淀粉中凱氏氮標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法的改善

　　1.國際標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)測(cè)定方法

　　《ISO 3188-1978 淀粉及其衍生物氮含量測(cè)定滴定法》詳細(xì)測(cè)定實(shí)驗(yàn)過程如下：

　　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(yīng)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(biāo)定的硫酸溶液滴定，得到硫酸體積耗用數(shù)即能轉(zhuǎn)化成氮含量。

　　1.2試劑和材料

　　在測(cè)定過程中，只可使用分析純的試劑和蒸餾水，或至少純度相當(dāng)?shù)乃��?

　　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無水硫酸銅組成。

　　1.2.5 硫酸：約0.02mol/L或0.1mol/L的標(biāo)準(zhǔn)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(lán)溶液混合而成。配制之后貯入棕色玻璃瓶內(nèi)。

　　1.3儀器和設(shè)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(cè)樣品應(yīng)充分混合，放在密封干燥的容器內(nèi)。對(duì)葡萄糖漿，在混合前應(yīng)先除去表層約5mm。對(duì)塊狀樣品必須研磨，使之全部過篩，不留下剩余樣品。

　　1.4.2取樣：

　　樣品量稱取至多為10g樣品，精確至0.0001g，然后倒入干燥凱氏燒瓶內(nèi)，注意不要將樣品沾在瓶頸內(nèi)壁上。對(duì)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重，或氮含量已知的盛器，盛品留在瓶內(nèi)，如盛器產(chǎn)生氮的話，應(yīng)做空白測(cè)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(jì)算的毫升濃硫酸。輕輕擺動(dòng)燒瓶，混合瓶內(nèi)樣品，直至團(tuán)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(xù)加熱1小時(shí)。

　　2.化驗(yàn)室試驗(yàn)方法(國標(biāo)檢測(cè)方法改善后測(cè)定方法)

　　2.1儀器設(shè)備

　　2.1.1分析天平

　　2.1.2 JKZ10-恒溫加熱消煮爐(濟(jì)南精密)

　　2.1.3JK9870全自動(dòng)凱氏定氮儀(濟(jì)南精密)

　　2.2試樣處理：

　�、�、使用滴管稱取約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)。

　�、凇⒎胖糜谙�煮爐上，正常升溫至100℃(開始變黑)。

　　③、100℃持續(xù)10分鐘，升至150℃(完全變黑，并開始出現(xiàn)泡沫)。

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

　　⑤、200℃穩(wěn)定5分鐘，加入10滴30%的過氧化氫溶液。

　�、�、升至250℃，同時(shí)加入10滴30%的過氧化氫溶液。

　　⑦、穩(wěn)定10分鐘，升至300℃，同時(shí)加入5滴30%的過氧化氫溶液。

　　⑧、穩(wěn)定10分鐘，升至400℃，同時(shí)加入5滴30%的過氧化氫溶液。

　�、�、間隔10分鐘加入5滴30%的過氧化氫溶液，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{(lán)綠色時(shí)繼續(xù)加熱1小時(shí)。

　　2.3測(cè)定：

　　消解完之后將樣品冷卻至室溫，即可使用凱氏定氮儀(濟(jì)南精密 JK9870)測(cè)定凱氏氮含量，得到的氮含量乘以相對(duì)應(yīng)的系數(shù)可得到蛋白質(zhì)的含量。

　　3.本化驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法與國標(biāo)方法的改善之處

　�、�. 消解過程使用消煮爐緩慢升溫，控制消解過程炭化的黑色泡沫附著在管壁，以減小對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

　�、�. 消解過程加入雙氧水來減弱炭化產(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(shù)據(jù)

　　4.1.消化過程控制升溫速率以及加入雙氧水加快消化速率

　　樣品當(dāng)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(xiàn)，由于消煮爐配套使用的消化管管徑相比于標(biāo)準(zhǔn)方法中定氮燒瓶較細(xì)，極易出現(xiàn)黑色泡沫附著在消化管管壁，導(dǎo)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(xiàn)，進(jìn)而降低消化時(shí)的誤差出現(xiàn)。而雙氧水時(shí)氧化性極強(qiáng)的強(qiáng)氧化劑，能加速樣品中有機(jī)物的氧化，從而進(jìn)一步減弱碳化過程黑色泡沫的產(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(duì)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(cè)定結(jié)果的比對(duì)：

　　序號(hào)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(yán)重4h0.0363

　　22.0153否嚴(yán)重4h0.0358

　　31.9067否嚴(yán)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(shù)據(jù)說明消化過程加入雙氧水對(duì)測(cè)定結(jié)果沒有影響，能明顯加快消解的速率，減弱碳化過程黑色泡沫的產(chǎn)生，從而避免了黑色泡沫附著在消化管管壁，進(jìn)而減少了消化過程的誤差，增加了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性。

　　5.改善方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性論證

　　為了驗(yàn)證改善優(yōu)化后方法的準(zhǔn)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(jì)南精密JK9870)和國標(biāo)方法進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比數(shù)據(jù)如下表所示：

　　樣品名稱凱氏氮檢測(cè)結(jié)果/%平均值偏差/%

　　國標(biāo)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(shù)據(jù)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(yàn)方法與國標(biāo)方法檢測(cè)結(jié)果偏差在0.5%以內(nèi)，檢測(cè)結(jié)果沒有明顯差異。

　　6.使用凱氏定氮儀(濟(jì)南精密 JK9870)與傳統(tǒng)手工滴定法的對(duì)比論證

　　使用凱氏定氮儀測(cè)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(jié)合起來，相比傳統(tǒng)的手工滴定法結(jié)果更穩(wěn)定，誤差更小，尤其是待測(cè)樣品數(shù)量較多時(shí)，凱氏定氮儀來測(cè)定更適合改善優(yōu)化后實(shí)驗(yàn)方法。為了驗(yàn)證凱氏定氮儀的檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)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(jì)南精密 JK9870)和傳統(tǒng)手工滴定法(國標(biāo)方法)進(jìn)行樣品蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)。檢測(cè)數(shù)據(jù)如下表所示：

　　樣品序號(hào)蛋白質(zhì)檢測(cè)結(jié)果/%

　　JK9870法測(cè)試手工滴定法測(cè)試

　　10.17810.1794

　　20.18190.1813

　　30.17750.1769

　　40.18630.1838

　　50.17630.1769

　　60.17860.1816

　　上表數(shù)據(jù)可以看出使用凱氏定氮儀(濟(jì)南精密 JK9870)和傳統(tǒng)手工滴定法(國標(biāo)方法)進(jìn)行淀粉樣品蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)時(shí)檢測(cè)結(jié)果的偏差微乎其微，檢測(cè)結(jié)果沒有明顯差異，并且使用凱氏定氮儀(濟(jì)南精密 JK9870)檢測(cè)起來效率更高滴定更快，能夠加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。

　　采用改善優(yōu)化后的化驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行氮含量、蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)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(xiàn)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(jì)南精密 JK9870)測(cè)定，并且檢測(cè)結(jié)果和國標(biāo)方法對(duì)比無差異，準(zhǔn)確度高，改善優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方法可作為淀粉凱氏氮含量、蛋白質(zhì)含量檢測(cè)的通用方法。

　　7.改善優(yōu)化后實(shí)驗(yàn)方法的要點(diǎn)

　　淀粉類樣品的凱氏氮、蛋白質(zhì)含量檢測(cè)，最重要的環(huán)節(jié)是淀粉樣品消化過程，消煮過程控制好升溫速率，適量加入雙氧水來加快消煮能更好更快速的完成消煮實(shí)驗(yàn)。選擇采用凱氏定氮儀(濟(jì)南精密 JK9870)測(cè)定相比傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定更方便，加快實(shí)驗(yàn)的效率。