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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(duì)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(jià)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(duì)復(fù)合肥料中的總氮進(jìn)行測(cè)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(cè)定試樣中總有機(jī)氮zui準(zhǔn)確和zui簡(jiǎn)單的方法之一，被國(guó)內(nèi)作為法定的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法。凱氏定氮法適用范圍廣泛，測(cè)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(shì)下，安全、準(zhǔn)確、可靠、省時(shí)、省力自動(dòng)化程度高的凱氏定氮儀面對(duì)國(guó)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(jì)的自動(dòng)測(cè)定系統(tǒng)，根據(jù)蛋白質(zhì)中氮的含量恒定的原理，通過(guò)測(cè)定樣品中氮的含量從而計(jì)算蛋白質(zhì)含量。該儀器安裝、操作簡(jiǎn)單；適用于糧油檢測(cè)、飼料分析、植物養(yǎng)分測(cè)試、土肥檢測(cè)、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(lái)檢測(cè)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(shí)利用定氮儀也可以測(cè)二氧化硫等物質(zhì)，是實(shí)驗(yàn)室比較重要的理化分析儀器。

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

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

揮發(fā)性鹽基氮測(cè)定：用全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定金槍魚肉中揮發(fā)性鹽基氮含量、測(cè)定肉類中的揮發(fā)性鹽基氮、魚粉中揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定，測(cè)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(píng)定等。

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

凱氏定氮儀的使用注意事項(xiàng)：

（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(guò)程中，首先確保濃硫酸量足夠，如樣品脂肪含量較高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加硫酸量；其次對(duì)某些樣品炭化易產(chǎn)生泡沫，這時(shí)可采用消解爐曲線升溫或手動(dòng)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?yàn)樘炕^(guò)程中，升溫速度過(guò)快會(huì)使樣品溢出消化管或?yàn)R起粘 附在管壁導(dǎo)致無(wú)法消化*而造成氮損失，影響結(jié)果準(zhǔn)確性。

（3 ）上機(jī)測(cè)定

儀器稀釋水采用中性去離子水；蒸汽發(fā)生瓶?jī)?nèi)的水必須保持酸性；硼酸吸收液配制時(shí)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(cè)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(shí)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(shí)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(shuō)明所加的堿液不足。蒸餾是否*，半自動(dòng)凱氏定氮儀可用精密pH試紙測(cè)冷凝管的冷凝液來(lái)確定，中性說(shuō)明已蒸餾*。全自動(dòng)凱氏定氮儀目前主要是以蒸餾體積與設(shè)置時(shí)間 （經(jīng)驗(yàn)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(dòng)滴定計(jì)算和打印實(shí)驗(yàn)結(jié)果。要求操作者根據(jù)實(shí)際情況，按照要求操作。

凱氏定氮儀使用的優(yōu)缺點(diǎn)：

按照凱氏定氮原理設(shè)計(jì)的凱氏定氮儀運(yùn)用化學(xué)、物理學(xué)、電學(xué)、自動(dòng)控制等方面新技術(shù)采用可以批量處理樣品，簡(jiǎn)單易于操作，對(duì)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(cè)定，其結(jié)果可靠，且能夠滿足高通量檢測(cè)要求，基本能夠客觀的反映出樣品含蛋白質(zhì)水平。同時(shí)還可以應(yīng)用于揮發(fā)性鹽基氮，二氧化硫燈物質(zhì)的測(cè)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(cè)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?yàn)樵谙^(guò)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(jì)算氮的含量時(shí)，認(rèn)為所有的氮都來(lái)源于蛋白質(zhì)，因此測(cè)定結(jié)果比實(shí)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(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)的分析儀器行業(yè)，也開始蓬勃發(fā)展起來(lái)，以前我國(guó)僅能生產(chǎn)半自動(dòng)型，且技術(shù)含量低，可靠性差，水平落后，自動(dòng)定氮儀只能依賴進(jìn)口，并且價(jià)格昂貴。如今，我們已經(jīng)生產(chǎn)出半自動(dòng)，全自動(dòng)定氮儀、肥料定氮儀。全自動(dòng)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(gè)新的臺(tái)階，并在食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定中定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB50095-2010食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定）；而其它一些改進(jìn)法有待進(jìn)一步接受實(shí)踐檢驗(yàn)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(jiǎn)便、、系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化等方向迅猛發(fā)展，以滿足各行業(yè)的不同需求。