微量凯氏(Micro-Kjeldahl)定氮法
出处:按学科分类—医药、卫生 中国科学技术出版社《食物营养分析实用手册》第101页(3925字)
此法可应用于所有饲料。
样品与浓硫酸共热,含氮有机物即分解产生氨,氨又与硫酸作用,生成硫酸铵。在蒸馏过程中,加入氢氧化钠,使硫酸铵分解放出氨,借蒸汽将氨蒸至酸液中,根据此酸液被中和的程度,即可计算出样品的含氮量。
蛋白质是一类复杂的含氮化合物,其中每一种蛋白质都有其恒定的含氮量,平均为16%,由凯氏定氮法测出含氮量,再乘以系数6.25(即每含氮1克,就表示该物质含蛋白质6.25克)即为蛋白质含量。
试剂和器材
(1)浓硫酸(分析纯)。
(2)硫酸钾——硫酸铜混合物(K2SO4∶CuSO4·5H2O=3∶1或6∶1)。
也可用80克硫酸钾,20克硫酸铜(CuSO4·5H2O)与0.3克二氧化硒或0.34克硒酸钠(Na2SeO4)充分研细混合。
每克促进剂如果再加0.032克的氯化汞,可以加速赖氨酸和组氨酸的消化分解。
(3)2%硼酸溶液。
(4)40%氢氧化钠溶液。
(5)0.0100N标准盐酸(用邻苯二甲酸氢钾法标定或用恒沸盐酸准确稀释)。
(6)混合指示剂(田氏指示剂):0.1%甲基红乙醇溶液和0.1%甲烯蓝乙醇溶液,按4∶1比例(V/V)混合。贮于棕色瓶中备用。
该指示剂在pH5.2为紫红色;pH5.4为暗蓝色(或灰色),pH5.6为绿色。变色范围很窄,pH5.2~5.6,很灵敏。
(7)凯氏烧瓶(100毫升)。
(8)凯氏定氮蒸馏装置。
(9)容量瓶(25毫升、50毫升)。
(10)锥形瓶。
(11)吸量管(1毫升、2毫升、5毫升)。
(12)小量筒(10毫升)。
(13)电炉。
(14)微量滴定管。
(15)分析天平。
操作方法
1.样品处理:待测固体饲料,先磨细,置150℃烘箱内干燥2小时,冷却后备用。
2.消化:取50毫升凯氏烧瓶,准确称200毫克固体饲料粉末。置凯氏瓶中,再加入300毫克硫酸钾——硫酸铜混合物,然后加入化学纯浓硫酸3毫升,烧瓶口插一小漏斗(作冷凝用)。
取另一只凯氏烧瓶内加200毫克蔗糖(或不加)代替样品作空白测定,每次分析时都要另做空白对照,即一切处理与样品凯氏烧瓶相同,但不加饲料样品。
将样品和空白凯氏瓶置通风橱内的消化架或电炉上加热消化,开始时应控制火力,易使瓶内液体冲至瓶颈。待瓶内水汽蒸完,硫酸开始释出SO2白烟后,适当加强火力,直至消化液透明并呈淡绿色为止(约2~3小时)。冷却,小心沿管壁加水约10毫升稀释消化液,将消化液倾入50毫升容量瓶中,以少量蒸馏水冲洗消化瓶数次(三次以上),全部倾入容量瓶内,然后用蒸馏水定容至刻度,反复颠倒混匀。
图2 微量凯氏蒸馏装置
1.煤气灯;2.蒸汽发生器;3.长玻璃管;4.橡皮管;5.小玻杯;6.棒状玻塞;7.反应室;8.反应室外壳;9.夹子;10.反应室中插管;11.冷凝器;12.锥形瓶
3.蒸馏:微量凯氏蒸馏装置,有几种不同的结构类型,但它们的原理相同,我们选择其中一种,说明其操作过程:
(1)安装好蒸馏装置,并检查各接头处是否漏气。
(2)打开冷凝管的水源,使水流通过。
(3)将蒸馏水加入蒸汽发生器中,再加几滴硫酸(使水微酸化),甲基红和数块碎玻璃片或数段小玻璃管。塞紧橡皮塞,加热,使产生蒸汽。
(4)仪器的洗涤:通入蒸汽洗涤蒸馏器,蒸汽冲洗15分钟左右后,用蒸馏水冲洗棒状玻塞和小玻杯,使水冲入反应室中,并同时用手夹住蒸汽发生器的导管,使蒸汽不能通过,致使反应室外壳产生负压,将反应室的积水回吸到反应室外壳,再通蒸汽,如此反复数次,打开废液夹子,放出废液,并使废液夹继续开放。
(5)用50毫升锥形瓶10毫升2%硼酸溶液和3滴混合指示剂(溶液应呈紫灰色),置于冷凝管下端为接受瓶,使冷凝管下口完全浸入硼酸溶液中。
(6)加样:吸取消化液5毫升(加样前废水夹应开放),将棒状玻璃塞取出,小心将消化液通过小玻杯下方流入反应室中,并用少量水冲洗,然后将玻塞塞好。
(7)加NaOH:量取40%NaoH10毫升,加入小玻杯中(加碱时棒状玻塞不必提起),加完后慢慢提起棒状玻璃塞(注意:夹子应开放,接受瓶应放好),使NaOH慢慢流入反应室,见到有棕色或蓝色即停加碱。然后再用蒸馏水洗小玻杯中的碱,洗时始终保持小玻杯中有蒸馏水,以使水封。
(8)加热蒸汽发生器,待夹子开口有蒸汽时,才能关闭夹子。
(9)蒸馏:由接受瓶中溶液变绿色开始记时,蒸馏5分钟后,即将接受瓶放低,使冷凝管下端离开液面,用蒸馏水冲洗下端外侧,继续蒸馏1分钟。
(10)排除废液:用蒸馏水冲洗三次,空蒸3分钟,然后再测第二个样品。
4.滴定:用微量滴定管,以0.01N的HCl滴定接受瓶中的硼酸铵,使溶液由绿色突然转变成紫灰色时为滴定终点,记录HCl所用的毫升数。
5.空白滴定:如测定固体样品时,以蔗糖代替样品。如果测定液体样品时,则以蒸馏水或以0.9%NaCl液体代替样品,其量与样品相同。除以上不同外,其它操作包括消化、蒸馏、滴定等和样品测定完全相同(一般先作空白测定)。
5.计算:
式中:N:标准盐酸溶液当量浓度;
V1:滴定样品用去的盐酸溶液毫升数;
V2:滴定空白消化液用去的盐酸毫升数;
W:样品重量(克);
14:氮的原子量(0.014:为氮的1个毫克当量),
样品中蛋白质含量(%)=总氮量×6.25*
注:式中6.25为一般复合饲料的转换系数,但不同饲料转换系数略有不同。见表7。
表7 一些动、植物蛋白质的转换系数
一般认为复合饲料和肉类等动物性饲料转换系数为6.25,谷类饲料的平均转换系数为5.70,奶制品转换系数为6.38。
除蛋白质以外饲料中所含氮化合物,还有少量的氨基酸、胺类、嘌呤碱、嘧啶碱等物质,所以用上法测得的饲料蛋白质称为粗蛋白质。一般饲料测得粗蛋白质就可以了。
如果需要测定纯蛋白质总氮量,必须把非蛋白质的含氮物与蛋白质分开。一般多采用三氯乙酸等沉淀剂,将蛋白质沉淀析出,测定上清液的含氮量,即为非蛋白氮。测定方法也可采用微量凯氏定氮法。
蛋白氮=总氮-非蛋白氮
蛋白质含量=蛋白氮×6.25
说明:样品如为液体,可视含氮量的高低,取0.4~1毫升样品(含氮1~7毫克)。其消化、蒸馏、滴定等均同上。