「Dumas」および「NIR分析法」の効率が向上するにつれて、現代の研究室では、従来のケルダール分析に代わる一連のタンパク質オプションとして真剣に検討することができます。 Mérieux NutriSciences の Giampaolo Perinello は、方法の選び方や使う時期について、以下の点を重点に意見を紹介しています。
- デュマ法のメリット
- ケルダール法が使われ続ける理由
- 不純物混入スクリーニングにおける NIR 分析の可能性
「最初に述べたいのは、デュマ法、ケルダール法、NIR があることが幸運だと感じている」と Perinello は語っています。 「それは、3つすべてを行うことができるからです。 長年使ってきたことにより、それぞれについていろいろなことが分かりました。」
デュマ法のメリット
デュマ法では、デュマ装置の自動化機能によって、ケルダール法と比べて大幅な時間短縮が実現されました。例えば、効率の良いバッチ処理を自動化することにより、オペレータはサンプルを投入するだけで、ラボ内の他のタスクを行うことが可能です。 デュマ法は、処理も早く、準備後わずか5分で検査結果が得られます。
しかし、測定方法を選ぶ際は、様々な点を考慮しなければなりません。 「真っ先に思い浮かぶのは、デュマ法は特定のサンプルタイプを定期的に検査する必要がある場合に適していますが、ラボのように、異なるサンプルタイプを数回試験する場合は最適なソリューションとは言えません」
デュマ法の装置は、立ち上げに時間がかかるため、連続運転に適しています。 一方、ケルダール法は、いつでもその場で試験できます。 例えば、 「小麦粉のタンパク質含有量など、良く知られたサンプルを検査する場合、1日に約100回検査します。これはデュマ法が適しています。」
ケルダール法が使われ続ける理由
例えば、ラボで慣れないサンプルを少量で検査する場合、ケルダール法の予測可能性により、確立されている公定法分析の方が実用的な選択肢になります。 サンプルのタイプも重要な要素です。 「ケルダール法では、最大約 10 グラムまでサンプルのサイズを管理できますが、デュマ法では、マクロバージョンでも扱えるのは 1 グラムです。」
この点は、代表検査に対するサンプルサイズが重要となる土壌などの不均一なサンプルでは特に重要です。
つまり、ラボでは、既知の大量サンプルにはデュマ法、特別なサンプルにはケルダール法が適しているということです。 また、長く使われてきた公定法分析であるため、お客様がケルダール法を指定することも少なくありません。
NIR 分析の可能性
近赤外線 (NIR) 分析は、ラボでの採用が増えています。特に、公定法分析の強固な基盤の上に信頼性と包括的なキャリブレーションが構築されている動物飼料などでそれがみられます。
Perinello氏はNIRの長所を、新しい接続技術を介して簡単に調整できる共通の基準として、また異常のスクリーニングに明確な利点があるという事実を要約しています。
酪農および穀物産業で長年使用されているシステムは、リファレンス ラボラトリーが一般的なサンプルのリングテストを実施して、公定法分析に対して NIR を定期的に確認することでキャリブレーションを維持および監視している点を指摘しています。 「現在 NIR の使用は限定的ですが、今後は頻繁に使用されるようになると思います。」 「ケルダール法やデュマ法で参照テストを行う必要があるのは少数の研究室だけで、ネットワーク経由でデータを共有できるため、それほど多くの参照テストは必要ありません。」
NIRのもう1つの強みは、既知のスペクトルフィンガープリントを良いサンプルのモデルとして使用するスクリーニングテクノロジーとしての能力です（粉乳など）。 スペクトル偏差を示すものはすべて疑わしくなり、さらなる調査のために脇によけておくことができます。 スクリーニングチェックは、タンパク質や水分などの組成検査と同時に行われます。 NIR機器がメラミンなどの既知の異物のスペクトルフィンガープリントを認識するようにプログラムされている場合、高度な形式のスクリーニングを実行できます。
「デュマ法とケルダール法では、適用範囲は全窒素の定量化ですが、それがメラミンやその他の汚染物質から来ているかどうかを判断することはできません。」 「可能性を精査している段階ですが、個人的な意見としては、技術が広く普及しているため、不純物の添加の対応として可能性があると思います。テストは安価で実行でき、スペクトルデータを共有できるため、テストを実行する場所に関係なく、必要に応じて他の場所でも評価できます。 標準化が行われていない別の状況を想像すると、サイトでしかテストできず、NIRよりもコストがかかる可能性があります。」
タンパク質分析メソッド：まとめ
ケルダール法
- 2009年、欧州委員会は、食品および飼料管理の公式方法としてケルダール法を承認しました。
- 有機窒素とアンモニアに基づいて窒素を決定します。
- 湿式化学の技法は、1883年にカールスバーグ研究所でヨハン・ケルダールによって発明されました。現代のケルダール法は、バッチ処理用に進化しているため、一度に 20 サンプルを扱うことが可能です。
- サンプルサイズに制限がないため、不均質なサンプルタイプにおいて貴重な方法です。
デュマ法
- 食品や農業では比較的新しい方法ですが、飼料では非常に人気が高く、基準となりつつあります。
- 無機質部分を含む全窒素を測定します。
- 1883年にジャン・バプティスト・デュマによって発明された燃焼法は、発熱反応によって有機物を瞬時にその元素に変換するもので、化学物質は含まれていませんでした。
- 一度に最大 117 サンプルのバッチを扱える高度に自動化された分析で迅速かつ便利ですが、燃焼方法が採用されているため、サンプルサイズは限られています。
NIR
- 700nm~2500nmの波長で定義される自然発生電磁スペクトルを利用した分光技術です。
- 70年代と80年代に一部の食品や農産物で導入され、現在では、食品や農産物のほとんどの種類の主要成分の定量的な測定のために不可欠となっています。
- アプリケーションに応じてキャリブレーションが必要ですが、これが整えば、サンプル調製はほとんどまたは全くなく、化学物質や消耗品は使用しません。 操作がしやすく、結果も素早く（30～60秒）得られます。
- 既製のキャリブレーションの可用性に合わせて使用が増え、演算能力とネットワーク接続技術が進歩しています。
