凱氏定氮法測定食品中蛋白質(zhì)

□張 偉 博州質(zhì)量與計量檢測所

凱氏定氮法測定食品中蛋白質(zhì)

□張 偉 博州質(zhì)量與計量檢測所

蛋白質(zhì)被認為是構(gòu)成生物體細胞組織的重要成分。食物中的蛋白質(zhì)是人體中氮的唯一來源，具有糖類和脂肪不可替代的作用。含氮量是蛋白質(zhì)區(qū)別于其他有機化合物的重要標(biāo)志。在檢驗食品中蛋白質(zhì)時，通常是先檢定出食品中的總氮量，然后乘以蛋白質(zhì)換算系數(shù)，以此得到蛋白質(zhì)含量。凱氏定氮法由Kieldahl于1883年首先提出，至今仍被作為標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法。凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)分為樣品消化、蒸餾、吸收和滴定過程。

原理

向樣品中加入濃硫酸和催化劑，充分混勻，然后加熱消化分解，樣中碳和氫被氧化成二氧化碳和水，其中的有機氮轉(zhuǎn)化為硫酸銨。堿化蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后以硫酸或鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，根據(jù)酸的消耗量乘以換算系數(shù)，即為蛋白質(zhì)的含量。

樣品消化

濃硫酸具有脫水性和氧化性，可使有機物中的碳、氫被氧化為二氧化碳和水，蛋白質(zhì)會分解為氨，然后氨與硫酸結(jié)合生成硫酸銨。通常加入硫酸鉀和硫酸銅作為催化劑來加快蛋白質(zhì)分解。硫酸鉀可以提高溶液的沸點，一般情況下，純硫酸的沸點在340 ℃左右，但是在添加硫酸鉀后，可提高至400 ℃以上。提高溫度使有機物加快分解。但是不能加入過多的硫酸鉀，否則會因為溫度過高，使生成的硫酸銨發(fā)生熱分解成氨而造成損失。硫酸銅除作為催化劑外，還可以指示消化終點的到達，有機物全部消化完全后，溶液呈現(xiàn)清澈的藍綠色，硫酸銅還可以做蒸餾時堿性反應(yīng)的指示劑。

蒸餾

消化液中的硫酸銨在堿性環(huán)境下會轉(zhuǎn)化成氨。為防止水中微量的氨氣受熱逸出，影響測定結(jié)果，所以水蒸氣發(fā)生器中的水要保持酸性。硫酸銨是一種強酸弱堿鹽，需要足夠的堿液使結(jié)合態(tài)的氨完全反應(yīng)并釋放出來，這個過程中的氫氧化鈉一定要過量，過量的氫氧化鈉會與硫酸銅生成藍色的氫氧化銅沉淀，氫氧化銅受熱分解成黑色的氧化銅沉淀。檢驗蒸餾是否完成，可用奈氏試紙法，NH4+或NH3遇奈氏試劑會反應(yīng)生成棕紅色的碘化汞銨化合物。

吸收

加熱蒸餾放出的氨可用硼酸溶液吸收，硼酸有吸收氨的作用，又因其呈微弱酸性，不影響下一步滴定時指示劑的變色反應(yīng)。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 ℃。

滴定

待吸收完全后，用硫酸或者鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進行酸堿滴定，滴定液的濃度直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須按照要求進行配制和標(biāo)定?；旌现甘緞┰谥行匀芤褐谐驶疑?，滴定終點時液體呈灰色。

注意事項

①所用的試劑溶液應(yīng)用無氨蒸餾水配制；②取樣應(yīng)具有代表性,取樣前將樣品充分混勻；

③樣品稱量放入凱氏燒瓶時，切勿使樣品粘附在瓶頸部，避免樣品未消化完全而造成氮損失；④為了保證使燒瓶壁上的殘渣消化完全，在消化過程中要不時地轉(zhuǎn)動凱氏燒瓶；⑤消化脂肪或糖含量較高的樣品時，易產(chǎn)生大量泡沫，為防止泡沫溢出，消化時應(yīng)先消化加熱并不斷搖動，或者加入少量辛醇或液體石蠟或硅油消泡劑；⑥當(dāng)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后，再加入30%的過氧化氫，然后繼續(xù)加熱消化；⑦加堿后，漏斗要進行水封，避免因裝置漏氣造成氨的逸出影響結(jié)果的準(zhǔn)確性；⑧要保證蒸餾裝置不能漏氣；⑨在蒸餾時反應(yīng)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(fā)生倒吸；⑩蒸餾前如果加堿后消化液呈藍色而沒有生成氫氧化銅沉淀，說明加入的堿量不足，需要適量補加堿；,蒸餾時為防止水蒸氣發(fā)生器內(nèi)液體爆沸，加入幾片碎瓷片或大的玻璃珠，玻璃珠直徑最好大于聯(lián)通的玻璃管直徑，以免玻璃珠進入玻璃管內(nèi)影響蒸汽均勻、充足的輸出； -冷凝管下端要插入硼酸吸收液液面以下，防止氨逸出，蒸餾完畢后先將冷凝管下端提離液面，再蒸1 min后清洗管口，再移開吸收瓶，最后關(guān)掉熱源，否則可能發(fā)生倒吸。

結(jié)語

凱氏定氮法經(jīng)典、準(zhǔn)確，適用于食品中蛋白質(zhì)的測定。但是因樣品中一般會含有一些非蛋白質(zhì)的含氮化合物，所以凱氏定氮法測定結(jié)果為樣品中粗蛋白質(zhì)含量。然而，此法實際上測的不是蛋白質(zhì)含量，而是通過測氮含量來推算出樣品中蛋白質(zhì)的含量。在凱氏定氮法中消化操作的條件是產(chǎn)生誤差的主要原因，因此要格外注意。在實際的生產(chǎn)實驗中，每一步應(yīng)該嚴格按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來進行操作。本文為筆者日常工作實驗總結(jié)所得，望對實驗者有些許幫助。