Protein hay còn gọi là chất đạm là thành phần quan trọng của mọi sự sống trên trái đất. Thiếu hay dư protetin đều ảnh hưởng đến sức khỏe chúng ta. Có nhiều phương pháp giúp phân tích nồng độ protein như phương pháp Dumas, sử dụng tia UV, phương pháp Biuret… Tuy nhiên phương pháp được nhiều phòng thí nghiệm sử dụng nhất là phương pháp Kjeldahl. Trong bài viết này mình sẽ giới thiệu cách hoạt động, ưu và nhược điểm của phương pháp phân tích đạm Kjeldahl.
Phương pháp Kjeldahl là gì?
Đây là phương pháp giúp xác định hàm lượng nitơ trong các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Phương pháp phân tích nitơ của Kjeldahl là tiêu chuẩn trên toàn thế giới để tính toán hàm lượng protein trong nhiều loại vật liệu khác nhau, từ thức ăn của người và động vật, phân bón, nước thải và hóa thạch.
Phương pháp Kjeldahl được phát triển vào năm 1883 bởi một nhà sản xuất bia tên là Johann Kjeldahl. Một loại thực phẩm được tiêu hóa bằng một axit mạnh để nó giải phóng nitơ có thể được xác định bằng một kỹ thuật chuẩn độ phù hợp.
Đây là một phương pháp chính và được nhiều tổ chức công nhận như AOAC, USEPA, ISO, DIN, Pharmacopeias.
Phương pháp Kjeldahl gồm những quy trình nào?
Phương pháp Kjeldahl bao gồm ba bước, phải được thực hiện theo đúng thứ tự các bước sau:
- Chuyển đổi nitơ amin thành ion amoni trong môi trường H2SO4. Đây còn gọi là quá trình tiêu hóa.
- Chưng cất: Chuyển đổi ion amoni thành khí amoniac.
- Chuẩn độ: Lượng amoniac được xác định bằng cách chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn. Sau đó ta sẽ xác định được hàm lượng nitơ.
Chi tiết cách thực hiện các quy trình trên gồm:
Bước 1: Phân hủy chất hữu cơ
Mục đích của quy trình phân hủy này là là phá vỡ tất cả các liên kết nitơ trong mẫu và chuyển đổi tất cả liên kết nitơ thành các ion amoni (NH4+). Hợp chất carbon và hydro tạo thành carbon dioxide và nước.
- Cân khoảng 1 gm mẫu chứa protein, ghi chú trọng lượng và đặt mẫu vào bình phân hủy, cùng với 12-15 ml axit sulfuric đậm đặc (H2SO4).
- Thêm 7g kali sulfat và chất xúc tác, thường là đồng.
- Đưa ống / bình phân hủy và hỗn hợp đun sôi (khoảng 370 o C đến 400 o C).
- Đun nóng hỗn hợp trong ống / bình cho đến khi có thể nhìn thấy khói trắng, và sau đó tiếp tục gia nhiệt trong khoảng 60-90 phút.
- Làm mát ống / bình và từ từ thêm 250 ml nước.
Tốc độ phân hủy có thể được cải thiện rất nhiều bởi việc bổ sung muối nitrat và chất xúc tác. Kali sulfat được thêm vào để tăng điểm sôi của axit sunfuric và chất xúc tác được thêm vào để tăng tốc độ và hiệu quả quá trình phân hủy. Các tác nhân oxy hóa cũng có thể được thêm vào để cải thiện tốc độ phản ứng.
- PTPƯ: Protein (-N) + H2SO4 = (NH4)2SO4 + CO2 + H2O
Bước 2: Chưng cất
Trong bước chưng cất các ion amoni (NH4+) được chuyển thành amoniac (NH3) bằng cách thêm kiềm (NaOH). Amoniac (NH3) được chuyển vào bình thu bằng phương pháp chưng cất hơi nước.
- NH4)2SO4 + 2NaOH = 2NH3+ Na2SO4 + 2H2O
Khí amoniac sinh ra được giải phóng khỏi dung dịch và di chuyển ra khỏi bình phân hủy và vào bình tiếp nhận, nơi chứa một lượng dư axit boric. Độ pH thấp của dung dịch trong bình tiếp nhận chuyển đổi khí amoniac thành ion amoni và đồng thời chuyển axit boric thành ion borat:
- NH3 + H3BO3 (axit boric) = NH4 + + H2BO3
Bước 3: Chuẩn độ
Nồng độ của các ion amoni thu được có thể được xác định bằng hai loại chuẩn độ:
Khi sử dụng dung dịch axit boric làm dung dịch hấp thụ, việc chuẩn độ axit-bazơ được thực hiện bằng cách sử dụng dung dịch chuẩn của axit sunfuric hoặc axit clohydric và hỗn hợp các chất chỉ thị. Tùy trên lượng ion amoni có mặt, nồng độ trong khoảng 0,01N đến 0,5N là đã sử dụng. Ngoài ra, điểm cuối có thể được xác định bằng phương pháp đo điện thế bằng điện cực pH. Cách này được gọi là chuẩn độ trực tiếp.
- B(OH)O4 – + HX = X– + B(OH)3 + H2O (HX là loại axit mạnh)
Khi sử dụng dung dịch chuẩn axit sunfuric làm dung dịch hấp thụ, axit sunfuric dư (phần dư không phản ứng với NH3) được chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn natri hydroxit và chênh lệch lượng amoniac được tính toán. Chuẩn độ này được gọi là chuẩn độ trở lại.
- H2SO4+ 2NH3 = SO42- + 2NH4+
Công thức xác định nồng độ phần trăm nitơ
Việc tính toán% nitơ hoặc% protein phải tính đến loại dung dịch nào đã được sử dụng và bất kỳ yếu tố pha loãng được sử dụng trong quá trình chưng cất. Phương trình sau đây có thể được sử dụng để xác định nồng độ phần trăm nitơ của mẫu nặng m gam bằng dung dịch axit HCl x M để chuẩn độ:
Trong đó vs và vb là thể tích chuẩn độ của mẫu và mẫu trắng và 14g là khối lượng phân tử của nitơ N. Một mẫu trắng thường được chạy cùng lúc với vật liệu được phân tích để tính đến bất kỳ nitơ dư nào có thể trong các thuốc thử được sử dụng để thực hiện phân tích. Khi hàm lượng nitơ đã được xác định nó được chuyển đổi sang một hàm lượng protein bằng cách sử dụng thích hợp chuyển đổi yếu tố: % Protein = F % N.
Ưu và nhược điểm phương pháp Kjeldahl
Ưu điểm: Phương pháp Kjeldahl được sử dụng rộng rãi trên phạm vi quốc tế và vẫn là phương pháp tiêu chuẩn để so sánh với tất cả các phương pháp khác. Tính phổ biến, độ chính xác cao và khả năng tái sản xuất tốt đã khiến nó trở thành phương pháp chính để ước tính protein trong thực phẩm.
Nhược điểm: Nó không đưa ra thước đo về protein thực sự, vì tất cả nitơ trong thực phẩm không ở dạng protein. Các protein khác nhau cần các yếu tố hiệu chỉnh khác nhau vì chúng có trình tự axit amin khác nhau. Việc sử dụng axit sunfuric đậm đặc ở nhiệt độ cao gây ra một mối nguy hiểm đáng kể, cũng như việc sử dụng một số chất xúc tác có thể có. Kỹ thuật này rất tốn thời gian để thực hiện.
Phương pháp Kjeldahl là cách hiệu quả nhất giúp xác định hàm lượng và nồng độ phần trăm nitơ trong các phòng thí nghiệm, trung tâm nguyên cứu hay kiểm nghiệm.
Vai trò của protein cho người tập thể hình rất quan trọng. Nếu tập luyện với lịch tập dày đặc mà không bổ sung protein cho cơ thể không chỉ hạn chế tăng cơ mà còn khiến các cơ bị teo. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết hàm lượng protein vừa đủ cho một ngày để hỗ trợ phát triển cơ bắp, hình thể một cách tốt nhất. Hãy cùng LEEP.APP tìm hiểu về công thức tính lượng protein cho người tập thể hình nhé.
Các chất dinh dưỡng khi được nạp vào trong cơ thể sau khi trải qua một vài giai đoạn chuyển hóa sẽ trở thành cơ, năng lượng hoặc mỡ tùy theo là loại chất gì. Việc tập luyện lúc này sẽ giúp bạn đốt cháy năng lượng, tiêu thụ mỡ thừa, qua đó định hình những múi cơ thông qua việc ăn uống.
Thực tế, chúng ta sẽ không có một con số nào “đủ” chung cho tất cả mọi người. Bởi cơ thể mỗi người có cấu tạo khác nhau. Dù vậy, hiện nay vẫn có những nguyên tắc cơ bản mà những người tập thể hình nên tuân thủ.
Protein là gì?
Protein, hay còn gọi là chất đạm, là một nhóm chất không thiếu đối với sự sống. Protein chính là những chuỗi axit amin, bao gồm axit amin thiết yếu và không thiết yếu. Nó là thành phần cấu tạo nên tế bào và thực hiện chức năng của tế bào, duy trì sự sống và hoạt động của cơ thể.
Nhu cầu đối với protein
Theo các chuyên gia sức khỏe, cơ thể của người trưởng thành cần ít nhất 0,8 gam protein/kg/ngày. Với những ai thường xuyên tập luyện thể thao hay vận động thể lực , bạn sẽ nên nạp từ 1,2 đến 1,8 gam protein/kg/ngày.
Nói một cách đơn giản, nếu sở hữu cân nặng 60kg, bạn sẽ cần bổ sung khoảng 48- 108g protein/ngày. Chế độ ăn uống quá dư hoặc quá ít protein đều không gây tác động tiêu cự đến sức khỏe. Chúng ta sẽ có hai 2 loại protein là protein hoàn chỉnh và protein không hoàn chỉnh.
Thông thường, bạn có thể tìm thấy protein hoàn chỉnh trong các thức ăn từ động vật. Trong khi đó, protein không hoàn chỉnh sẽ được “điểm danh” trong thức ăn nguồn gốc thực vật.
Bạn nên kết hợp các nguồn protein này để cơ thể phát triển cân đối, khỏe mạnh. LEEP.APP sẽ giới thiệu cho bạn một số loại thức ăn giàu protein như:
- Thịt: bên cạnh protein, thịt còn có vitamin B. Đây là chất cần thiết cho quá trình chuyển hóa thức ăn thành năng lượng. Trong đó, thịt bò, thịt cừu còn cung cấp các nguyên tố vi lượng như sắt, kẽm.
- Hải sản là những nguồn protein tốt cho sức khỏe. Vì loại thực phẩm này có chứa lượng omega-3 dồi dào, rất tốt cho tim mạch.
- Trứng: trong 1 quả trứng chứa đến 6g protein, ngoài ra còn chứa nhiều vi chất dinh dưỡng để cấu tạo nên tế bào.
- Đậu nành là nguồn protein từ thực vật. Loại thực phẩn này cung cấp nhiều axít amin thiết yếu, các chất chống oxy hóa, chất xơ, vitamin, khoáng chất. Vì thế, chúng có khả năng phòng chống ung thư và giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch.
- Ngũ cốc: trong 26g ngũ cốc chứa tới 6g protein.
Cơ thể của người trưởng thành cần ít nhất 0,8 gam protein/kg/ngày
Lượng protein nhiều hơn hỗ trợ tăng khối cơ và sức mạnh
Như bạn đã biết, cơ bắp được hình thành nhờ vào protein. Tương tự hầu hết các mô khác, cơ bắp sẽ liên tục bị phá hủy rồi hình thành lại. Để tăng cơ bắp, cơ thể của bạn phải tự tổng hợp nhiều protein cơ bắp hơn lượng bị phá hủy.
Vì lẽ đó, sẽ cần bổ sung một lượng lớn protein cho người tập thể hình, kèm với tập luyện với dụng cụ nặng. Bên cạnh đó, người ăn kiêng sẽ cần nạp lượng protein cao. Điều này nhằm ngăn ngừa sự mất mát cơ bắp, tình trạng thường xảy ra khi cơ thể mất dần mỡ của bạn.
Tuy nhiên, để có thể nạp lượng protein phù hợp với thể trạng, người tập nên có công thức tính protein phù hợp với bản thân. Mỗi người sẽ có nhu cầu về hàm lượng protein cần thiết khác nhau. Do đó, nếu không tính toán kỹ lưỡng, bạn sẽ phải đối mặt với những hậu quả khi nạp dư hoặc thiếu lượng protein cần thiết cho cơ thể.
Protein có gây tác dụng tiêu cực nào không?
Câu trả lời là có. Protein đã từng được cho rằng là nguyên nhân gây ra một số vấn đề sức khỏe. Một chế độ ăn giàu protein sẽ không có nhiều lợi ích ở những người có vấn đề về thận.
Tuy nhiên, hiện nay chưa từng có nghiên cứu nào cho thấy chế độ ăn này gây tổn thương cho thận với người khỏe mạnh. Chế độ ăn quá nhiều thịt đỏ cũng được liên kết với nguy cơ ung thư. Dù vậy, nếu nạp protein từ nhiều nguồn gốc khác nhau như thịt trắng (gà, cá…) và thực vật (lạc, đậu phụ…), bạn vẫn có thể ăn nhiều protein mà không bị ảnh hưởng.
Tác hại khi nạp quá nhiều protein
Mọi thứ sẽ tốt nhất khi được sử dụng với mức độ vừa phải, không thừa, không thiếu. Nếu cơ thể thừa protein sẽ gây nên nhiều hậu quả như:
- Việc thêm nhiều protein vào chế độ ăn uống nhưng không tương xứng với mức calo hoặc chế độ tập luyện chẳng những không giúp bạn xây dựng các khối cơ bắp, mà còn khiến cho cả hệ thống cơ thể bị căng thẳng.
- Theo một nghiên cứu được công bố vào năm 1992 trên Tạp chí của Hiệp hội Lão khoa Hoa Kỳ, ăn nhiều protein và tăng tổng lượng calo, nhưng lại duy trì mức tập thể dục như cũ sẽ tạo ra một lượng chất béo và cơ bắp bổ sung tương đương.
- Ngoài ra, có bằng chứng cho thấy những người theo chế độ ăn giàu protein thường bài tiết canxi dư thừa trong nước tiểu. Việc mất quá nhiều canxi có thể dẫn đến chứng loãng xương.
- Nếu tiêu thụ protein nhiều hơn 30% tổng lượng calo sẽ gây ra sự tích tụ ketone độc hại. Chế độ ăn có tên là ketogenic này có thể khiến thận của bạn phải làm việc quá sức để đẩy ketone ra khỏi cơ thể. Khi đó, bạn có thể bị mất một lượng nước đáng kể, đặc biệt với người tập thể dục nặng.
Công thức tính protein cho người tập gym
Thực tế, nhu cầu protein trong một ngày của mỗi người thường không có quá nhiều sự khác biệt. Bạn có thể tham khảo bảng tính lượng protein cần thiết mỗi ngày theo các công thức dưới đây.
- Với người trưởng thành trên 18 tuổi có sức khỏe bình thường. Thế nhưng, họ lại ít vận động hoặc không tập thể thao. Người đó sẽ cần khoảng 1,1 – 1,5g protein/kg cân nặng.
- Với người người trưởng thành có luyện tập thể thao từ 3 đến 4 buổi mỗi tuần. Khi muốn giảm béo và tăng cơ, họ nên bổ sung từ 1,7 đến 2,2 g protein/kg cân nặng.
Nhu cầu protein trong một ngày của mỗi người thường không có quá nhiều sự khác biệt
Nếu tập thể hình, bạn nên dùng 2 cách tính bên dưới:
- Với nữ trưởng thành với mục tiêu là tăng cơ, giảm cân, duy trì cơ bắp, bạn nên bổ sung từ 2,2 đến 2,6g protein/kg cân nặng
- Với nam trưởng thành với mục tiêu là tăng cơ, duy trì cơ bắp khi giảm mỡ, tăng thể lực, bạn sẽ cần từ 2,2 đến 3,3g protein/kg cân nặng
Theo cách tính đã liệt kê, bạn chỉ cần lấy cân nặng của mình x với số trên là ra được hàm lượng protein bản thân nên ăn mỗi ngày.
Bên cạnh việc ăn uống khoa học, bạn cũng nên kết hợp chế độ rèn luyện phù hợp với thể trạng. Để nhận được những lời khuyên hữu ích về sức khỏe, bạn hãy cùng tải ngay ứng dụng LEEP.APP nhé.
Nguồn tham khảo
How Much Protein Do You Need If You’re Working Out? //www.thekitchn.com/how-much-protein-do-you-need-if-youre-working-out-245311 Ngày truy cập: 5/03/2020
MACROS FOR BUILDING MUSCLE //www.transparentlabs.com/blogs/all/macros-for-building-muscle Ngày truy cập: 5/03/2020
How Much Protein Do You Need After a Workout? //www.mensjournal.com/health-fitness/how-much-protein-you-need-after-workout/ Ngày truy cập: 5/03/2020