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蛋白质的测定-凯氏定氮法
凯氏定氮法(Kjeldahl Method)是一种经典的测定有机物中氮含量的方法,尤其广泛用于食品、饲料、土壤等样品中蛋白质含量的测定。其基本原理是通过将样品中的有机氮转化为无机氮(铵盐),再通过滴定法测定氮含量,最后换算为蛋白质含量。
一、凯氏定氮法的步骤
(1)消化(Digestion)
样品与浓硫酸(H₂SO₄)和催化剂(如硫酸铜CuSO₄、硫酸钾K₂SO₄)一起加热,使有机物分解。
有机氮在强酸和高温下转化为无机铵盐((NH₄)₂SO₄)。
消化反应需持续至溶液澄清(通常1-2小时)。
反应式:
有机氮+H2SO4→ (NH4)2SO4+CO2+H2O+其他产物
催化剂, 加热
(2)蒸馏(Distillation)
消化液冷却后,加入过量氢氧化钠(NaOH)使溶液碱化,释放氨气(NH₃)。
通过蒸馏将氨气导入吸收液(通常为硼酸溶液,H₃BO₃)。
反应式:
(NH4)2SO4+2NaOH→2NH3+Na2SO4+2H2O
(3)滴定(Titration)
用标准酸溶液(如盐酸HCl或硫酸)滴定吸收液中的硼酸铵。
通过指示剂(如甲基红-溴甲酚绿混合指示剂)确定终点,计算氮含量。
反应式:
H2BO3−+H+→H3BO3
(4)蛋白质含量计算
氮含量计算:
氮含量(%)=(V样品−V空白)×C×14.01/m样品×100
V:滴定体积(mL),
C:盐酸/硫酸的浓度(mol/L),
m样品:样品质量(g),14.01为氮的摩尔质量(g/mol)。
蛋白质换算:
蛋白质含量 = 氮含量×蛋白质换算系数
不同样品的换算系数不同(如乳制品为6.38,小麦为5.70,一般食品为6.25)。
二、注意事项
(1)准确性:
凯氏定氮法无法区分蛋白氮和非蛋白氮(如尿素、核酸等),可能高估蛋白质含量。
需通过空白试验消除试剂干扰。
(2)改进方法:
杜马斯燃烧法:现代替代方法,通过高温燃烧直接测定总氮,更快速且无需化学试剂。
(3)应用限制:
不适用于含硝基(-NO₂)、亚硝基(-NO)或偶氮(-N=N-)等非蛋白氮的样品。
(4)优缺点
优点:操作简单、成本低、适用范围广。
缺点:耗时、使用强酸强碱、无法区分氮来源(如三聚氰胺掺假事件中的漏洞)。
如需更精确的蛋白质分析,可结合其他方法(如高效液相色谱HPLC或光谱法)。