: آمادهسازی نمونه (آسیاب کردن بدون روغنریزی)
قبل از اینکه به سراغ دستگاهها برویم، باید بدانیم که ۹۰٪ خطاها در مرحله آمادهسازی رخ میدهد.
-
مشکل: اگر پسته یا بادام را در آسیاب معمولی بریزید، به دلیل اصطکاک و گرما، روغن آن جدا میشود و تبدیل به “کره” یا خمیر میشود. آنالیز خمیر بسیار سخت و نادقیق است.
-
راه حل علمی: آسیاب کرایوژنیک (Cryogenic Grinding).
-
نمونه آجیل با نیتروژن مایع یا یخ خشک منجمد میشود تا شکننده شود و چربی آن سفت گردد.
-
سپس آسیاب میشود تا به پودری یکدست و خشک تبدیل شود، بدون اینکه روغن پس بدهد.
-
روش ۱: روش کلدال (Kjeldahl Method) – استاندارد طلایی کلاسیک
این روش که در سال ۱۸۸۳ توسط یوهان کلدال ابداع شد، هنوز هم مرجع اصلی و قانونی در اکثر استانداردهای ملی و بینالمللی (از جمله استاندارد ملی ایران) است.
مراحل انجام:
-
هضم (Digestion): پودر آجیل در اسید سولفوریک غلیظ در دمای بالا (۴۰۰ درجه) جوشانده میشود. اسید، تمام مواد آلی را تجزیه میکند و نیتروژن را آزاد میکند تا به سولفات آمونیوم تبدیل شود.
-
تقطیر (Distillation): به محلول، سود (NaOH) اضافه میشود تا آمونیاک گاز شود. این گاز تقطیر شده و در یک محلول اسیدی گیر میافتد.
-
تیتراسیون (Titration): مقدار آمونیاک جذب شده با تیتراسیون اندازهگیری میشود تا مقدار دقیق نیتروژن به دست آید.
مزایا و معایب:
-
مزیت: دقت بسیار بالا، هزینه تجهیزات پایین، و توانایی کار با نمونههای بزرگ (که خطای ناهمگنی را کم میکند).
-
عیب: زمانبر (چند ساعت)، استفاده از مواد شیمیایی خطرناک و سمی، و نیاز به هودهای قوی.
روش ۲: روش دوما (Dumas Method) – روش احتراق سریع
این روش مدرنتر، جایگزین کلدال شده و در آزمایشگاههای پیشرفته استفاده میشود. این روش بر پایه “سوزاندن” است.
مراحل انجام:
-
احتراق: مقدار کمی از پودر آجیل (مثلاً ۲۰۰ میلیگرم) در یک کوره با دمای بسیار بالا (۱۰۰۰ درجه) و در حضور اکسیژن خالص سوزانده میشود.
-
تبدیل: تمام مواد تبدیل به گاز میشوند (CO2, H2O و اکسیدهای نیتروژن).
-
کاهش: گازها از روی مس داغ عبور میکنند تا اکسیدهای نیتروژن به گاز نیتروژن خالص (N2) تبدیل شوند.
-
تشخیص: یک دتکتور هدایت حرارتی (TCD)، مقدار دقیق گاز نیتروژن را میسنجد.
مزایا و معایب:
-
مزیت: فوقالعاده سریع (۳ تا ۵ دقیقه)، بدون مواد شیمیایی سمی، تمام اتوماتیک.
-
عیب: دستگاه گرانقیمت، مقدار نمونه بسیار کم (که نیاز به پودر کردن بسیار همگن و دقیق دارد).
روش ۳: اسپکتروسکوپی مادون قرمز نزدیک (NIR) – روش غیرمخرب
این روش برای خطوط تولید و کنترل کیفیت سریع (بدون آزمایشگاه) استفاده میشود.
چگونه کار میکند؟
-
نور مادون قرمز به نمونه آجیل (حتی بدون پودر کردن) تابانده میشود.
-
پیوندهای شیمیایی پروتئین، نور را در طولموجهای خاصی جذب میکنند.
-
دستگاه با تحلیل نور بازگشتی، میزان پروتئین، چربی و رطوبت را در ۱۰ ثانیه اعلام میکند.
نکته مهم:
دستگاه NIR باید ابتدا با دادههای روش کلدال یا دوما کالیبره شود. یعنی دقت آن وابسته به دقت کالیبراسیون اولیه است.
نکته میلیونی: ضریب تبدیل نیتروژن (Jones Factor)
همانطور که گفتیم، آزمایشگاه “نیتروژن” را به شما میدهد. حالا باید آن را در یک عدد ضرب کنید تا “پروتئین” به دست آید.
-
ضریب عمومی (گوشت/تخم مرغ): ۶.۲۵ (بر اساس فرض ۱۶٪ نیتروژن در پروتئین).
-
ضریب آجیلها: پروتئینهای آجیل نیتروژن بیشتری دارند، بنابراین ضریبشان کمتر است. اگر از ۶.۲۵ استفاده کنید، پروتئین را بیشتر از واقعیت نشان میدهید (تقلب یا خطا).
جدول ضرایب تبدیل استاندارد (FAO):
| محصول | ضریب تبدیل (Factor) |
| بادام درختی | ۵.۱۸ |
| بادام زمینی | ۵.۴۶ |
| آجیل برزیلی | ۵.۴۶ |
| پسته / گردو | ۵.۳۰ |
| کنجد / آفتابگردان | ۵.۳۰ |
| سایر آجیلها (عمومی) | ۵.۳۰ |
-
مثال: اگر آزمایشگاه نیتروژن بادام را ۴٪ گزارش کرد:
-
محاسبه غلط: ۴ × ۶.۲۵ = ۲۵٪ پروتئین.
-
محاسبه صحیح: ۴ × ۵.۱۸ = ۲۰.۷٪ پروتئین.
-
چالش تداخل چربی (Defatting)
در روشهای قدیمی، گاهی چربی بالای آجیل (که تا ۷۰٪ وزن آن است) مانع هضم اسیدی در روش کلدال میشد.
-
راهکار: در آزمایشگاههای دقیق، ابتدا نمونه پودر شده را با حلال (مثل هگزان) شستشو میدهند تا چربی آن کاملاً خارج شود (Defatting)، سپس روی باقیمانده بدون چربی، آزمایش پروتئین انجام میدهند و در نهایت با فرمول ریاضی به وزن اولیه تعمیم میدهند.
بخش پرسش و پاسخ فنی (FAQ)
۱. کدام روش دقیقتر است؟ کلدال یا دوما؟
روش دوما معمولاً عدد پروتئین را کمی بالاتر نشان میدهد، زیرا تمام نیتروژنها (حتی نیتروژنهای غیرپروتئینی مثل نیتراتهای خاک یا ویتامینها) را میسوزاند. اما روش کلدال فقط نیتروژن آلی را میسنجد. با این حال، هر دو روش استاندارد هستند، به شرطی که دستگاه کالیبره باشد.
۲. آیا میتوانم در خانه پروتئین را اندازه بگیرم؟
خیر. این نیاز به تجهیزات دقیق شیمیایی دارد. اما میتوانید از دیتابیسهای معتبر (مثل USDA) استفاده کنید که میانگین پروتئین هر نوع آجیل را محاسبه کردهاند و برای مصرفکننده کافی است.
۳. آیا تفت دادن پروتئین را کم میکند؟
روشهای سنجش پروتئین (بر پایه نیتروژن) تغییری را نشان نمیدهند، چون نیتروژن در حرارت از بین نمیرود. اما “کیفیت و قابلیت جذب” پروتئین ممکن است در اثر حرارت شدید (سوختن) کاهش یابد (تخریب اسیدهای آمینه).
جمعبندی: دقت در اعداد
سنجش پروتئین در آجیل، ترکیبی از شیمی دقیق و ریاضیات صحیح است.
اگر تولیدکننده هستید و میخواهید لیبل تغذیهای بزنید، حتماً از آزمایشگاه بخواهید که از روشهای آمادهسازی صحیح (آسیاب سرد) و ضریب تبدیل مخصوص آجیل (۵.۳۰) استفاده کند، نه ضریب عمومی ۶.۲۵.
این دقت، تفاوت بین یک “برند حرفهای و صادق” با یک برند معمولی را نشان میدهد.