牛乳中的蛋白質含量為3%~3.7%,是shi主zhu要yao的de含han氮dan物wu質zhi,其qi中zhong主zhu要yao為wei酪lao蛋dan白bai和he乳ru清qing蛋dan白bai,還hai有you少shao量liang的de脂zhi肪fang球qiu膜mo蛋dan白bai。乳ru蛋dan白bai就jiu整zheng體ti而er言yan,富fu含han必bi需xu氨an基ji酸suan且qie配pei比bi適shi宜yi,比bi自zi然ran界jie中zhong任ren何he其qi他ta天tian然ran食shi物wu都dou多duo,但dan酪lao蛋dan白bai中zhong蛋dan氨an酸suan的de含han量liang卻que較jiao少shao。
在檢驗食品中蛋白質時,通常是先檢定出食品中的總氮量,然後乘以蛋白質換算係數,以此得到蛋白質含量。凱氏定氮法由Kieldahl於1883年首先提出,至今仍被作為標準檢驗方法。凱氏定氮法測定蛋白質分為樣品消化、蒸餾、吸收和滴定過程。
一凱氏定氮法的原理及步驟
蛋dan白bai質zhi是shi含han氮dan的de有you機ji化hua合he物wu。樣yang品pin與yu濃nong硫liu酸suan和he催cui化hua劑ji一yi同tong加jia熱re消xiao化hua,使shi蛋dan白bai質zhi分fen解jie,其qi中zhong碳tan和he氫qing被bei氧yang化hua為wei二er氧yang化hua碳tan和he水shui逸yi出chu,而er樣yang品pin中zhong的de有you機ji氮dan轉zhuan化hua為wei氨an,與yu硫liu酸suan結jie合he生sheng成cheng硫liu酸suan銨an。然ran後hou加jia堿jian蒸zheng餾liu使shi氨an遊you離li,用yong硼peng酸suan吸xi收shou後hou,再zai以yi硫liu酸suan或huo鹽yan酸suan標準溶液滴定,根據酸的消耗量乘以換算係數(乳及乳製品換算係數為6.38),即為蛋白質的含量。
(1)消化
濃硫酸具有脫水性,使有機物脫水後被炭化為碳、氫、dan。nongliusuanyoujuyouyanghuaxing,kejiangyoujiwutanhuahoudetanyanghuaweieryanghuatan,liusuanzebeihaiyuanweieryanghualiu。eryanghualiushidanhaiyuanweian,benshenzebeiyanghuawei三氧化硫,氨隨之與硫酸作用生成硫酸銨留在酸性溶液中。
蛋白質+13H2SO4→(NH4)2SO4+6CO2+12SO2+16H2O
消化時加入的硫酸銅是作催化劑,以加速分解反應,還可以加入氧化汞、氧yang化hua銅tong等deng作zuo催cui化hua劑ji,為wei防fang止zhi汞gong的de汙wu染ran,通tong常chang用yong硫liu酸suan銅tong較jiao多duo。如ru果guo以yi汞gong或huo汞gong化hua合he物wu作zuo催cui化hua劑ji,則ze消xiao化hua和he加jia堿jian後hou,形xing成cheng汞gong氨an化hua合he物wu。此ci化hua合he物wu在zai蒸zheng餾liu時shi不bu能neng完wan全quan分fen解jie,在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,必bi須xu加jia入ru鋅xin粉fen或huo硫liu代dai硫liu酸suan鈉na或huo硫liu化hua鈉na,使shi汞gong氨an化hua合he物wu分fen解jie。
C+2CuSO4→Cu2SO4+SO2↑+CO2↑
Cu2SO4+2H2SO4→2CuSO4+2H2O+SO2
有機物消化完後,溶液具有清澈的硫酸銅的藍綠色,同時硫酸銅在下一步蒸餾時可作堿性反應的指示劑。
在zai消xiao化hua過guo程cheng中zhong添tian加jia硫liu酸suan鉀jia,與yu硫liu酸suan反fan應ying生sheng成cheng硫liu酸suan氫qing鉀jia,是shi為wei了le提ti高gao溶rong液ye沸fei點dian,從cong而er提ti高gao反fan應ying溫wen度du,加jia速su反fan應ying過guo程cheng。此ci外wai,也ye可ke以yi加jia硫liu酸suan鈉na、氯化鉀等鹽類來提高沸點。
在消化過程中,隨著硫酸的不斷分解、水分的不斷蒸發,硫酸鉀的濃度逐漸增大,沸點升高,加速了對有機物的分解作用。
加入過氧化氫,是利用其氧化性,以加快反應速度:
2H2O2→O2+2H2O
(2)蒸餾
在消化完全的樣品溶液中加入濃氫氧化鈉使呈堿性,硫酸銨在堿性條件下釋放出氨,通過加熱蒸餾,氨隨水蒸氣蒸出:
(NH4)2SO4+2NaOH →2NH3+Na2SO4+2H2O
(3)吸收
加熱蒸餾時放出的氨可用硼酸溶液進行吸收。溫度過高會使硼酸吸收液對氨的吸收作用減弱,從而造成損失,故一般不超過40 ℃。
2NH3+4H3BO3→(NH4)2B4O7+5H2O
(4)滴定 daixishouwanquanhou,yongliusuanhuoyansuanbiaozhunrongyedidingshengchengdepengsuanan,shuyuyanleidediding。pengsuanweijiruodesuan,zaididingzhongbingbuyingxiangsuoyongzhishijidebiansefanying。
(NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O→(NH4)2SO4+4H3BO3
(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O→2NH4Cl+4H3BO3
(5)計算 根據硫酸或鹽酸溶液消耗的體積,計算總氮含量,再乘以蛋白質係數(乳及乳製品換算係數為6.38),即為粗蛋白的含量。
二注意事項
(1)加入樣品及試劑時,避免黏附在瓶頸上。
(2)加入硫酸鉀的作用:提高硫酸的沸點(338℃),增進反應速度。但過多的硫酸鉀會造成沸點太高。生成的硫酸銨在513℃會分解,故此加入硫酸鉀的量一定要準確。
(3)加入硫酸銅的作用:催化劑,使氧化作用加速。
(4)消xiao化hua時shi,采cai用yong長chang頸jing圓yuan底di凱kai氏shi燒shao瓶ping斜xie支zhi於yu電dian爐lu上shang,其qi操cao作zuo必bi須xu在zai通tong風feng櫥chu中zhong進jin行xing,並bing使shi全quan部bu樣yang品pin浸jin泡pao在zai消xiao化hua液ye中zhong,防fang止zhi樣yang品pin黏nian附fu在zai瓶ping頸jing上shang部bu,以yi致zhi消xiao化hua不bu完wan全quan;在(zai)消(xiao)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong),樣(yang)品(pin)炭(tan)化(hua)變(bian)黑(hei),產(chan)生(sheng)泡(pao)沫(mo),這(zhe)時(shi)要(yao)減(jian)小(xiao)火(huo)力(li)。勿(wu)使(shi)黑(hei)色(se)物(wu)質(zhi)上(shang)升(sheng)到(dao)凱(kai)氏(shi)燒(shao)瓶(ping)頸(jing)部(bu),待(dai)消(xiao)化(hua)液(ye)均(jun)勻(yun)沸(fei)騰(teng)後(hou),再(zai)加(jia)大(da)火(huo)力(li),直(zhi)至(zhi)消(xiao)化(hua)液(ye)黑(hei)褐(he)色(se)消(xiao)失(shi)呈(cheng)淡(dan)藍(lan)色(se)透(tou)明(ming)為(wei)止(zhi)。如(ru)樣(yang)品(pin)含(han)脂(zhi)肪(fang)較(jiao)多(duo)時(shi),應(ying)適(shi)當(dang)增(zeng)加(jia)硫(liu)酸(suan)量(liang),用(yong)硫(liu)酸(suan)量(liang)少(shao)時(shi),過(guo)多(duo)的(de)硫(liu)酸(suan)鉀(jia)會(hui)形(xing)成(cheng)硫(liu)酸(suan)氫(qing)鉀(jia)而(er)不(bu)與(yu)氨(an)作(zuo)用(yong),導(dao)致(zhi)氨(an)損(sun)失(shi)。
(5)當樣品消化液渾濁或未澄清透明時,可先將凱氏燒瓶放冷至室溫後,再加入30%的過氧化氫,然後繼續加熱消化;
(6)蒸餾裝置要安裝平穩、牢固、嚴密,各連接部分不能漏氣。水蒸氣發生器裝水不可太滿,加玻璃珠以防爆沸。
(7)蒸餾時,蒸汽要發生均勻、充足,不得停火斷汽,否則蒸餾瓶內壓力降低會發生倒吸;bimianpingzhongdeyetifapaochongchujinrujieshouping。jiajianliangyaozu,dongzuoyaokuai,fangzhiansunshi。lengningguanchukouyidingyaojinruxishouyezhong,fangzhianhuifasunshi。yaobaozhengzhengliuzhuangzhibunenglouqi
(8)蒸餾結束後,應先將吸收液離開冷凝管口,以免發生倒吸。判斷是否蒸餾完全,可用pH試紙測試冷凝管口的冷凝液而確定。
(9)在蒸餾時反應室與外界存在的壓力差,蒸汽可將氨帶出。故蒸餾時,要保證蒸汽均勻、充足,中間不能停止加熱,防止發生倒吸;
三常見問題解答
一、消化過程中容易沾壁怎麼辦?消化後定氮瓶內有黑色殘留物怎麼辦?
解答:稱(cheng)樣(yang)時(shi)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)切(qie)勿(wu)使(shi)樣(yang)品(pin)粘(zhan)附(fu)在(zai)定(ding)氮(dan)瓶(ping)頸(jing)部(bu),避(bi)免(mian)因(yin)樣(yang)品(pin)未(wei)消(xiao)化(hua)完(wan)全(quan)而(er)造(zao)成(cheng)結(jie)果(guo)偏(pian)低(di)。消(xiao)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)如(ru)果(guo)發(fa)生(sheng)沾(zhan)壁(bi)在(zai)定(ding)氮(dan)瓶(ping)肚(du)上(shang)或(huo)者(zhe)定(ding)氮(dan)瓶(ping)肚(du)上(shang)有(you)黑(hei)色(se)殘(can)留(liu)物(wu),可(ke)以(yi)在(zai)消(xiao)化(hua)較(jiao)完(wan)全(quan)時(shi)搖(yao)動(dong)定(ding)氮(dan)瓶(ping),把(ba)定(ding)氮(dan)瓶(ping)肚(du)上(shang)的(de)黑(hei)色(se)物(wu)質(zhi)搖(yao)洗(xi)下(xia)來(lai)。搖(yao)動(dong)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)取(qu)下(xia)小(xiao)漏(lou)鬥(dou),戴(dai)上(shang)防(fang)燙(tang)手(shou)套(tao),手(shou)掌(zhang)緊(jin)握(wo)瓶(ping)頸(jing),向(xiang)前(qian)後(hou)側(ce)甩(shuai),使(shi)瓶(ping)內(nei)液(ye)體(ti)呈(cheng)半(ban)旋(xuan)轉(zhuan)半(ban)振(zhen)蕩(dang)狀(zhuang)態(tai),注(zhu)意(yi)控(kong)製(zhi)力(li)度(du)不(bu)要(yao)讓(rang)液(ye)體(ti)濺(jian)離(li)瓶(ping)口(kou)。
二、硫酸鉀的作用是催化劑嗎?
解答:硫(liu)酸(suan)鉀(jia)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)提(ti)高(gao)溶(rong)液(ye)沸(fei)點(dian),從(cong)而(er)加(jia)快(kuai)有(you)機(ji)物(wu)分(fen)解(jie)。但(dan)是(shi)不(bu)能(neng)加(jia)入(ru)過(guo)多(duo)的(de)硫(liu)酸(suan)鉀(jia),否(fou)則(ze)會(hui)因(yin)為(wei)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao),使(shi)生(sheng)成(cheng)的(de)硫(liu)酸(suan)銨(an)發(fa)生(sheng)熱(re)分(fen)解(jie)成(cheng)氨(an)而(er)造(zao)成(cheng)損(sun)失(shi)。
三、硫酸銅是否是消化終點以及加堿蒸餾時的指示劑?
解答:硫酸銅的作用有三個,分別為:
①催化作用:加速有機物的氧化分解。
②消化完全的指示劑:使液體呈現藍綠色澄清透明狀態。
③蒸餾時堿性反應的指示劑:產生褐色沉澱。
四、混合指示劑必須臨用時混合嗎?
解答:混合指示劑必須臨用時混合。
五、蒸餾的時取下錐形瓶需要用洗瓶衝洗嗎?不衝洗會有誤差嗎?
解答:需要衝洗冷凝管下端以防止產生結果誤差。蒸餾後移動蒸餾液接收瓶,液麵離開冷凝管下端,再蒸餾1min。然後用少量水衝洗冷凝管下端外部,然後取下蒸餾液接收瓶。
六、蒸餾儀器的檢漏如何操作?
解答:可以將蒸餾裝置連接好後,在接口以及瓶塞等可能漏氣的地方滴加少量水,打開電爐加熱,觀察有無氣泡產生。
七、硼酸可以多加嗎?
解答:不可以。按國標的要求正確操作,10mL硼酸足夠。
八、滴定時消耗了很多鹽酸溶液,能否換濃度高的鹽酸溶液滴定?
解答:不能更改國標給出的滴定液濃度。蛋白質含量較高的樣品可以適當減少稱樣量,或合理範圍內減少吸取消化液的體積V3。
九、空白消耗標準滴定液的體積指的是什麼?
解答:試劑空白實驗消耗的標準滴定溶液的體積就是空白體積。
十、同時有兩種蛋白怎麼換算?
解答:同時含有多種蛋白質,且折算係數不相同時可以按複合配方食品換算蛋白質係數。
凱氏定氮儀使用常見問題解答
1、 凱氏定氮儀在蒸餾時翻滾劇烈,會對操作者構成危險嗎?
答:一般不會,凱氏定氮儀在蒸餾時翻滾劇烈,是水蒸氣大量進入消化管液體翻滾,並非劇烈反應造成;而且儀器有超壓保護裝置,可以保持管路內部常壓,避免危險。
2、 凱氏定氮儀工作中對水質有什麼要求?
答:凱氏定氮儀的蒸餾水桶內要裝蒸餾水或純水,機器長期不用要將蒸餾器裏水放掉。
3、 凱氏定氮儀開機沒聲音是怎麼回事?
答:凱氏定氮儀開機沒聲音,如果機器電源開關內紅燈亮,說明是定氮儀內保險管燒斷了,保險管位置在機器內部靠近電源開關接口5公分處黑色殼子內。
4、 凱氏定氮儀開機後蒸餾器內不加水怎麼解決?
答:開機半分鍾後檢查蒸餾水桶是否漏氣,能被氣充鼓是正常;檢查蒸餾水桶內水位是否超過三分之一,不夠補齊;檢查蒸餾水桶的位置,低於放置儀器的台麵,壓力不夠,加不上水;檢查蒸餾水桶進氣、進液管是否接錯,接錯桶內會產生氣泡並發出聲響;檢查排水閥,應呈關閉狀態。
5、 凱氏定氮儀蒸鍋不加熱,不能產生蒸氣,為什麼?
答:如(ru)果(guo)機(ji)器(qi)能(neng)正(zheng)常(chang)加(jia)堿(jian),不(bu)能(neng)加(jia)熱(re)出(chu)蒸(zheng)氣(qi),判(pan)定(ding)加(jia)熱(re)絲(si)可(ke)能(neng)燒(shao)壞(huai)了(le),可(ke)拿(na)萬(wan)用(yong)表(biao)量(liang)一(yi)下(xia)加(jia)熱(re)絲(si)正(zheng)負(fu)極(ji),不(bu)通(tong)可(ke)確(que)定(ding)加(jia)熱(re)絲(si)損(sun)壞(huai),換(huan)新(xin)加(jia)熱(re)絲(si)。
如果機器不能正常加堿,開機後又沒有任何聲音,判斷是保險絲燒斷了,保險管位置在機器內部靠近電源開關接口5公分處黑色殼子內。
6、 凱氏定氮儀工作時聲音大,是否正常?
答:屬於正常現象,這是機器內部氣泵工作的聲音。
7、 凱氏定氮儀工作中不能加堿、加堿沒有聲音,為什麼?
答:檢查堿桶是否漏氣,被氣充鼓機器才能正常工作;儀器使用時間過長,堿管內部會產生結晶,導致加液時流速降低,沒有聲音。
8、 定氮儀在工作時,從頂部冒出類似煙的氣體,怎麼回事?
答:檢jian查zha冷leng卻que水shui進jin水shui的de水shui龍long頭tou是shi否fou打da開kai,冷leng卻que水shui關guan閉bi或huo者zhe水shui量liang小xiao都dou會hui導dao致zhi消xiao化hua管guan出chu來lai的de蒸zheng氣qi不bu能neng被bei冷leng凝ning,從cong機ji器qi裏li冒mao出chu來lai的de水shui蒸zheng氣qi,看kan起qi來lai類lei似si煙yan。
9、 定氮儀使用中發現消化管進滿水,怎麼解決?
答:定氮儀使用中發生消化管進滿水,是由於機器控製水位器導電性降低造成的,解決辦法:打開水位器取出探針用砂紙打磨,去掉氧化層;在蒸餾水桶裏加入3-5克實驗室用氯化鈉,搖勻溶解。
10、定氮儀使用中發生蒸餾器、水位器進滿水,硼酸吸收液容器中進水,怎麼解決?
答:是機器控製水位器導電性降低造成的,解決辦法:打開水位器取出探針用砂紙打磨,去掉氧化層;在蒸餾水桶裏加入3-5克實驗室用氯化鈉,搖勻溶解。
11、定氮儀使用中消化管中白色管子發生倒吸,怎樣解決?
答: 儀器停止工作(蒸餾器停止加熱),氣閥未能及時關閉,會產生倒吸現象,可在白色管子上紮一些小孔。氣閥損壞,不能關閉,也會倒吸。
12、定氮儀工作中隔3-5秒鍾會發出聲響,是否正常?
答:這種聲響屬於正常現象,儀器工作狀態下,蒸餾器會不斷加熱產生水蒸汽而消耗水,儀器會自動打開水閥進行補水,聲響就是水閥打開、關閉的聲音,屬於正常現象。
注:
1、每次使用儀器前,應讓儀器空煮一次,清洗儀器的內部管路。
2、儀器使用完畢,應將其中一隻桶的桶蓋打開,將桶內的氣體排出,延長附件的使用壽命(3個或2個桶串聯,排氣時隻打開一隻桶蓋即可)。
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