凯氏定氮法是一种用于测定化合物或混合物中总氮量的方法。俗话说,民以食为天,而蛋白质是六大营养素之一。蛋白质被认为是构成生物体细胞组织的重要成分。食物中的蛋白质是人体中氮的唯一来源,具有糖类和脂肪不可替代的作用。含氮量是蛋白质区别于其他有机化合物的重要标志。那么,要想知道食物中的蛋白质含量,就要先利用凯氏定氮法测定其含氮量。凯氏定氮法是在催化剂的条件下,用浓硫酸消化样品将有机氮都转变成无机铵盐,然后在碱性条件下将铵盐转化为氨,随水蒸气蒸馏出来并为过量的硼酸液吸收,再以标准盐酸滴定,就可计算出样品中的氮量。由于蛋白质含氮量比较恒定,可由其氮量计算蛋白质含量,因此凯氏定氮法被认为是最经典的蛋白质定量方法。凯氏定氮法由Kieldahl于1883年首先提出,至今仍被作为标准检验方法。


凯氏定氮法在食品检测中的应用


1.凯氏定氮法的原理



向样品中加入浓硫酸和催化剂,充分混匀,然后加热消化分解,样中碳和氢被氧化成二氧化碳和水,其中的有机氮转化为硫酸铵。碱化蒸馏使氨游离,用硼酸吸收后以硫酸或盐酸标准滴定溶液滴定,根据酸的消耗量乘以换算系数,即为蛋白质的含量。



2.凯氏定氮法测定过程中的注意事项



①所用的试剂溶液应用无氨蒸馏水配制;



②取样应具有代表性,取样前将样品充分混匀;



③样品称量放入凯氏烧瓶时,切勿使样品粘附在瓶颈部,避免样品未消化完全而造成氮损失;



④为了保证使烧瓶壁上的残渣消化完全,在消化过程中要不时地转动凯氏烧瓶;



⑤消化脂肪或糖含量较高的样品时,易产生大量泡沫,为防止泡沫溢出,消化时应先消化加热并不断摇动,或者加入少量辛醇或液体石蜡或硅油消泡剂;



⑥当样品消化液浑浊或未澄清透明时,可先将凯氏烧瓶放冷至室温后,再加入30%的过氧化氢,然后继续加热消化;



⑦加碱后,漏斗要进行水封,避免因装置漏气造成氨的逸出影响结果的准确性;



⑧要保证蒸馏装置不能漏气;



⑨在蒸馏时反应室与外界存在的压力差,蒸汽可将氨带出。故蒸馏时,要保证蒸汽均匀、充足,中间不能停止加热,防止发生倒吸;



⑩蒸馏前如果加碱后消化液呈蓝色而没有生成氢氧化铜沉淀,说明加入的碱量不足,需要适量补加碱;,蒸馏时为防止水蒸气发生器内液体爆沸,加入几片碎瓷片或大的玻璃珠,玻璃珠直径最好大于联通的玻璃管直径,以免玻璃珠进入玻璃管内影响蒸汽均匀、充足的输出; -冷凝管下端要插入硼酸吸收液液面以下,防止氨逸出,蒸馏完毕后先将冷凝管下端提离液面,再蒸1 min后清洗管口,再移开吸收瓶,最后关掉热源,否则可能发生倒吸。


凯氏定氮法在食品检测中的应用


3.凯氏定氮法测定的操作步骤



消化→ 蒸馏、吸收→滴定



测定结果计算



试样中蛋白质的含量按下式计算:



X=[(V-V0)*c*F/m]*100



式中: X  ——试样中蛋白质的含量,单位为克每百克( g/100g);



V  ——试液消耗硫酸或盐酸标准滴定液的体积,单位为毫升(mL);



V0 ——试剂空白消耗硫酸或盐酸标准滴定液的体积,单位为毫升(mL);



c ——硫酸或盐酸标准滴定溶液浓度,单位为摩尔每升( mo l /L);



0. 0140——1. 0mL硫酸[ c (1 2H2SO4)=1. 000mo l /L]或



盐酸[ c (HCl)=1. 000mo l /L] 标准滴定溶液相当的氮的质量,单位为克( g);



m ——试样的质量,单位为克( g);



F ——氮换算为蛋白质的系数



100 ——换算系数。



4.凯氏定氮法的应用



(1)蛋白质的测定



参考国家标准,用于测定食品中的蛋白质测定、饲料中粗蛋白质的测定、植物油料中粗蛋白质的测定、谷元蛋白粉的测定等。



(2)氮的测定



参考国家标准,用于乳与乳制品中非蛋白氮含量的测定、淀粉及其衍生物氮含量的测定、土壤中氮含量的测定、复混肥料中总氮含量的测定、肥料中铵态氮含量的测定、尿素的测定等。另外也有利用



凯氏定氮法测定水中氨氮、天然橡胶氮含量和酱油中铵盐含量的案例。



(3)挥发性盐基氮的测定



还有人利用凯氏定氮仪法定金枪鱼肉中的挥发性盐基氮含量,肉类中的挥发性盐基氮含量,鱼粉中的挥发性盐基氮含量,也就是利用凯氏定氮仪测定水产品、肉及其制品中的挥发性挥发性盐基氮含量及不确定度评定等。   另外也有出现应用凯氏定氮法测定水发产品中甲醛的含量、黄花菜中二氧化硫的含量、己内酰胺中挥发碱等。



由此可见凯氏定氮法的应用范围非常广泛。   正由于各行各业中都需要测定蛋白质含量和氮含量,才使得凯氏定氮法近年来在我国发展迅速,目前凯氏定氮法在粮油检测、饲料分析、植物养分测试、土肥检测、环保、医药等行业中都有重要的应用。



5.凯氏定氮法的优点与缺点



(1)优点



凯氏定氮法通过借助凯氏定氮仪运用化学、物理学、电学、自动控制等方面新技术采用可以批量处理样品,简单易于操作,对食品、农作物、肥料、土壤、水等物质中的氮、蛋白质含量进行定量测定,其结果精确可靠,且能通量检测要求,基本能够客观的反映出样品含蛋白质水平。同时还可以应用于挥发性盐基氮,二氧化硫等物质的测定,应用范围广。



(2)缺点



凯氏定氮法的主要缺陷是方法的特征性差,得到的测量结果只能代表样品中所有含氮化合物的总量,不能准确表示蛋白质的含量,这是因为在消化过程中除蛋白质中的氮转化成(NH4)2SO4外,一些非蛋白质类的含氮化合物(如生物碱、尿素、三聚氰胺等)也能转化成 (NH4)2SO4,计算氮的含量时,认为所有的氮都来源于蛋白质,因此测定结果比实际值偏高。



6.凯氏定氮法常见问题解答



问:凯氏定氮法操作过程中对水质有什么要求?



答:凯氏定氮仪的蒸馏水桶内要装蒸馏水或纯水,机器长期不用要将蒸馏器里水放掉。



问:定氮仪工作中隔3-5秒钟会发出声响,是否正常?



答:这种声响属于正常现象,仪器工作状态下,蒸馏器会不断加热产生水蒸汽而消耗水,仪器会自动打开水阀进行补水,声响就是水阀打开、关闭的声音,属于正常现象。



注:



1、每次使用仪器前,应让仪器空煮一次,清洗仪器的内部管路。



2、仪器使用完毕,应将其中一只桶的桶盖打开,将桶内的气体排出,延长附件的使用寿命(3个或2个桶串联,排气时只打开一只桶盖即可)。



总结:凯氏定氮法是至今为止最经典的、并且准确的,适用于食品中蛋白质测定的一种方法。但是因样品中一般会含有一些非蛋白质的含氮化合物,所以凯氏定氮法测定结果为样品中粗蛋白质含量。然而,凯氏定氮法实际上测的不是蛋白质含量,而是通过测氮含量来推算出样品中蛋白质的含量。在凯氏定氮法中消化操作的条件是产生误差的主要原因,因此要格外注意。在实际的生产实验中,每一步都应该严格按照标准的规定来进行操作。


文章来源: 仪器信息网

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