凱氏定氮儀的應(yīng)用

凱氏定氮法（Kjeldahl method，全稱凱耶達(dá)爾定氮法，簡稱凱氮法）是分析化學(xué)中一種常用的確定有機(jī)化合物中氮含量的檢測方法。這種方法是由凱耶達(dá)爾（Johan Kjeldahl）在1883年發(fā)明的。凱氏定氮法的普遍適用性、性和可重復(fù)性已經(jīng)得到了的廣泛認(rèn)可。它已經(jīng)被確定為檢測食品中蛋白質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)方法。

藥典中的凱氏定氮針對有機(jī)氮化合物,主要是指蛋白質(zhì)、核酸、尿素以及大量合成的氮為負(fù)三價的有機(jī)氮化合物。它不包括疊氮化合物、聯(lián)氮、偶氮、腙、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硝基、腈、肟和半卡巴腙類的含氮化合物。

在水處理領(lǐng)域，一般認(rèn)為：

總氮=總凱氏氮+硝酸鹽氮+亞硝酸鹽氮

凱氏氮=有機(jī)氮+氨氮。

應(yīng)用凱氏定氮法可對復(fù)合肥料中的總氮進(jìn)行測定，GB8572-88。

凱氏定氮法是目前分析有機(jī)化合物或混合物中含氮量常用的方法，是測定試樣中總有機(jī)氮zui準(zhǔn)確和zui簡單的方法之一，被國內(nèi)作為法定的標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法。凱氏定氮法適用范圍廣泛，測定結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，但操作較復(fù)雜，工作量大。在此形勢下，安全、準(zhǔn)確、可靠、省時、省力自動化程度高的凱氏定氮儀面對國內(nèi)外的巨大需求有了飛速發(fā)展。凱氏定氮儀是依據(jù)經(jīng)典凱氏定氮方法設(shè)計的自動測定系統(tǒng)，根據(jù)蛋白質(zhì)中氮的含量恒定的原理，通過測定樣品中氮的含量從而計算蛋白質(zhì)含量。該儀器安裝、操作簡單；適用于糧油檢測、飼料分析、植物養(yǎng)分測試、土肥檢測、環(huán)保、醫(yī)藥、化工等行業(yè)的分析、教學(xué)及研究中主要用來檢測糧食、食品、乳制品、飲料、飼料、土壤、水、藥物、沉淀物和化學(xué)品等中的氨氮、蛋白質(zhì)氮等含量，是操作人員的理想工具，同時利用定氮儀也可以測二氧化硫等物質(zhì)，是實驗室比較重要的理化分析儀器。

蛋白質(zhì)測定：國家標(biāo)準(zhǔn)方法中食品中蛋白質(zhì)測定、飼料中粗蛋白質(zhì)的測定及植物油料粗蛋白質(zhì)的測定等；谷元蛋白的粉的測定；用凱氏定氮法檢測脫脂奶粉中蛋白質(zhì)含量；測定牛乳中蛋白質(zhì)含量的方法等。

氮的測定：國家標(biāo)準(zhǔn)中乳與乳制品中非蛋白氮含量的測定、淀粉及其衍生物氮含量測定、土壤中氮含量的測定、復(fù)混肥料中總氮含量測定、肥料中銨態(tài)氮含量的測定、尿素的測定方法等；定氮儀測定水中氨氮、用定氮儀測定天然橡膠氮含量、用自動凱氏定氮儀測定醬油中銨鹽含量等。

揮發(fā)性鹽基氮測定：用全自動凱氏定氮儀測定金槍魚肉中揮發(fā)性鹽基氮含量、測定肉類中的揮發(fā)性鹽基氮、魚粉中揮發(fā)性鹽基氮的測定，測定水產(chǎn)品、肉及制品中的揮發(fā)性鹽基氮含量及不確定度評定等。

其它方面：用凱氏定氮儀測定水發(fā)產(chǎn)品中甲醛的含量、測定黃花菜中二氧化硫的含量、用全自動凱氏定氮儀測定己內(nèi)酰胺中揮發(fā)堿等。

凱氏定氮儀的使用注意事項：

（1 ）樣品前處理

樣品應(yīng)盡量選取具有代表性的，大塊的固體樣品應(yīng)用粉碎設(shè)備打得細(xì)小均勻，

液體樣要混合均勻。

 （2 ）模塊化消解裝置消化樣品

消化過程中，首先確保濃硫酸量足夠，如樣品脂肪含量較高時，應(yīng)適當(dāng)增加硫酸量；其次對某些樣品炭化易產(chǎn)生泡沫，這時可采用消解爐曲線升溫或手動控制升溫，讓消解溶液沸騰均勻后再提高消解溫度，直至消化液呈透明藍(lán)綠色再消化0.5h或1h。因為炭化過程中，升溫速度過快會使樣品溢出消化管或濺起粘 附在管壁導(dǎo)致無法消化*而造成氮損失，影響結(jié)果準(zhǔn)確性。

（3 ）上機(jī)測定

儀器稀釋水采用中性去離子水；蒸汽發(fā)生瓶內(nèi)的水必須保持酸性；硼酸吸收液配制時應(yīng)用中性去離子水，避免堿性物質(zhì)的混入，盛裝硼酸吸收液的容器應(yīng)刷洗干凈；堿液應(yīng)用中性去離子水配置；滴定用的標(biāo)準(zhǔn)酸必須按照標(biāo)準(zhǔn)配制和標(biāo)定。上機(jī)測試樣品前，應(yīng)打開儀器預(yù)熱，放一支消化管空蒸一次，排除蒸餾管路中的 空氣。蒸餾時必須加堿，加入堿的作用一是中和硫酸，二是使溶液處于強(qiáng)堿性，這樣才 能使(NH4)2SO4變成NH3被硼酸吸收，通常是消化取用濃硫酸的四倍體積（40%NaOH）。硫酸銅可作為催化劑,并在蒸餾時作堿性反應(yīng)指示劑,氫氧化鈉是否足量．可借助硫酸銅在堿性條件下生成的褐色沉淀或深藍(lán)色的銅氨絡(luò)離子指示。若溶液的顏色不改變，則說明所加的堿液不足。蒸餾是否*，半自動凱氏定氮儀可用精密pH試紙測冷凝管的冷凝液來確定，中性說明已蒸餾*。全自動凱氏定氮儀目前主要是以蒸餾體積與設(shè)置時間 （經(jīng)驗值）確保蒸餾*。蒸餾結(jié)束后，滴定主要是是分為人工滴定和機(jī)器自動滴定計算和打印實驗結(jié)果。要求操作者根據(jù)實際情況，按照要求操作。

凱氏定氮儀使用的優(yōu)缺點：

按照凱氏定氮原理設(shè)計的凱氏定氮儀運用化學(xué)、物理學(xué)、電學(xué)、自動控制等方面新技術(shù)采用可以批量處理樣品，簡單易于操作，對食品、農(nóng)作物、肥料、土壤、水等物質(zhì)中的氮、蛋白質(zhì)含量進(jìn)行定量測定，其結(jié)果可靠，且能夠滿足高通量檢測要求，基本能夠客觀的反映出樣品含蛋白質(zhì)水平。同時還可以應(yīng)用于揮發(fā)性鹽基氮，二氧化硫燈物質(zhì)的測定，應(yīng)用范圍廣。

凱氏定氮法的主要缺陷是方法的特征性差，得到的測量結(jié)果只能代表樣品中所有含氮化合物的總量，不能準(zhǔn)確表示蛋白質(zhì)的含量，這是因為在消化過程中除蛋白質(zhì)中的氮轉(zhuǎn)化成(NH4)2SO4外，一些非蛋白質(zhì)類的含氮化合物（如生物堿、尿素、三聚氰胺等）也能轉(zhuǎn)化成 (NH4)2SO4，計算氮的含量時，認(rèn)為所有的氮都來源于蛋白質(zhì)，因此測定結(jié)果比實際值偏高，所以凱氏定氮儀也存在此問題。因此，使用凱氏定氮法這一技術(shù)的前提便是：樣品是真正的蛋白質(zhì)樣品，沒有被 造假。參照此前提，技術(shù)便能準(zhǔn)確為人服務(wù)。

隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)的分析儀器行業(yè)，也開始蓬勃發(fā)展起來，以前我國僅能生產(chǎn)半自動型，且技術(shù)含量低，可靠性差，水平落后，自動定氮儀只能依賴進(jìn)口，并且價格昂貴。如今，我們已經(jīng)生產(chǎn)出半自動，全自動定氮儀、肥料定氮儀。全自動定氮儀的技術(shù)含量zui高，滴定系統(tǒng)采用官的方批準(zhǔn)的顏色法滴定系統(tǒng)(AOAC, EPA, DIN, ISO,GB等明文規(guī)定)，柱塞泵采用高精度直線步進(jìn)電機(jī)推進(jìn)保證結(jié)果準(zhǔn)確性。

綜上所述，隨著科技的進(jìn)步，科研人員的努力，凱氏定氮儀已邁上一個新的臺階，并在食品中蛋白質(zhì)的測定中定為國家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB50095-2010食品中蛋白質(zhì)的測定）；而其它一些改進(jìn)法有待進(jìn)一步接受實踐檢驗和完善。在保證準(zhǔn)確度的前提下，凱氏定氮儀的改進(jìn)向簡便、、系統(tǒng)化、自動化、智能化等方向迅猛發(fā)展，以滿足各行業(yè)的不同需求。