凱氏定氮法

凱氏定氮法

凱氏定氮法是測定化合物或混合物中總氮量的一種方法。即在有催化劑的條件下,用濃硫酸消化樣品將有機氮都轉變成無機銨鹽,然後在鹼性條件下將銨鹽轉化為氨,隨水蒸氣餾出並為過量的酸液吸收,再以標準酸滴定,就可計算出樣品中的氮量。由於蛋白質含氮量比較恆定,可由其氮量計算蛋白質含量,故此法是經典的蛋白質定量方法。

基本信息

原理

凱氏定氮法凱氏定氮法反應式為:

蛋白質是含的有機化合物。食品與硫酸催化劑一同加熱消化,使蛋白質分解,分解的氨與硫酸結合生成硫酸銨。然後鹼化蒸餾使氨游離,用硼酸吸收後再以硫酸或鹽酸標準溶液滴定,根據酸的消耗量乘以換算係數,即為蛋白質含量。

1.有機物中的氮在強熱和CuSO4,濃H2SO4作用下,消化生成(NH4)2SO4反應式為:

2NH2(CH2)2COOH+13H2S04=(NH4)2S04+6C02+12S02+16H2

2.在凱氏定氮器中與鹼作用,通過蒸餾釋放出NH3,收集於H3BO3溶液中反應式為:

(NH4)2SO4+2NAOH=2NH3+2H2O+NA2SO4

2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O

3.用已知濃度的HCI標準溶液滴定,根據HCI消耗的量計算出氮的含量,然後乘以相應的換算因子,既得蛋白質的含量
反應式為:
(NH4)2B407+H2S04+5H20=(NH4)9SO4+4H2BO2

(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3

試劑

所有試劑均用不含氨的蒸餾水配製。
2.1硫酸銅
2.2硫酸鉀。
2.3硫酸。
2.42%硼酸溶液
2.5混合指示液:1份0.1%甲基紅乙醇溶液與5份0.1%溴甲酚綠乙醇溶液臨用時混合。也可用2份0.1%甲基紅乙醇溶液與1份0.1%次甲基藍乙醇溶液臨用時混合。
2.640%氫氧化鈉溶液。
2.70.05N硫酸標準溶液或0.05N鹽酸標準溶液。

儀器

定氮蒸餾裝置:

1.安全管

2.導管

3.汽水分離管

4.樣品入口

5.塞子

6.冷凝管

7.吸收瓶

8.隔熱液套

9.反應管

10.蒸汽發生瓶

操作方法

1、樣品處理:精密稱取0.2-2.0g固體樣品或2-5g半固體樣品或吸取10-20ml液體樣品(約相當氮30-40mg),移入乾燥的100ml或500ml定氮瓶中,加入0.2g硫酸銅,3g硫酸鉀及20毫升硫酸,稍搖勻後於瓶口放一小漏斗,將瓶以45度角斜支於有小孔的石棉網上,小火加熱,待內容物全部炭化,泡沫完全停止後,加強火力,並保持瓶內液體微沸,至液體呈藍綠色澄清透明後,再繼續加熱0.5小時。取下放冷,小心加20ml水,放冷後,移入100ml容量瓶中,並用少量水洗定氮瓶,洗液併入容量瓶中,再加水至刻度,混勻備用。取與處理樣品相同量的硫酸銅硫酸鉀硫酸銨同一方法做試劑空白試驗。
2、裝好定氮裝置,於水蒸氣發生器內裝水約2/3處加甲基紅指示劑數滴及數毫升硫酸,以保持水呈酸性,加入數粒玻璃珠以防暴沸,用調壓器控制,加熱煮沸水蒸氣發生瓶內的水。
3、想接收瓶內加入10ml2%硼酸溶液及混合指示劑1滴,並使冷凝管的下端插入液面下,吸取10.0ml樣品消化液由小玻璃杯流入反應室,並以10ml水洗滌小燒杯使流入反應室內,塞緊小玻璃杯的棒狀玻璃塞。將10ml40%氫氧化鈉溶液倒入小玻璃杯,提起玻璃塞使其緩慢流入反應室,立即將玻璃蓋塞緊,並加水於小玻璃杯以防漏氣。夾緊螺鏇夾,開始蒸餾,蒸氣通入反應室使氨通過冷凝管而進入接收瓶內,蒸餾5min。移動接收瓶,使冷凝管下端離開液皿,再蒸餾1min,然後用少量水沖洗冷凝管下端外部。取下接收瓶,以0.01N硫酸或0.01N鹽酸標準溶液定至灰色或藍紫色為終點。
同時吸取10.0ml試劑空白消化液按3操作。

計算

X=((V1-V2)*N*0.014)/(m*(10/100))+F*100 
X:樣品中蛋白質的含量,g;
V1:樣品消耗硫酸或鹽酸標準液的體積,ml;
V2:試劑空白消耗硫酸或鹽酸標準溶液的體積,ml;
N:硫酸或鹽酸標準溶液的當量濃度
0.014:1N硫酸或鹽酸標準溶液1ml相當於氮克數;
m:樣品的質量(體積),g(ml);
F:氮換算為蛋白質的係數。蛋白質中的氮含量一般為15~17.6%,按16%計算乘以6.25即為蛋白質,乳製品為6.38,麵粉為5.70,玉米、高粱為6.24,花生為5.46,米為5.95,大豆及其製品為5.71,肉與肉製品為6.25,大麥、小米、燕麥、裸麥為5.83,芝麻、向日葵為5.30。

注意事項

(1)樣品應是均勻的,固體樣品應預先研細混勻,液體樣品應振搖或攪拌均勻。
(2)樣品放入定氮瓶內時,不要沾附頸上,萬一沾附可用少量水衝下,以免被檢樣消化不完全,結果偏低。
(3)消化時如不容易呈透明溶液,可將定氮瓶放冷後,慢慢加入30%過氧化氫2-3ml,促使氧化。
(4)在整個消化過程中,不要用強火,保持和緩的沸騰,使火力集中在凱氏瓶底部,以免附在壁上的蛋白質在無硫酸存在的情況下。使氮有損失。
(5)如硫酸缺少,過多的硫酸鉀會引起氨的損失,這樣會形成硫酸氫鉀,而不與氨作用,因此當硫酸過多的被消耗或樣品中脂肪含量過高時,要增加硫酸的量。
(6)加入硫酸鉀的作用為增加溶液的沸點,硫酸銅為催化劑,硫酸銅在蒸餾時作鹼性反應的指示劑。
(7)混合指示劑在鹼性溶液中呈綠色,在中性溶液中呈灰色,在酸性溶液中呈紅色。如果沒有溴甲酚綠,可單獨使用0.1%甲基紅乙醇溶液。
(8)氨是否完全蒸餾出來,可用PH試紙試餾出液是否為鹼性。
(9)吸收葉也可以用0.01當量的酸代表硼酸,過剩的酸液用0.01N鹼液滴定,計算時,A為試劑空白消耗鹼液數,B為樣品消耗鹼液數,N為鹼液濃度,其餘均相同。
(10)以硼酸為氨的吸收液,可省去標定鹼液的操作,且硼酸的體積要求並不嚴格,亦可免去用移液管,操作比較簡便。
(11)向蒸餾瓶中加入濃鹼時,往往出現褐色沉澱物,這是由於分解促進鹼與加入的硫酸銅反應,生成氫氧化銅,經加熱後又分解生成氧化銅的沉澱。有時銅離子與氨作用,生成深l藍色的結合物[Cu(NH3)4]2+
(12)這種測算方法本質是測出氮的含量,再作蛋白質含量的估算。只有在被測物的組成是蛋白質時才能用此方法來估算蛋白質含量。

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