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            【瑞士步琦】【應(yīng)用】步琦凱氏定氮儀上的秘密武器——降低分析成本

            【瑞士步琦】【應(yīng)用】步琦凱氏定氮儀上的秘密武器——降低分析成本
            步琦  2025-02-28  |  閱讀:403

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            秘密武器

            降低凱氏定氮法的分析成本

            萃取應(yīng)用



            1



            簡介

            凱氏定氮法是一項全球通用的官方標(biāo)準(zhǔn),已獲包括國際分析化學(xué)家協(xié)會(AOAC)、美國谷物化學(xué)家協(xié)會(AACC)、美國油脂化學(xué)家協(xié)會(AOCS)、德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)(DIN)、美國環(huán)境保護署(EPA)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、日本農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JAS)和美國農(nóng)業(yè)部(USDA)在內(nèi)的多個科學(xué)協(xié)會的認(rèn)可。該方法主要應(yīng)用于食品和飲料行業(yè),但也用于環(huán)境分析、飼料、制藥和農(nóng)業(yè)行業(yè),以測定氮及蛋白質(zhì)。由于該方法的普及及其廣泛的應(yīng)用,人們迫切希望提高分析的經(jīng)濟性,在本應(yīng)用說明中,展示了很多的凱氏定氮測量結(jié)果,以表明反應(yīng)檢測傳感器(RDS)技術(shù)在節(jié)省氫氧化鈉方面的潛力,從而降低分析成本,并使其更具環(huán)保性。


            凱氏定氮法將樣品有機氮經(jīng)濃硫酸消化轉(zhuǎn)化為無機銨鹽,再經(jīng)堿化蒸餾、硼酸吸收和鹽酸滴定來計算氮含量,依據(jù)蛋白質(zhì)含氮量恒定推算蛋白質(zhì)含量。在經(jīng)典的凱氏定氮蒸餾法中,所加入的氫氧化鈉溶液的體積通常會大過量加入以確保堿化完全,這對于完全釋放氨蒸汽而準(zhǔn)確測定蛋白質(zhì)含量至關(guān)重要。如果使用反應(yīng)監(jiān)測傳感器進行凱氏定氮蒸餾,堿化結(jié)束時會被檢測到,會立即停止加入氫氧化鈉。因此,對于含硫酸量較少的樣品,加入的氫氧化鈉量也會大大減少。圖1 展示了 RDS 技術(shù)的功能原理。


             圖1:反應(yīng)檢測傳感器技術(shù)的功能原理


            2



            實驗設(shè)備

            • 凱氏消解儀 K-449

            • 尾氣吸收儀K-415

            • MultiKjel K-365

            • 反應(yīng)檢測傳感器(11072666)

            • 分析天平(精度 ±0.1 mg)


            3



            試劑和樣品

            試劑:

            • 濃硫酸 96%

            • 步琦凱氏定氮片

            • 氫氧化鈉 32%,

            • 2% 硼酸與 Sher 指示劑

            • 甘氨酸,含量 99.7%,Sigma Aldrich

            樣品:

            樣品名稱

            蛋白質(zhì)含量 [g/100g]

            奶粉

            20.38 ± 0.37

            奶酪

            29

            香腸

            16.19 ± 0.20

            牛奶巧克力

            7.7


            4



            實驗過程

            測定各種食品樣品中的氮和蛋白質(zhì)包括以下步驟:

            • 樣品均質(zhì)化

            • 樣品的消化

            • 蒸餾和滴定


            對比消解標(biāo)準(zhǔn)品甘氨酸,奶粉,奶酪,香腸及牛奶巧克力樣品等,使用不同的催化劑片及不同體積的濃硫酸做消解實驗


            表2:樣品1–60消解參數(shù)(Kjeldahl Tablets Titanium, 8 & 15 mL of conc. H2SO4)

            步驟

            溫度 [°C]

            時間 [min]

            1

            250

            0

            2

            280

            20

            3

            380

            30

            4

            420

            80

            Cooling

            -

            35


            表3:樣品61–120消解參數(shù)(Kjeldahl Tablet Missouri, 10 & 20 mL of conc. H2SO4)

            步驟

            溫度 [°C]

            時間 [min]

            1

            250

            0

            2

            280

            20

            3

            380

            30

            4

            420

            90

            Cooling

            -

            35


            表4: 樣品121–180消解參數(shù)(Kjeldahl Tablet ECO, 8 & 16 mL of conc. H2SO4)

            步驟

            溫度 [°C]

            時間 [min]

            1

            250

            0

            2

            280

            20

            3

            380

            30

            4

            420

            90

            Cooling

            -

            35


            樣品編號 1–30:8mL

            樣品編號 31–60:15mL

            樣品編號 61–90:10mL

            樣品編號 91–120:20mL

            樣品編號 121–150:8mL

            樣品編號 151–180:16mL


            5



            實驗結(jié)果

            5.1 使用凱氏定氮鈦催化片進行的測量

            使用不同類型的凱氏定氮片消化樣品的結(jié)果??瞻祝ㄒ?lt; 5%)和樣品(要求< 1%)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)良好。此外,參考樣品的回收率在要求范圍內(nèi)(98.0 ~ 102.0%),測定的蛋白質(zhì)含量與期望值非常接近。與標(biāo)準(zhǔn)方法相比,在第一次測量時,每個樣品的NaOH最多可節(jié)省43.0%。



            5.2 使用凱氏定氮片 ECO 進行的測量

            表7 - 10 展示了使用凱氏定氮片 ECO 和消泡片消化的樣品結(jié)果??瞻讟悠泛蜆悠返南鄬?biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)良好。此外,參考樣品的回收率在要求的范圍內(nèi)(98.0  -  102.0%),測定的蛋白質(zhì)含量也與預(yù)期值非常接近。






            6



            是否帶反應(yīng)檢測傳感器的凱氏定氮法比較

            表 11 展示了是否使用反應(yīng)監(jiān)測傳感器進行凱氏定氮蒸餾的蒸餾參數(shù)/步驟概覽。若使用 反應(yīng)監(jiān)測傳感器,則無需定義三個參數(shù)((H2O 體積、NaOH 體積和反應(yīng)時間),只需定義一個參數(shù)((H2SO4 消解體積)。根據(jù)輸入的值, 系統(tǒng)會自動進行樣品預(yù)處理和加水。此外,系統(tǒng)還會自動檢測堿化結(jié)束并停止 NaOH 的添加。


            表 11: 有無 RDS 的凱氏定氮法比較


            7



            結(jié)論

            使用凱氏消解儀 K-449 和 MultiKjel K-365 以及反應(yīng)檢測傳感器進行測定奶粉、奶酪、香腸和牛奶巧克力中的氮/蛋白質(zhì)含量,可獲得可靠且可重復(fù)的結(jié)果。所有測定結(jié)果均與標(biāo)簽值吻合良好,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低。此外,甘氨酸的所有回收率均在規(guī)定范圍內(nèi)(98.0 - 102.0%)。


            由于采用了 RDS 技術(shù),在所有測量系列中都節(jié)省了氫氧化鈉溶液。對于用步琦凱氏定氮鈦片消化的樣品,RDS 表現(xiàn)最佳,每份樣品平均可節(jié)省高達(dá) 43.2%的氫氧化鈉,且堿化終點的檢測非??芍貜?fù)。在消化時硫酸用量較低(例如 8 或 10 mL)的情況下,所有測量中都節(jié)省了氫氧化鈉。此外,對于含有機物量大、消化過程中消耗大量硫酸的樣品,氫氧化鈉的消耗量也顯著降低。




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