蛋白質是由氨基酸組成的天然高分子化合物。必須從食物中攝取的氨基酸稱為必需氨基酸(EAA),人體所需的必需氨基酸有賴氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、色氨酸、亮氨酸、異亮氨酸及蘇氨酸,此外,組氨酸對嬰兒生長也是必需的。
凱氏定氮法原理
蛋dan白bai質zhi是shi含han氮dan的de有you機ji化hua合he物wu。樣yang品pin與yu濃nong硫liu酸suan和he催cui化hua劑ji一yi同tong加jia熱re消xiao化hua,使shi蛋dan白bai質zhi分fen解jie,其qi中zhong碳tan和he氫qing被bei氧yang化hua為wei二er氧yang化hua碳tan和he水shui逸yi出chu,而er樣yang品pin中zhong的de有you機ji氮dan轉zhuan化hua為wei氨an,與yu硫liu酸suan結jie合he生sheng成cheng硫liu酸suan銨an。然ran後hou加jia堿jian蒸zheng餾liu使shi氨an遊you離li,用yong硼peng酸suan吸xi收shou後hou,再zai以yi硫liu酸suan或huo鹽yan酸suan標biao準zhun溶rong液ye滴di定ding,根gen據ju酸suan的de消xiao耗hao量liang乘cheng以yi換huan算suan係xi數shu(乳及乳製品換算係數為6.38),即為蛋白質的含量。
(1)消化
濃硫酸具有脫水性,使有機物脫水後被炭化為碳、氫、氮dan。濃nong硫liu酸suan又you具ju有you氧yang化hua性xing,可ke將jiang有you機ji物wu炭tan化hua後hou的de碳tan氧yang化hua為wei二er氧yang化hua碳tan,硫liu酸suan則ze被bei還hai原yuan為wei二er氧yang化hua硫liu。二er氧yang化hua硫liu使shi氮dan還hai原yuan為wei氨an,本ben身shen則ze被bei氧yang化hua為wei三san氧yang化hua硫liu,氨an隨sui之zhi與yu硫liu酸suan作zuo用yong生sheng成cheng硫liu酸suan銨an留liu在zai酸suan性xing溶rong液ye中zhong。
蛋白質+13H2SO4→(NH4)2SO4+6CO2+12SO2+16H2O
消化時加入的硫酸銅是作催化劑,以加速分解反應,還可以加入氧化汞、氧yang化hua銅tong等deng作zuo催cui化hua劑ji,為wei防fang止zhi汞gong的de汙wu染ran,通tong常chang用yong硫liu酸suan銅tong較jiao多duo。如ru果guo以yi汞gong或huo汞gong化hua合he物wu作zuo催cui化hua劑ji,則ze消xiao化hua和he加jia堿jian後hou,形xing成cheng汞gong氨an化hua合he物wu。此ci化hua合he物wu在zai蒸zheng餾liu時shi不bu能neng完wan全quan分fen解jie,在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,必bi須xu加jia入ru鋅xin粉fen或huo硫liu代dai硫liu酸suan鈉na或huo硫liu化hua鈉na,使shi汞gong氨an化hua合he物wu分fen解jie。
C+2CuSO4→Cu2SO4+SO2↑+CO2↑
Cu2SO4+2H2SO4→2CuSO4+2H2O+SO2
有機物消化完後,溶液具有清澈的硫酸銅的藍綠色,同時硫酸銅在下一步蒸餾時可作堿性反應的指示劑。
在zai消xiao化hua過guo程cheng中zhong添tian加jia硫liu酸suan鉀jia,與yu硫liu酸suan反fan應ying生sheng成cheng硫liu酸suan氫qing鉀jia,是shi為wei了le提ti高gao溶rong液ye沸fei點dian,從cong而er提ti高gao反fan應ying溫wen度du,加jia速su反fan應ying過guo程cheng。此ci外wai,也ye可ke以yi加jia硫liu酸suan鈉na、氯化鉀等鹽類來提高沸點。
在消化過程中,隨著硫酸的不斷分解、水分的不斷蒸發,硫酸鉀的濃度逐漸增大,沸點升高,加速了對有機物的分解作用。
加入過氧化氫,是利用其氧化性,以加快反應速度:
2H2O2→O2+2H2O
(2)蒸餾
在消化完全的樣品溶液中加入濃氫氧化鈉使呈堿性,硫酸銨在堿性條件下釋放出氨,通過加熱蒸餾,氨隨水蒸氣蒸出:
(NH4)2SO4+2NaOH →2NH3+Na2SO4+2H2O
(3)吸收
加熱蒸餾時放出的氨可用硼酸溶液進行吸收。
2NH3+4H3BO3→(NH4)2B4O7+5H2O
(4)滴定
待dai吸xi收shou完wan全quan後hou,用yong硫liu酸suan或huo鹽yan酸suan標biao準zhun溶rong液ye滴di定ding生sheng成cheng的de硼peng酸suan銨an,屬shu於yu鹽yan類lei的de滴di定ding。硼peng酸suan為wei極ji弱ruo的de酸suan,在zai滴di定ding中zhong並bing不bu影ying響xiang所suo用yong指zhi示shi劑ji的de變bian色se反fan應ying。
(NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O→(NH4)2SO4+4H3BO3
(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O→2NH4Cl+4H3BO3
(5)計算
根據硫酸或鹽酸溶液消耗的體積,計算總氮含量,再乘以蛋白質係數(乳及乳製品換算係數為6.38),即為粗蛋白的含量。
注意事項
(1)加入樣品及試劑時,避免黏附在瓶頸上。
(2)加入硫酸鉀的作用:提高硫酸的沸點(338℃),增進反應速度。但過多的硫酸鉀會造成沸點太高。生成的硫酸銨在513℃會分解,故此加入硫酸鉀的量一定要準確。
(3)加入硫酸銅的作用:催化劑,使氧化作用加速。
(4)消xiao化hua時shi,采cai用yong長chang頸jing圓yuan底di凱kai氏shi燒shao瓶ping斜xie支zhi於yu電dian爐lu上shang,其qi操cao作zuo必bi須xu在zai通tong風feng櫥chu中zhong進jin行xing,並bing使shi全quan部bu樣yang品pin浸jin泡pao在zai消xiao化hua液ye中zhong,防fang止zhi樣yang品pin黏nian附fu在zai瓶ping頸jing上shang部bu,以yi致zhi消xiao化hua不bu完wan全quan;在(zai)消(xiao)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong),樣(yang)品(pin)炭(tan)化(hua)變(bian)黑(hei),產(chan)生(sheng)泡(pao)沫(mo),這(zhe)時(shi)要(yao)減(jian)小(xiao)火(huo)力(li)。勿(wu)使(shi)黑(hei)色(se)物(wu)質(zhi)上(shang)升(sheng)到(dao)凱(kai)氏(shi)燒(shao)瓶(ping)頸(jing)部(bu),待(dai)消(xiao)化(hua)液(ye)均(jun)勻(yun)沸(fei)騰(teng)後(hou),再(zai)加(jia)大(da)火(huo)力(li),直(zhi)至(zhi)消(xiao)化(hua)液(ye)黑(hei)褐(he)色(se)消(xiao)失(shi)呈(cheng)淡(dan)藍(lan)色(se)透(tou)明(ming)為(wei)止(zhi)。如(ru)樣(yang)品(pin)含(han)脂(zhi)肪(fang)較(jiao)多(duo)時(shi),應(ying)適(shi)當(dang)增(zeng)加(jia)硫(liu)酸(suan)量(liang),用(yong)硫(liu)酸(suan)量(liang)少(shao)時(shi),過(guo)多(duo)的(de)硫(liu)酸(suan)鉀(jia)會(hui)形(xing)成(cheng)硫(liu)酸(suan)氫(qing)鉀(jia)而(er)不(bu)與(yu)氨(an)作(zuo)用(yong),導(dao)致(zhi)氨(an)損(sun)失(shi)。
(5)蒸餾裝置要安裝平穩、牢固、嚴密,各連接部分不能漏氣。水蒸氣發生器裝水不可太滿,加玻璃珠以防爆沸。
(6)蒸餾時,蒸汽要發生均勻、充足,不得停火斷汽,否則蒸餾瓶內壓力降低會發生倒吸;避免瓶中的液體發泡衝出進入接收瓶。加堿量要足,動作要快,防止氨損失。冷凝管出口一定要浸入吸收液中,防止氨揮發損失。
(7)蒸餾結束後,應先將吸收液離開冷凝管口,以免發生倒吸。判斷是否蒸餾完全,可用pH試紙測試冷凝管口的冷凝液而確定。
常見問題解答
一、消化過程中容易沾壁怎麼辦?消化後定氮瓶內有黑色殘留物怎麼辦?
解答:稱(cheng)樣(yang)時(shi)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)切(qie)勿(wu)使(shi)樣(yang)品(pin)粘(zhan)附(fu)在(zai)定(ding)氮(dan)瓶(ping)頸(jing)部(bu),避(bi)免(mian)因(yin)樣(yang)品(pin)未(wei)消(xiao)化(hua)完(wan)全(quan)而(er)造(zao)成(cheng)結(jie)果(guo)偏(pian)低(di)。消(xiao)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)如(ru)果(guo)發(fa)生(sheng)沾(zhan)壁(bi)在(zai)定(ding)氮(dan)瓶(ping)肚(du)上(shang)或(huo)者(zhe)定(ding)氮(dan)瓶(ping)肚(du)上(shang)有(you)黑(hei)色(se)殘(can)留(liu)物(wu),可(ke)以(yi)在(zai)消(xiao)化(hua)較(jiao)完(wan)全(quan)時(shi)搖(yao)動(dong)定(ding)氮(dan)瓶(ping),把(ba)定(ding)氮(dan)瓶(ping)肚(du)上(shang)的(de)黑(hei)色(se)物(wu)質(zhi)搖(yao)洗(xi)下(xia)來(lai)。搖(yao)動(dong)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)取(qu)下(xia)小(xiao)漏(lou)鬥(dou),戴(dai)上(shang)防(fang)燙(tang)手(shou)套(tao),手(shou)掌(zhang)緊(jin)握(wo)瓶(ping)頸(jing),向(xiang)前(qian)後(hou)側(ce)甩(shuai),使(shi)瓶(ping)內(nei)液(ye)體(ti)呈(cheng)半(ban)旋(xuan)轉(zhuan)半(ban)振(zhen)蕩(dang)狀(zhuang)態(tai),注(zhu)意(yi)控(kong)製(zhi)力(li)度(du)不(bu)要(yao)讓(rang)液(ye)體(ti)濺(jian)離(li)瓶(ping)口(kou)。
二、硫酸鉀的作用是催化劑嗎?
解答:硫酸鉀的作用是提高溶液沸點,從而加快有機物分解。
三、硫酸銅是否是消化終點以及加堿蒸餾時的指示劑?
解答:硫酸銅的作用有三個,分別為:
①催化作用:加速有機物的氧化分解。
②消化完全的指示劑:使液體呈現藍綠色澄清透明狀態。
③蒸餾時堿性反應的指示劑:產生褐色沉澱。
四、混合指示劑必須臨用時混合嗎?
解答:混合指示劑必須臨用時混合。
五、蒸餾的時取下錐形瓶需要用洗瓶衝洗嗎?不衝洗會有誤差嗎?
解答:需要衝洗冷凝管下端以防止產生結果誤差。蒸餾後移動蒸餾液接收瓶,液麵離開冷凝管下端,再蒸餾1min。然後用少量水衝洗冷凝管下端外部,然後取下蒸餾液接收瓶。
六、蒸餾儀器的檢漏如何操作?
解答:可以將蒸餾裝置連接好後,在接口以及瓶塞等可能漏氣的地方滴加少量水,打開電爐加熱,觀察有無氣泡產生。
七、硼酸可以多加嗎?
解答:不可以。按國標的要求正確操作,10mL硼酸足夠。
八、滴定時消耗了很多鹽酸溶液,能否換濃度高的鹽酸溶液滴定?
解答:不能更改國標給出的滴定液濃度。蛋白質含量較高的樣品可以適當減少稱樣量,或合理範圍內減少吸取消化液的體積V3。
九、空白消耗標準滴定液的體積指的是什麼?
解答:試劑空白實驗消耗的標準滴定溶液的體積就是空白體積。
十、同時有兩種蛋白怎麼換算?
解答:同時含有多種蛋白質,且折算係數不相同時可以按複合配方食品換算蛋白質係數。
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