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凯氏定氮仪的应用
点击次数:3458  发布时间:2015-08-24

凯氏定氮法(Kjeldahl method,全称凯耶达尔定氮法,简称凯氮法)是分析化学中一种常用的确定有机化合物含量的检测方法。这种方法是由凯耶达尔Johan Kjeldahl)在1883年发明的。凯氏定氮法的普遍适用性、性和可重复性已经得到了的广泛认可。它已经被确定为检测食品中蛋白质含量的标准方法。

药典中的凯氏定氮针对有机氮化合物,主要是指蛋白质、核酸、尿素以及大量合成的氮为负三价的有机氮化合物。它不包括叠氮化合物、联氮、偶氮、腙、硝酸盐亚硝酸盐、硝基、腈、肟和半卡巴腙类的含氮化合物。

在水处理领域,一般认为:

总氮=总凯氏氮+硝酸盐氮+亚硝酸盐氮

凯氏氮=有机氮+氨氮。

应用凯氏定氮法可对复合肥料中的总氮进行测定,GB8572-88。

凯氏定氮法是目前分析有机化合物或混合物中含氮量常用的方法,是测定试样中总有机氮zui准确和zui简单的方法之一,被国内作为法定的标准检验方法。凯氏定氮法适用范围广泛,测定结果准确,重现性好,但操作较复杂,工作量大。在此形势下,安全、准确、可靠、省时、省力自动化程度高的凯氏定氮仪面对国内外的巨大需求有了飞速发展。凯氏定氮仪是依据经典凯氏定氮方法设计的自动测定系统,根据蛋白质中氮的含量恒定的原理,通过测定样品中氮的含量从而计算蛋白质含量。该仪器安装、操作简单;适用于粮油检测、饲料分析、植物养分测试、土肥检测、环保、医药、化工等行业的分析、教学及研究中主要用来检测粮食、食品、乳制品、饮料、饲料、土壤、水、药物、沉淀物和化学品等中的氨氮、蛋白质氮等含量,是操作人员的理想工具,同时利用定氮仪也可以测二氧化硫等物质,是实验室比较重要的理化分析仪器。

蛋白质测定:国家标准方法中食品中蛋白质测定、饲料中粗蛋白质的测定及植物油料粗蛋白质的测定等;谷元蛋白的粉的测定;用凯氏定氮法检测脱脂奶粉中蛋白质含量;测定牛乳中蛋白质含量的方法等。

氮的测定:国家标准中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测定、土壤中氮含量的测定、复混肥料中总氮含量测定、肥料中铵态氮含量的测定、尿素的测定方法等;定氮仪测定水中氨氮、用定氮仪测定天然橡胶氮含量、用自动凯氏定氮仪测定酱油中铵盐含量等。

挥发性盐基氮测定:用全自动凯氏定氮仪测定金枪鱼肉中挥发性盐基氮含量、测定肉类中的挥发性盐基氮、鱼粉中挥发性盐基氮的测定,测定水产品、肉及制品中的挥发性盐基氮含量及不确定度评定等。

其它方面:用凯氏定氮仪测定水发产品中甲醛的含量、测定黄花菜中二氧化硫的含量、用全自动凯氏定氮仪测定己内酰胺中挥发碱等。

凯氏定氮仪的使用注意事项:

(1 )样品前处理

样品应尽量选取具有代表性的,大块的固体样品应用粉碎设备打得细小均匀,

液体样要混合均匀。

 (2 )模块化消解装置消化样品

消化过程中,首先确保浓硫酸量足够,如样品脂肪含量较高时,应适当增加硫酸量;其次对某些样品炭化易产生泡沫,这时可采用消解炉曲线升温或手动控制升温,让消解溶液沸腾均匀后再提高消解温度,直至消化液呈透明蓝绿色再消化0.5h或1h。因为炭化过程中,升温速度过快会使样品溢出消化管或溅起粘 附在管壁导致无法消化完全而造成氮损失,影响结果准确性。

(3 )上机测定

仪器稀释水采用中性去离子水;蒸汽发生瓶内的水必须保持酸性;硼酸吸收液配制时应用中性去离子水,避免碱性物质的混入,盛装硼酸吸收液的容器应刷洗干净;碱液应用中性去离子水配置;滴定用的标准酸必须按照标准配制和标定。上机测试样品前,应打开仪器预热,放一支消化管空蒸一次,排除蒸馏管路中的 空气。蒸馏时必须加碱,加入碱的作用一是中和硫酸,二是使溶液处于强碱性,这样才 能使(NH4)2SO4变成NH3被硼酸吸收,通常是消化取用浓硫酸的四倍体积(40%NaOH)。硫酸铜可作为催化剂,并在蒸馏时作碱性反应指示剂,氢氧化钠是否足量.可借助硫酸铜在碱性条件下生成的褐色沉淀或深蓝色的铜氨络离子指示。若溶液的颜色不改变,则说明所加的碱液不足。蒸馏是否完全,半自动凯氏定氮仪可用精密pH试纸测冷凝管的冷凝液来确定,中性说明已蒸馏完全。全自动凯氏定氮仪目前主要是以蒸馏体积与设置时间 (经验值)确保蒸馏完全。蒸馏结束后,滴定主要是是分为人工滴定和机器自动滴定计算和打印实验结果。要求操作者根据实际情况,按照要求操作。

凯氏定氮仪使用的优缺点:

按照凯氏定氮原理设计的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,其结果可靠,且能够满足高通量检测要求,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,二氧化硫灯物质的测定,应用范围广。

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,所以凯氏定氮仪也存在此问题。因此,使用凯氏定氮法这一技术的前提便是:样品是真正的蛋白质样品,没有被 造假。参照此前提,技术便能准确为人服务。

随着社会的进步,科学技术的发展。国内的分析仪器行业,也开始蓬勃发展起来,以前我国仅能生产半自动型,且技术含量低,可靠性差,水平落后,自动定氮仪只能依赖进口,并且价格昂贵。如今,我们已经生产出半自动,全自动定氮仪、肥料定氮仪。全自动定氮仪的技术含量zui高,滴定系统采用官的方批准的颜色法滴定系统(AOAC, EPA, DIN, ISO,GB等明文规定),柱塞泵采用高精度直线步进电机推进保证结果准确性。

综上所述,随着科技的进步,科研人员的努力,凯氏定氮仪已迈上一个新的台阶,并在食品中蛋白质的测定中定为国家标准方法(GB50095-2010食品中蛋白质的测定);而其它一些改进法有待进一步接受实践检验和完善。在保证准确度的前提下,凯氏定氮仪的改进向简便、、系统化、自动化、智能化等方向迅猛发展,以满足各行业的不同需求。

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