凯氏定氮

凯氏定氮（共4篇）

凯氏定氮 篇1

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。在检验食品中蛋白质时,通常是先检定出食品中的总氮量,然后乘以蛋白质换算系数,以此得到蛋白质含量。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。凯氏定氮法测定蛋白质分为样品消化、蒸馏、吸收和滴定过程。

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。

样品消化

浓硫酸具有脱水性和氧化性,可使有机物中的碳、氢被氧化为二氧化碳和水,蛋白质会分解为氨,然后氨与硫酸结合生成硫酸铵。通常加入硫酸钾和硫酸铜作为催化剂来加快蛋白质分解。硫酸钾可以提高溶液的沸点,一般情况下,纯硫酸的沸点在340℃左右,但是在添加硫酸钾后,可提高至400℃以上。提高温度使有机物加快分解。但是不能加入过多的硫酸钾,否则会因为温度过高,使生成的硫酸铵发生热分解成氨而造成损失。硫酸铜除作为催化剂外,还可以指示消化终点的到达,有机物全部消化完全后,溶液呈现清澈的蓝绿色,硫酸铜还可以做蒸馏时碱性反应的指示剂。

蒸馏

消化液中的硫酸铵在碱性环境下会转化成氨。为防止水中微量的氨气受热逸出,影响测定结果,所以水蒸气发生器中的水要保持酸性。硫酸铵是一种强酸弱碱盐,需要足够的碱液使结合态的氨完全反应并释放出来,这个过程中的氢氧化钠一定要过量,过量的氢氧化钠会与硫酸铜生成蓝色的氢氧化铜沉淀,氢氧化铜受热分解成黑色的氧化铜沉淀。检验蒸馏是否完成,可用奈氏试纸法,NH4+或NH3遇奈氏试剂会反应生成棕红色的碘化汞铵化合物。

吸收

加热蒸馏放出的氨可用硼酸溶液吸收,硼酸有吸收氨的作用,又因其呈微弱酸性,不影响下一步滴定时指示剂的变色反应。温度过高会使硼酸吸收液对氨的吸收作用减弱,从而造成损失,故一般不超过40℃。

滴定

待吸收完全后,用硫酸或者盐酸标准溶液进行酸碱滴定,滴定液的浓度直接影响结果的准确性,必须按照要求进行配制和标定。混合指示剂在中性溶液中呈灰色,滴定终点时液体呈灰色。

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1min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。

结语

凯氏定氮法经典、准确,适用于食品中蛋白质的测定。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,此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,每一步应该严格按照标准的规定来进行操作。本文为笔者日常工作实验总结所得,望对实验者有些许帮助。

凯氏定氮法测定蛋白质含量的改进 篇2

1 实验部分

1.1 仪器

凯氏定氮仪 (KDN—08B, 上海新嘉电子有限公司) , 消化炉, 分析天平 (AG135, METTLERTOLEDO) , 容量瓶, 移液管, 酸式滴定管, 烧杯。

1.2 试剂药品

硫酸铜, 硫酸钾, 无水碳酸钠, 硫酸铵, 氢氧化钠, 硼酸, 浓硫酸, 溴甲酚绿, 甲基红所用试剂均为分析纯;双蒸水;粗蛋白溶液 (试验提取物) 。

2 实验步骤

2.1 溶液的配制

准确称量10.60g无水碳酸钠, 用双蒸水定容至1000m L;准确称量1.140g硫酸铵, 用双蒸水定容至1000m L;准确称量0.1000g甲基红和0.5000g溴甲酚绿, 分别用乙醇定容至100m L;配制2%硼酸溶液1000m L;配制40%Na OH溶液1000m L;配制0.1mol·L-1盐酸溶液1000m L, 用已配制的无水碳酸钠标定其浓度。

2.2 消化

2.2.1 取样

取10.00m L待消化液于消化管中, 硫酸铜∶硫酸钾1∶15为催化剂, 然后取10.00m L浓硫酸加入消化管中, 摇匀。

2.2.2 消化

将消化管放入消化炉内, 加上密封圈和排污管, 将排污管的一端用橡胶管与吸收瓶 (内为加入酚酞的稀氢氧化钠溶液) 相连, 吸收瓶的另一出口与真空泵相连。其装置见图1。

接通电源, 开始消化。在有蒸气的时候, 打开真空泵, 充分消化即可。

2.3 蒸馏

2.3.1 仪器准备

分别用橡皮管与各个进出水接口连接。出口水、排口水用橡胶管连接后置入水池内, 冷却水接口与自来水连接, H2O、Na OH输入接口与橡胶管连接后分别置入蒸馏水、氢氧化钠盛器桶内, 并关闭排水开关阀门。

2.3.2 蒸馏

(1) 用倒扣漏斗作接收管。

(1) 打开电源开关, H2O开关, 蒸馏水自动进入发生炉内, 达一定液位高度, 液位控制器自动停止加水, 进入电加热状态。

(2) 在500m L的烧杯中加入2%硼酸50m L和2~3滴混合指示剂, 将此烧杯套在接收管处的倒扣的漏斗上, 并让漏斗口微浸没在硼酸溶液中。

(3) 取消化冷却后的消化试管置入适量双蒸水后, 使消化管固定在蒸馏消化管托盘架上, 开启Na OH开关, 加入50m L氢氧化钠溶液。

(4) 蒸汽发生炉内蒸馏水经1~2分钟加热后, 沸腾并产生蒸汽进入消化管内进行蒸馏, 待接受烧杯中液面达到150m L时, 将接受瓶取下滴定, 用双蒸水冲洗出气口。

(5) 重复上述步骤, 平行试验5次。

(2) 用斜口玻璃管作接收管。

将仪器中的接收管改为斜口玻璃管, 按 (1) 实验步骤, 平行试验5次。

2.4 滴定

用浓度为0.1014 mol·L-1的盐酸标准溶液, 滴定 (1) 烧杯内的溶液, 待溶液颜色由蓝绿色变为淡紫色时为止, 记下消耗的盐酸体积, 按照以下公式计算:

粗蛋白质 (g) = (V-V0) ×N×0.014×P

V为实验用去的盐酸溶液体积, m L;

V0为空白试验用去的盐酸溶液体积, m L;

N为盐酸溶液的物质的量浓度;

0.014为每毫升盐酸的物质的量;

P为蛋白质换算系数 (6.25) 。

(空白测定:不加样品作空白测定)

3 实验结果与讨论

3.1 氮的回收率试验

准确称取90℃烘至恒重的优级纯硫酸铵配制成标准溶液, 取10.00m L标准硫酸铵溶液进行消化、蒸馏和滴定, 进行氮的回收率实验, 分别利用漏斗和斜口玻璃管作吸收管测定。从中可知, 利用漏斗作吸收管时平均回收率为99.70%, 而利用斜口玻璃管作吸收管时的平均回收率仅为96.95%。操作过程中发现, 利用斜口玻璃管作吸收管时凯氏定氮仪不能连续操作使用, 若连续操作不仅容易倒吸使测定的数值不准确, 而且影响后续样品的测定。

3.2 海带多糖样品中氮的测定

准确量取10.00m L海带多糖的粗提液进行消化, 蒸馏和滴定, 分别用漏斗和斜口玻璃管作吸收管测定。利用漏斗作吸收管时相对标准偏差为0.6%, 而利用斜口玻璃管作吸收管时的相对标准偏差达到4.5%。

可见, 用漏斗代替斜口玻璃管, 无论测定标准样品 (NH4) 2SO4还是测定海带多糖提取液中的含氮量, 相对标准偏差较小。

4 结语

近年来, 随着凯氏定氮仪加热设备的不断改进, 蒸汽的流量不断增加, 但是吸收设备一直没有进行相应的改进, 从而引入仪器误差。因此, 利用倒扣漏斗代替现有的的斜口玻璃管作接收管时试验重现性较好, 而且实验可以连续进行, 不会因为水的热膨胀而发生倒吸现象。而利用斜口玻璃管作接收管时, 试验重现性较差, 如果连续进行容易发生倒吸, 且连续做到第三个试验时仪器倒吸现象开始变得显著。如果继续试验, 则会因为水的热膨胀而进入消化管使实验无法进行。消化时在消化仪和真空泵之间增加碱液吸瓶吸收消化产生的SO2, 可减少实验室的空气污染。

摘要：对凯氏定氮法测定蛋白质含量进行改进。消化过程用碱液吸收瓶, 防止SO2排入大气中造成的环境污染;蒸馏过程用倒扣的漏斗防止倒吸。测定结果表明, 硫酸铵中氮的平均回收率由96.95%提高到99.70%, 相对标准偏差由4.5%下降到0.6%;海带多糖中粗蛋白含量测定的相对标准偏差由4.3%下降到0.6%。改进的方法提高了测定的准确性。

关键词：凯氏定氮法,蛋白质含量,改进

参考文献

[1]梁宋平.生物化学与分子生物学试验教程 (第1版) [M].北京:高等教育出版社, 2003, 7.

[2]肖崇厚.中药化学[M].上海:上海科学技术出版社, 1996:562～565.

[3]GB/T5009.5～2003食品中蛋白质的测定[S].北京:中国国际出版社, 2003.

凯氏定氮 篇3

制革是通过将皮中的毛、表皮、油脂以及纤维间质等一些非胶原成分除去,分散胶原纤维,并通过鞣制使胶原得到固定的过程。有资料显示:每加工1 t生皮约产生150 kg的污泥[1]。制革污泥是一种富含氮的资源,制革污泥中的氮含量主要是来源于浸灰脱毛中的烂毛和一些细小皮屑,但是由于其中混入铬,使得制革污泥的应用受到限制。

此外,制革污泥中含蛋白质、油脂、硫化物、还含大量的氯化物和硫酸盐以及少量的重金属盐等矿物质污染物[2],且制革污泥含水量极大(90%～98%),即使进行脱水操作,含水率也有50%～80%,因此性质很不稳定,极易腐化,散发恶臭,繁殖细菌等有害微生物,这也限制了制革污泥的应用。

氮肥是农业生产上应用范围最广、施用数量最大的一类化学肥料,它对提高农作物的产量,以及改善农产品品质,都起着至关重要的作用。氮肥中含氮量最高能达到44%～46%,含氮量最低的也能达到17%。制革污泥中含有丰富的氮,堆肥时需要在污泥中加入添加剂,以提高污泥中碳的含量,调节制革污泥中的C/N比率。常用的添加剂有木屑、锯末、麦秆等。污泥堆肥过程中一方面可以杀灭污泥黑中的有害细菌,另一方面以沉淀态形式存在的铬,在堆肥过程中可以转变为不易被作物吸收的有机结合态[3]。

用作农业用肥是制革污泥资源再利用的有效途径。现在对污泥的处理主要是进行污泥堆肥。但污泥中通常含有0.1%～0.4%的重金属铬,主要是污水处理系统的铬回收装置铬吸收不完全所致[4]。在国内外的相关研究中,至今没有得出一致的结论,因此在应用上,最好用在园林、林地等不进入食物链的环节。准确快速测定污泥中的氮含量,有利于更好地利用污泥资源。

2 试验部分

2.1 样品的采集与制备

选取适量的A、B、C、D四个地区的污泥样品,放入烘箱内干燥至恒重,再用研钵研磨,使之通过0.5mm筛,将筛后的每个样品尽可能的混合均匀(使氮含量分布均匀)后备用。

2.2 仪器和试剂

2.2.1 仪器

凯氏定氮仪,型号SPD-50,北京三品科创仪器有限公司;分析天平,奥豪斯上海有限公司;土壤筛,河北路仪有限公司;烘箱,上海山连仪器设备有限公司。

2.2.2 试剂

盐酸标准溶液(GB 622-77),c(HCl)=0.107 mol/L;氢氧化钠溶液(GB 629-81),400 g/L;硼酸溶液(GB 628-78),2%;甲基红-溴甲酚绿混合指示剂(GB 601),1 g/L;浓硫酸(GB 625-77);硫酸钾(HG-3920-76);五水合硫酸铜(GB655-78)。

2.3 分析原理

污泥样品在硫酸钾和五水硫酸铜(质量比为)10∶1的作用下,用浓硫酸消煮(不包括硝态和亚硝态氮),各种含氮有机化合物经过复杂的高温分解反应,转化为铵态氮。经氢氧化钠碱化后蒸馏出来的氨用2%的硼酸吸收,用盐酸标准溶液滴定,测出污泥含氮总量[4]。

2.4 分析步骤

(1)将制备好的污泥样品称取约0.1 g于硝化管中,每组样品取三组,做好标记;

(2)分别在每组硝化管中加入1 m L去离子水润湿样品,再加入质量比为10∶1的硫酸钾和五水硫酸铜的混合试样2 g,再分别加入5 m L浓硫酸,摇匀;

(3)将硝化管置于硝化装置中,第一阶段:温度设定240℃,30 min;第二阶段:温度设定420℃,90min,冷却至室温;

(4)将硝化管置于蒸馏装置中,加入23 m L氢氧化钠溶液,加入20 m L硼酸和混合指示剂的混合溶液(1 L硼酸溶液中含20m L混合指示剂,保持pH在4.5左右,如不合适,用稀碱液调节)。蒸馏5 min,蒸馏液用盐酸标准溶液滴定至暗红色为终点,记录消耗盐酸的体积,同时做空白试验。

3 结果与分析

盐酸标准溶液的浓度为0.107mol/L,空白试验消耗的盐酸标准溶液体积V0=0.200 m L。

从表2可以看出,利用凯氏定氮法测定不同皮革厂的污泥,在同样环境下,不同实验人员,实验结果都有很好的平行性,并且检测速度快。从表3可以看出:不同皮革厂的污泥氮含量是不同的,试验中测定的氮含量不包含硝态和亚硝态氮,因此,实际的污泥氮含量要高于目前的测定值。

4 结语

虽然在制革污泥中含有大量的氮元素,但是关于制革污泥的土地资源化处置的安全性方面还有待深思。由于制革污泥中重金属铬的含量控制问题,通过生物富集会不会最终转移到人体内,通过对使用制革污泥一年的苹果园来观测,测定果皮、果肉、果籽内的含铬量,结果表明其铬含量与不使用制革污泥的空白样相比,略微有一些增加,几乎可以忽略不计,但是多年的堆积,就不能肯定它的安全性,并且污泥中的病原体以及一些细菌的危害不能除尽。因此,制革污泥在农业中的应用还要进一步斟酌,最好是用在草坪、园林绿化方面等不进入食物链的环节中。

摘要：采用凯氏定氮法对四个地区的制革污泥中的氮含量测定进行了探讨。结果表明:该方法精确度高,检测速度快,对制革污泥的再利用及其作为有机肥料有重要的指导作用。

关键词：制革污泥,氮含量,凯氏定氮法

参考文献

[1]林炜,穆畅道,唐建华.制革污泥处理与资源化利用[J].皮革科学与工程,2005,15(4):57-61.

[2]侯永刚,单民瑜,鲁翠强.制革工业的污染物及废物处理[J].皮革与化工,2009,26(3):29-31.

[3]俞从正,章川波,丁绍兰,等.制革污泥的现状及其作为堆肥原料的前景[J].中国皮革,2000,29(23):4-7.

凯氏定氮 篇4

1 材料和方法

1.1 样品

豆粕, 泰州义丰饲料有限公司提供。

1.2 仪器及试剂

电子天平, 精确度为0.000 1 g;KDN-04型消煮炉、消煮管, 购自上海市新嘉电子有限公司;酸式滴定管, 10 mL;微量滴定管, 2 mL;锥形瓶, 100 mL;标准盐酸, 0.02 mol/L盐酸标准溶液;10 g/L硼酸溶液、400 g/L氢氧化钠溶液、浓硫酸、混合催化剂 (硫酸钾、五水硫酸铜) 、硫酸铵 (AR, 纯度≥99.5%) 。以上试剂均为分析纯, 溶液均用不含氨的纯化水配制。以上仪器和用品均由江苏畜牧兽医职业技术学院饲料分析检测实验室提供。

1.3 豆粕粉碎度

在测定粗蛋白含量时, 豆粕要全部通过40目筛, 粉碎必须完全 (应注意取样的代表性) 。如果被测豆粕样品只取部分进行粉碎, 检测结果将出现偏差, 试验分别选取完全粉碎 (粉碎率为64.00%) 和部分粉碎 (粉碎率为34.90%) 豆粕进行测定。

1.4 消化时间

将试样加入催化剂后, 再加12 mL浓硫酸, 然后放在消化炉上缓缓加热, 待泡沫消失后逐步加大火力, 当溶液沸腾至澄清的绿色后开始计时, 根据试验要求分别加热, 每个时间段各做7个样;同时, 分别做空白对照样品1个 (当粗蛋白质含量在25%以上时允许相对偏差为1%) 。

1.5 分解液摇匀处理

将消化后的分解液完全转移至100 mL 容量瓶中, 分别做充分摇匀和不摇匀处理。

1.6 蒸馏时间

蒸馏时加入试样分解液和40%氢氧化钠后, 自接收液的颜色完全变为蓝绿色后, 蒸馏4 min, 然后使冷凝管离开液面再蒸馏1 min即可。如果操作者没有实际经验, 担心蒸馏时间不够使氨吸收不完全、产生的结果偏低, 可以用pH试纸来检测流出物, 以证明蒸馏是否完全。蒸馏时间以反应室液体沸腾时计时。

1.7 滴定管的选用

选用普通酸式滴定管和2 mL微量滴定管分别进行滴定, 比较测定结果。

2 结果与分析

2.1 粉碎程度对粗蛋白含量测定结果的影响 (见表1)

由表1可知, 如果被测样品粉碎不完全, 粗蛋白的测定结果将偏低。

2.2 不同消化时间对豆粕粗蛋白含量测定结果的影响 (见表2)

消化时间对饲料中粗蛋白的测定尤为重要。由表2可知, 不同消化时间所测粗蛋白的结果差异并不明显, 样品消化70分钟时的粗蛋白含量偏低, 随着消化时间的延长粗蛋白含量逐渐增加, 从120分钟开始粗蛋白含量相对稳定。

2.3 摇匀程度对粗蛋白含量测定结果的影响 (见表3)

由表3可知, 容量瓶充分摇匀后进行滴定的相对误差较小。

2.4 蒸馏时间对粗蛋白含量测定结果的影响 (见表4)

由表4可见:蒸馏3 min, 粗蛋白含量偏低;蒸馏4～5 min, 粗蛋白含量相对稳定;以后随着蒸馏时间的延长, 粗蛋白含量无明显增加。可见适宜的蒸馏吋间为4～5 min, 过长的蒸馏时间对结果无显著改善, 还会造成时间和资源的浪费。

2.5 滴定管的选用对粗蛋白含量测定结果的影响 (见表5)

由表5可知, 普通酸式滴定管滴定相对误差较大。

3 讨论

3.1 试样分解液定容后必须进行摇匀处理

在每次蒸馏前一定要将冷却后定容好的分解液充分摇匀, 如果未摇匀测出结果的偏差很大。

3.2 消化时间控制很重要

样品消化时间最好控制在120 min左右。消化时间太短, 饲料中的氮不能充分转化成氨;时间长于135 min, 也会引起测定结果偏低, 会造成时间和资源的浪费。

3.3 关于滴定管的选用