技术

凯氏定氮

使用凯氏定氮法测定氮/蛋白质

凯氏定氮法是一种广泛应用于各种食品样品以及环境、化学和药物样品的成熟方法。该方法包括分解蛋白质和其他含氮物质的步骤,然后进行蒸汽蒸馏以分离氨进行氮量化。

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凯氏定氮工艺

蛋白质是最重要的营养成分之一,几乎存在于所有的食品和动物饲料产品中,作为一种可靠的质量特征。对于食品产品,蛋白质含量必须标注在面向消费者的产品营养信息上。这一声明是国家和国际食品生产法中的法定条款。通过测定总凯氏氮 (TKN),可以直接通过样品中存在的氮计算出蛋白质含量。TKN 分析还可测定出相应样品中的有机氮和无机氮含量,并适用于各种各样的应用。在食品分析中,总挥发性碱性氮 (TVBN) 被用于测定鱼类和海鲜产品的新鲜度。

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图 1 凯氏定氮的三个主要步骤包括消解、蒸汽蒸馏和滴定。

步骤 1:消解

分析过程从使用消解仪对样品进行酸解开始,将有机氮转化为氨。需要将样品放入浓硫酸和含有硫酸钾及铜催化剂的凯氏定氮片中煮沸,使有机氮转化为氨(图 2)。将消解仪尾气吸收仪相结合以去除腐蚀性烟气,实现最高的实验室安全性。

图 2 使用分区加热技术的消解工艺。
 
铝块 ① 在样品 ② 中产生高温
样品在沸腾的硫酸中消解
高温酸性气体上升到冷凝区 ③,然后冷凝并流回样品,从而形成恒定回流
从冷凝区 ⑤ 逸出的残余气体 ④ 具有很强的腐蚀性,必须将其排出并有效中和(例如,使用尾气吸收仪 K-415)

第 2 步:蒸汽蒸馏程序和滴定

这种方法的第二个部分是利用合适的蒸馏装置进行蒸汽蒸馏。必须在这个碱化步骤中加入浓缩氢氧化钠以将消解物的 pH 值调整为 9.5。在这一 pH 值条件下,氨气形成。利用反应监测传感器自动优化氢氧化钠量,这会节省资源和成本。然后通过蒸汽蒸馏将氨气转移到酸性吸收液也就是稀释硼酸中,在此氨气转化为铵(图 3)。然后可以使用传统的电位或比色电极测定法测定接收溶液中的氮浓度。

图 3 蒸汽蒸馏工艺。
 
Ⓐ 取样器
Ⓑ 蒸馏装置

① 蒸汽被引入样品管
② 蒸汽穿过样品
③ 分析物在蒸汽蒸馏作用下穿过防溅保护器
④ 发性组分被冷凝并被收集到接收器中