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基于凯氏定氮法测定食物蛋白质含量要素探究论文

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  关键词:凯氏定氮法;食物蛋白质;鸡蛋;含量测定

  众所周知,蛋白质是人体必需的六大营养素之 一,对人体生长发育、组织修复和免疫功能等要素的 维持至关重要[1]。有效且准确地测定食物中的蛋白 质含量,不仅能为食品加工提供基础依据,还能为消 费者合理膳食提供相应的指导。而凯氏定氮法可精 准测定食物蛋白质含量,满足生产生活需求,推动食 品安全的可持续发展。因此,探究凯氏定氮法测定 食物蛋白质含量要素具有重要的现实意义。

基于凯氏定氮法测定食物蛋白质含量要素探究论文

  1  凯氏定氮法测定法概述

  1.1  原理

  凯 氏定氮法(Kjeldahl nitrogen determination method) 由 丹 麦 化学 家 约 翰 ·凯尔 达 尔(Johan Kjeldahl)于 1883 年提出,旨在借助一定工具确定物 质中氮的总含量。由于该方法简单、流程不复杂,故 至今仍被广泛应用于农业、食品和环境保护等领域 [2]。凯氏定氮法设备如图 1 所示。从原理层面来看, 凯氏定氮法主要基于测定目标,将含氮物质与强酸 一起加热消化,使样品中的有机氮分解产生氨,进而 与硫酸结合生成硫酸铵。随后,再借助氢氧化钠溶 液蒸馏使氨游离,用硼酸溶液接收后通过硫酸或盐 酸溶液滴定,并根据酸的用量来计算氮含量。

  1.2  优缺点

  对比分析凯氏定氮法在具体食物检查中的应用 形式和应用要点,其优缺点主要表现在以下几个方 面。

  凯氏定氮法的优点主要为,第一,灵敏度较高, 能测定微量甚至痕量的氮含量,适用于分析低浓度 氮化合物;第二,精准度较高,数据表明其测试结果 数据的可靠性非常高,甚至能达到 0.01%的水平;第 三,使用范围较广,适用于食品、药品、植物、土壤等 检测活动[3]。

  凯氏定氮法的缺点主要为,第一,损失氮量大, 在实验过程中部分有机氮可能会被氧化为氮气,造 成损失,影响结果;第二,环境污染,由于检测过程会 使用一些硝酸、硫酸等试剂,若未对其进行科学处 理,会在一定程度上影响周边环境;第三,处理时间 较长,由于凯氏定氮法实验包含消化、蒸馏、吸收和 滴定等步骤,因此检验周期较长[4]。

  1.3  凯氏定氮法测定法步骤

  基于 GB 5009.5-2016 食品安全国家标准《食品 中蛋白质的测定》第一法中的凯氏定氮法[5],其具体 步骤如下。

  1.3.1 预处理

  为保障样品能有效“消化”,且拥有较高的准确 性,在采用凯氏定氮法前,需要对样品进行适当预处 理。结合现行食物的常规预处理形式,主要包含三 点,第一,样品制备。取适量样品进行预处理;对于 部分固定样品,为保障其拥有较高的消化效率,将其 研磨成细粉、混匀。第二,样品储存。由于部分样品在 储存过程中可能会存在氮损失或受污染现象,进而 影响其最终检测效果,因此要将制备后的样品储存 在干燥、清洁的容器中。第三,样品称量。其中,固体 试样 0.2~2 g;半固体试样 2~5 g;液体试样 10~25 g (具体称样量要根据样品的含氮量而异)。

  1.3.2  消化

  消化作为凯氏定氮法的关键步骤,其核心目标  是将样品中的有机氮转化为无机氮,如氨或铵离子。 目前,消化要素主要包括加酸消化、加热消化,以及 冷却。首先,加酸消化。在消化管中放入预处理后的 样品与浓硫酸(H2SO4)、催化剂,摇匀。其中,由于浓 硫酸既是消化剂,又是催化剂,能有效分解样品中的 有机物质。其次,加热消化。将消化管放入消化装置 中,逐步加热至沸腾。该步骤需注意:第一,消化温 度通常要控制 370~420 ℃间;第二,具体消化时间应 根据样品类型和含量而异,通常需要 1~4 h。第三, 加热到液体出现澄清后,再持续 0.5~1 h;第四,消化 温度也要结合样品的实际情况进行科学选择[6]。最 后,冷却。消化完成后,需让消化管冷却至室温。同时 要注意在冷却过程中,硫酸铵会结晶沉淀。

  1.3.3  蒸馏

  蒸馏过程要分离出消化液中的氨,并将其转移 到吸收液中。第一,要进行加碱中和工作。应待消化 液冷却后,加入一定量的氢氧化钠(NaOH)溶液,以 中和硫酸,释放氨。第二,蒸馏。将蒸馏瓶连接到蒸馏 装置上,加热蒸馏。此时,氨气会随蒸汽蒸发,并通 过冷凝管冷凝。第三,吸收。冷凝后的氨气会被吸收 液吸收。常用的吸收液为硼酸溶液,可与氨反应生 成硼酸铵[7]。

  1.3.4  滴定

  滴定是测定吸收液中氨含量的关键步骤,能有 效计算出样品的总氮含量。第一,要准备一定质量 浓度的标准酸溶液,如盐酸溶液或硫酸溶液等。第二,用标准酸溶液滴定吸收液中的氨。滴定时,要加 入甲基红-亚甲基蓝混合指示剂,以指示滴定终点。 第三,要根据滴定所消耗的标准酸体积,计算出样品 中的氮含量[8]。

  2  基于凯氏定氮法的鸡蛋蛋白质含量测定

  汇总当前凯氏定氮法在食物蛋白质含量测量中 的测定要素,鸡蛋蛋白质的测定需要做好以下几点 工作。

  2.1  确定材料与方法

  2.1.1  确定基本材料

  (1)实验样品

  主要实验样品为收集的养鸡场鸡蛋和农村鸡 蛋,具体为五家不同的土鸡蛋和五家不同的养殖场 鸡蛋(共 10 个鸡蛋样品)。

  (2)仪器材料

  本实验的测量仪器与设备主要有:离心机;电子 天平(称量精度为 0.000 1 g);消化管;消化炉;半自 动凯氏定氮仪。

  (3)试剂材料

  选用默克公司96.5%的浓硫酸;硫酸铜;硫酸 钾;氢氧化钠溶液(400 g/L);硼酸溶液(20 g/L);盐 酸标准滴定溶液(0.1 mol/L)。

  2.1.2  确定测定流程

  基于上述分析结果,以预处理—消化—蒸馏— 滴定法—计算具体测定流程,具体如下所示。

  第一,预处理。从一定数量的鸡蛋中,选择适量 的土鸡蛋和养殖场鸡蛋,借助均质器混合蛋清与蛋 黄,用以测定整个鸡蛋的蛋白质。

  第二,消化。称取约 1 g 试样于消化管中,加入 20 mL 浓硫酸、0.4 g 硫酸铜、6 g 硫酸钾,摇匀后放 入消化炉中消化,至液体呈蓝绿色并澄清透明后,再 继续加热 0.5 h,取下放冷。同时做试剂空白试验。

  第三,蒸馏。向接收瓶中加入 3~5 滴甲基红-亚 甲基蓝混合指示剂和 20 mL 硼酸溶液,并把消化管 放入半自动凯氏定氮仪中(程序设定为向消化管中 加入 80 mL 蒸馏水和 50 mL 氢氧化钠溶液);在冷 凝管下端插入接收瓶在液面以下,开始蒸馏,约 10 min 结束。

  第四,滴定。蒸馏完成后,用 0.1 mol/L 盐酸标准溶液滴定,终点颜色为灰蓝色。 

  第五,计算。

  式中:V1 为试液消耗盐酸的体积;V0 为试剂空白消 耗盐酸的体积;F 为氮换算为蛋白质的系数;F(全 蛋)=6.25。

  2.2  研究结果

  分别对 10 家土鸡蛋和养殖鸡蛋进行对比分析, 且每个样品做三个平行试验,数据结果如表 1 所示。 研究数据表明,土鸡蛋中的蛋白质含量明显高于养  殖鸡蛋。

  3  结语

  综上所述,在现行食物体系中,鸡蛋不仅价格优 势高,营养也非常丰富,在日常生活中大受欢迎。基于此,本文借助凯氏定氮法对比分析了传统家养鸡 蛋与养殖户鸡蛋中的蛋白质元素。结果表明,家养鸡 蛋的蛋白质含量更高。同时需注意,由于凯氏定氮法 包含内容较多,流程较为复杂,需保障每一个环节都 符合标准和要求,以保障数据的准确性、有效性。对 此,本文系统分析了凯氏定氮法在食物蛋白质检查 中的具体应用流程,具有一定的参考价值。

  参  考  文  献

  [1] 马晓倩, 方玲, 袁月兰, 等. 凯氏定氮法测大豆粉中蛋白 质含量的不确定度评定[J]. 现代食品, 2021, (22): 187-189.

  [2] 霍丽娜. 杜马斯燃烧法和凯氏定氮法测定奶粉和粮食 中氮及蛋白质含量研究分析[J]. 福建分析测试, 2021, 30(6): 38-42.

  [3] 高敬芳, 刘广, 刘云. 浅谈凯氏定氮法测定豆粕中氢氧 化钾蛋白质溶解度的不确定度评定[J]. 食品安全导刊, 2021, (15): 98-100.

  [4] 谷瑶, 曾永明, 陈松武, 等. K12A 全自动凯氏定氮仪测 定核桃蛋白质含量[J]. 农产品加工, 2020, (24): 46-48.

  [5] 谷瑶, 周丽珠, 栾洁, 等. 全自动凯氏定氮仪在板栗粗蛋 白含量测定中的应用[J]. 企业科技与发展, 2020, (12): 81-83.

  [6] 吴同辉. 凯氏定氮法测定速冻调制食品蛋白质过程探 讨[J]. 肉类工业, 2020, (6): 37-39.

  [7] 颜常盛. 凯氏定氮法测定豆类粗蛋白含量的消解条件探究[J]. 世界核地质科学, 2020, 37(2): 131-135.

  [8] 孔美玲, 张晓萍. 影响凯氏定氮法测定蛋白质准确度的因素探讨[J]. 现代面粉工业, 2020, 34(3): 19-22.

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