Determinación de nitrógeno no proteico (NPN) en la leche y los productos lácteos

La leche y los productos lácteos contienen proteínas de alta calidad que el ser humano puede aprovechar especialmente bien y utilizar para la composición de las proteínas del propio organismo. Las proteínas de la leche no solo son importantes para la producción de productos lácteos tradicionales, sino que, gracias a sus múltiples propiedades funcionales y su alto valor fisiológico nutricional, también tienen un papel importante en una amplia gama de alimentos, como, por ejemplo, en los alimentos infantiles y en el sector farmacéutico. Por consiguiente, el contenido de proteínas de la leche tiene una importancia decisiva en la determinación del precio.
Las proteínas de la leche se componen básicamente de caseína, proteínas del suero de la leche y nitrógeno no proteico (en inglés, «non-protein nitrogen» o NPN). Así, el NPN es el componente de la proteína bruta que no puede procesarse por el ser humano y, por tanto, se diferencia de la denominada proteína real o neta. El NPN es un componente crucial de la composición de la leche y comprende distintos compuestos de nitrógeno que no son proteínas, pero que son de gran importancia para la evaluación de la calidad y la seguridad de los productos. El NPN está compuesto de creatina/creatinina, péptidos, ácidos hipúricos, aminoácidos libres, ácido orótico, ácido úrico, amoníaco y urea, de los cuales la urea representa la mayor parte. Por tanto, para determinar el porcentaje de proteínas relevante, se debe restar el contenido de NPN del contenido de proteínas con el siguiente cálculo:

Proteína neta = proteína bruta - NPN.

En el ámbito del control de calidad de los productos lácteos y del análisis nutricional, la determinación precisa del nitrógeno no proteico (NPN) en la leche y los productos lácteos tiene un papel crucial. La determinación del NPN es relevante, puesto que el contenido de proteínas se puede aumentar artificialmente añadiendo otras sustancias con alto contenido de nitrógeno.
Un ejemplo de ello es el escándalo de la melamina que tuvo lugar en China hace unos años, cuando se añadió melamina, un producto químico industrial, a la leche en polvo aumentando así el contenido de proteínas. Una determinación de nitrógeno pura según el método Kjeldahl llega aquí a sus límites e identificaría un contenido de proteínas demasiado elevado. Pero la determinación del NPN también se utiliza para sacar conclusiones en cuanto a la calidad de la alimentación de los animales. Según el resultado del análisis de NPN/urea se puede adaptar el contenido o el orden de las raciones de manera que se optimicen los costes de la alimentación, la producción de leche y la reducción de los residuos de nitrógeno en el medio ambiente.

Tanto el método Kjeldahl como el método Dumas son adecuados para determinar el contenido de NPN:

Preparación de muestras
Las muestras líquidas se transfieren a un vaso de precipitados y se calientan en un baño María a una temperatura de 38-40 °C. A continuación, la muestra que se va a examinar en mezclas cuidadosas se enfría a temperatura ambiente y se pesa en un matraz Erlenmeyer. Seguidamente, la muestra de leche se mezcla con ácido tricloroacético, y la mezcla de leche y ácido se vuelve a pesar. Tras la formación del precipitado, el contenido del matraz Erlenmeyer se filtra y el filtrado se recoge en un matraz Erlenmeyer limpio y seco. El filtrado se pesa con una jeringuilla desechable mediante pesada por diferencia.

Las muestras sólidas se homogeneizan, dado el caso, con un mezclador o un molino de rotor y una cantidad adecuada de la muestra se disuelve en agua a 40-50 °C. Al añadir ácido tricloroacético se forma el precipitado, que tras un breve calentamiento se filtra de la suspensión. El filtrado se puede pesar con una jeringuilla desechable.
El filtrado debe estar limpio y libre de partículas. De no ser así, se repetirán la precipitación y la filtración.

Digestión
La muestra se digiere en ácido sulfúrico concentrado a 410 °C. El filtrado no tiende a producir espuma, no obstante, se debe calentar con cuidado y observar. Con los patrones oficiales, el tiempo de digestión es de 2,5 horas, mientras que con un método optimizado el tiempo de digestión se puede reducir a unas 2 horas.

• Nota de la aplicación: Reduzca el tiempo de digestión introduciendo las muestras en un bloque de digestión precalentado.

Destilación y valoración
Tras la digestión, la muestra se destila añadiendo H₂O y NaOH en un vaso de valoración de H₃BO₃. La determinación de punto final se efectúa automáticamente en VAPODEST 500. No es necesario añadir un indicador de mezcla, pero se puede utilizar para el control visual.

Cálculo del resultado
El contenido de nitrógeno no proteico se calcula en función del valor en blanco previamente determinado de los pesos anotados, del peso de la muestra, de la mezcla de muestra y ácido, del filtrado, así como del consumo de solución de valoración.

• Nota de la aplicación: Para el cálculo utilice nuestra tabla de Excel ya preparada que ponemos a su disposición.

Preparación de muestras
Las muestras líquidas se transfieren a un vaso de precipitados y se calientan en un baño María a una temperatura de 38-40 °C. A continuación, la muestra que se va a examinar en mezclas cuidadosas se enfría a temperatura ambiente y se pesa en un matraz Erlenmeyer. Seguidamente, la muestra de leche se mezcla con ácido tricloroacético, y la mezcla de leche y ácido se vuelve a pesar. Tras la formación del precipitado, el contenido del matraz Erlenmeyer se filtra y el filtrado se recoge en un matraz Erlenmeyer limpio y seco.

Las muestras sólidas se homogeneizan, dado el caso, con un mezclador o un molino de rotor y una cantidad adecuada de la muestra se disuelve en agua a 40-50 °C. Al añadir ácido tricloroacético se forma el precipitado, que tras un breve calentamiento se filtra de la suspensión, de manera que el filtrado se puede recoger en un matraz Erlenmeyer limpio y seco. Antes del peso, se tara el papel de estaño (p. ej., DumaFoil), se pesan 75 mg de superabsorbente y la muestra se pesa con ayuda de una jeringuilla desechable.

• Nota de la aplicación: Debido al bajo contenido de nitrógeno, se deben pesar unos 400 mg de filtrado. Aquí puede ser favorable utilizar DumaFoilXL para facilitar la manipulación de la muestra.

Peso/calibración
Con un peso de unos 400 mg de filtrado, se consiguen áreas de pico entre 400 y 900 mVs por cada muestra, lo que corresponde a una cantidad absoluta de nitrógeno de aprox. 0,08-0,18 mg. Por tanto, la calibración seleccionada debe cubrir este rango de trabajo. Para contenidos de nitrógeno tan bajos, por lo general, se utiliza una solución de trometamol; aquí una solución de trometamol con 0,05 % N de nitrógeno, que cubre el rango de trabajo deseado con un peso de entre 150 mg y 400 mg. El requisito mínimo para el factor de correlación R2 es un valor de ≥0,999

Cálculo del resultado
El contenido de nitrógeno no proteico se calcula en función del peso de la muestra, de la mezcla de muestra y ácido, del filtrado y del peso de nitrógeno en el filtrado.

• Nota de la aplicación: Para el cálculo utilice nuestra tabla de Excel ya preparada que ponemos a su disposición.

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