淀粉中凱氏氮標準測定方法的改善

　　1.國際標準相關(guān)測定方法

　　《ISO 3188-1978 淀粉及其衍生物氮含量測定滴定法》詳細測定實(shí)驗過(guò)程如下：

　　1.1原理

　　在催化劑存在下，用硫酸裂解淀粉及其衍生物，然后堿化反應產(chǎn)物，并進(jìn)行蒸餾使氨釋放。同時(shí)用硼酸溶液收集，再用已標定的硫酸溶液滴定，得到硫酸體積耗用數即能轉化成氮含量。

　　1.2試劑和材料

　　在測定過(guò)程中，只可使用分析純的試劑和蒸餾水，或至少純度相當的水。

　　1.2.1 濃硫酸：96%(m/m)、ρ20為1.84g/mL。

　　1.2.2氫氧化鈉溶液：40%(m/m)、ρ20為1.43g/mL。

　　1.2.3 硼酸溶液：20g/L。

　　1.2.4催化劑：由97g硫酸鉀和3g無(wú)水硫酸銅組成。

　　1.2.5 硫酸：約0.02mol/L或0.1mol/L的標準溶液。

　　1.2.6指示劑：由二份在50%(V/V)乙醇溶液中的中性甲基紅、冷飽和溶液與一份在50%(V/V)乙醇溶液中濃度為0.25g/L亞甲藍溶液混合而成。配制之后貯入棕色玻璃瓶?jì)取?

　　1.3儀器和設備

　　1.3.1 天平：感量為 1mg。

　　1.3.2 定氮蒸餾裝置。

　　1.3.3 自動(dòng)凱氏定氮儀。

　　1.4分析步驟

　　1.4.1試樣處理：

　　所測樣品應充分混合，放在密封干燥的容器內。對葡萄糖漿，在混合前應先除去表層約5mm。對塊狀樣品必須研磨，使之全部過(guò)篩，不留下剩余樣品。

　　1.4.2取樣：

　　樣品量稱(chēng)取至多為10g樣品，精確至0.0001g，然后倒入干燥凱氏燒瓶?jì)�，注意不要將樣品沾在瓶頸內壁上。對粘狀或糊狀樣品，則可用一個(gè)小玻璃盛器或不產(chǎn)生氮的鋁片紙或塑料上稱(chēng)重，或氮含量已知的盛器，盛品留在瓶?jì)�，如盛器產(chǎn)生氮的話(huà)，應做空白測定后折算。

　　1.4.3消煮：

　　加入催化劑10g，并用量筒加入體積為4倍樣品重量計算的毫升濃硫酸。輕輕擺動(dòng)燒瓶，混合瓶?jì)葮悠�，直至團塊消失，樣品完全濕透，加入防沸物(如玻璃珠)。燒瓶放到消化架上，裝上排氣裝置，開(kāi)始加熱裂解。小心加熱液體，使之逐漸沸騰，待液體澄清后繼續加熱1小時(shí)。

　　2.化驗室試驗方法(國標檢測方法改善后測定方法)

　　2.1儀器設備

　　2.1.1分析天平

　　2.1.2 JKZ10-恒溫加熱消煮爐(濟南精密)

　　2.1.3JK9870全自動(dòng)凱氏定氮儀(濟南精密)

　　2.2試樣處理：

　�、�、使用滴管稱(chēng)取約2g左右的淀粉樣品，15ml濃硫酸，2g左右的催化劑(硫酸銅硫酸鉀)，靜置半小時(shí)。

　�、�、放置于消煮爐上，正常升溫至100℃(開(kāi)始變黑)。

　�、�、100℃持續10分鐘，升至150℃(完全變黑，并開(kāi)始出現泡沫)。

　�、�、升溫至200℃過(guò)程中，同時(shí)加入10滴30%的過(guò)氧化氫溶液。

　�、�、200℃穩定5分鐘，加入10滴30%的過(guò)氧化氫溶液。

　�、�、升至250℃，同時(shí)加入10滴30%的過(guò)氧化氫溶液。

　�、�、穩定10分鐘，升至300℃，同時(shí)加入5滴30%的過(guò)氧化氫溶液。

　�、�、穩定10分鐘，升至400℃，同時(shí)加入5滴30%的過(guò)氧化氫溶液。

　�、�、間隔10分鐘加入5滴30%的過(guò)氧化氫溶液，直至溶液中固體(黑色泡沫)完全溶解。

　�、�、等待溶液變?yōu)橥该鞯乃{綠色時(shí)繼續加熱1小時(shí)。

　　2.3測定：

　　消解完之后將樣品冷卻至室溫，即可使用凱氏定氮儀(濟南精密 JK9870)測定凱氏氮含量，得到的氮含量乘以相對應的系數可得到蛋白質(zhì)的含量。

　　3.本化驗室實(shí)驗方法與國標方法的改善之處

　�、�. 消解過(guò)程使用消煮爐緩慢升溫，控制消解過(guò)程炭化的黑色泡沫附著(zhù)在管壁，以減小對測定結果的影響

　�、�. 消解過(guò)程加入雙氧水來(lái)減弱炭化產(chǎn)生的泡沫，以加快消煮的效率

　　4.改善方法的解釋與方法的論證數據

　　4.1.消化過(guò)程控制升溫速率以及加入雙氧水加快消化速率

　　樣品當中含有大量的含碳化合物，故在消化時(shí)候加入濃硫酸以后加熱時(shí)產(chǎn)生碳化，會(huì )有黑色泡沫出現，由于消煮爐配套使用的消化管管徑相比于標準方法中定氮燒瓶較細，極易出現黑色泡沫附著(zhù)在消化管管壁，導致樣品的消化不完全。降低升溫速率會(huì )減弱濃硫酸碳化樣品的程度，減少黑色泡沫的出現，進(jìn)而降低消化時(shí)的誤差出現。而雙氧水時(shí)氧化性極強的強氧化劑，能加速樣品中有機物的氧化，從而進(jìn)一步減弱碳化過(guò)程黑色泡沫的產(chǎn)生，致使樣品的消化速率進(jìn)一步提升，加速樣品的消解，縮短樣品的消化時(shí)間。以下表格是針對加入雙氧水消化和未加雙氧水消化的樣品消化時(shí)間、氮含量測定結果的比對：

　　序號重量g雙氧水加入碳化黑色泡沫情況消化耗時(shí)氮含量%

　　11.8882否嚴重4h0.0363

　　22.0153否嚴重4h0.0358

　　31.9067否嚴重4h0.0358

　　41.8384是明顯減弱3.5h0.0363

　　51.7305是明顯減弱3.5h0.0373

　　61.8376是明顯減弱3.5h0.0372

　　備注：滴定稀硫酸濃度0.0678mol/L 消解催化劑：15ml濃硫酸硫酸銅硫酸鉀(1：10)混合指示劑2g

　　上述數據說(shuō)明消化過(guò)程加入雙氧水對測定結果沒(méi)有影響，能明顯加快消解的速率，減弱碳化過(guò)程黑色泡沫的產(chǎn)生，從而避免了黑色泡沫附著(zhù)在消化管管壁，進(jìn)而減少了消化過(guò)程的誤差，增加了實(shí)驗結果的穩定性。

　　5.改善方法實(shí)驗數據的準確性論證

　　為了驗證改善優(yōu)化后方法的準確性，選取了不同凱氏氮含量的淀粉分別使用優(yōu)化后的方法(使用濟南精密JK9870)和國標方法進(jìn)行對比，對比數據如下表所示：

　　樣品名稱(chēng)凱氏氮檢測結果/%平均值偏差/%

　　國標方法改善優(yōu)化后方法

　　樣品10.0360.035兩種方法的平均值

　　偏差為0.42%

　　樣品20.0290.028

　　樣品30.0410.042

　　樣品40.0500.051

　　樣品50.0270.029

　　樣品60.0240.024

　　樣品70.0320.031

　　由以上表格數據可以整理歸納出，改善優(yōu)化(使用JK9870凱氏定氮儀)后的實(shí)驗方法與國標方法檢測結果偏差在0.5%以?xún)�，檢測結果沒(méi)有明顯差異。

　　6.使用凱氏定氮儀(濟南精密 JK9870)與傳統手工滴定法的對比論證

　　使用凱氏定氮儀測定樣品中蛋白質(zhì)(凱氏氮)含量，更能與消煮爐的消化高效的結合起來(lái)，相比傳統的手工滴定法結果更穩定，誤差更小，尤其是待測樣品數量較多時(shí)，凱氏定氮儀來(lái)測定更適合改善優(yōu)化后實(shí)驗方法。為了驗證凱氏定氮儀的檢測結果準確性，采用了同一樣品相同的消解方法，消解完成后定容取等量體積的樣品稀釋液分別使用凱氏定氮儀(濟南精密 JK9870)和傳統手工滴定法(國標方法)進(jìn)行樣品蛋白質(zhì)含量的檢測。檢測數據如下表所示：

　　樣品序號蛋白質(zhì)檢測結果/%

　　JK9870法測試手工滴定法測試

　　10.17810.1794

　　20.18190.1813

　　30.17750.1769

　　40.18630.1838

　　50.17630.1769

　　60.17860.1816

　　上表數據可以看出使用凱氏定氮儀(濟南精密 JK9870)和傳統手工滴定法(國標方法)進(jìn)行淀粉樣品蛋白質(zhì)含量的檢測時(shí)檢測結果的偏差微乎其微，檢測結果沒(méi)有明顯差異，并且使用凱氏定氮儀(濟南精密 JK9870)檢測起來(lái)效率更高滴定更快，能夠加快實(shí)驗進(jìn)程。

　　采用改善優(yōu)化后的化驗室實(shí)驗方法進(jìn)行氮含量、蛋白質(zhì)含量的檢測時(shí)，雙氧水催化劑的使用更能加快消煮的速度，更能減弱碳化現象，有效的促進(jìn)了消煮淀粉樣品，消化后的樣品不需要定容即可直接使用凱氏定氮儀(濟南精密 JK9870)測定，并且檢測結果和國標方法對比無(wú)差異，準確度高，改善優(yōu)化后的實(shí)驗方法可作為淀粉凱氏氮含量、蛋白質(zhì)含量檢測的通用方法。

　　7.改善優(yōu)化后實(shí)驗方法的要點(diǎn)

　　淀粉類(lèi)樣品的凱氏氮、蛋白質(zhì)含量檢測，最重要的環(huán)節是淀粉樣品消化過(guò)程，消煮過(guò)程控制好升溫速率，適量加入雙氧水來(lái)加快消煮能更好更快速的完成消煮實(shí)驗。選擇采用凱氏定氮儀(濟南精密 JK9870)測定相比傳統的標準方法測定更方便，加快實(shí)驗的效率。