食品中凯氏定氮检测方案(微波消解仪)

微波消解在食品领域的应用一凯氏定氮的前处理 彭凯 (北京盈安美诚科学仪器有限公司 102208) 摘 要 微波在食品工业以及对食品样品的消解测量其中的金属元素含量的的应用越加广泛。微波消解结合经典的凯氏定氮方法应用在食品中蛋白质含量测定所具有的快速消解，节省试剂，减少环境污染等优点，将改善传统方法的不便。本文研究探讨了微波消解食品对凯氏定氮法测定蛋白质前处理方法的改进，试验表明该改进方法省试剂，灵敏度和准确度均符合测定要求。 关键词 微波消解，凯氏定氮 1.引言 微波在食品工业的技术发展，包括：微波真空(冷冻)干燥，微波保鲜、杀菌新技术，微波与传统加热技术的结合，微波膨化技术。 微波对食品样品的消解主要包括有传统的敞口式、半封闭式、高压密封罐式，以及近几年发展起来大的聚焦式，配合之后的分析检测手段 AFS、AES、原子荧光法、毛细管电泳、ICP-MS、ICP-MS等。在各类食品中有些含有对人体有害的重金属元素，如 Pb、As、Hg、Cd等，在传统的干法或湿法消解很容易损失，而Al及营养元素 Ca、Zn、Fe 等在环境、试剂、器皿中含量很高，易造成污染，这样使得微波消解在食品领域的应用越加广泛。[2] 蛋白质的国标测定方法采用的是凯氏定氮法，但此传统方法存在着消解时间长，使用的消解试剂硫酸用量大，另外还须加入硫酸铜、硫酸钾等催化剂以促进反应，样品暴露消解易造成环境污染。微波具有内加热及吸收极化作用等优点，在高温高压的条件微波消解样品的能力强、消解速度快、消耗化学试剂少、空白值低、减少了环境污染等优势，本文研究探讨了微波消解食品对凯氏定氮法测定蛋白质前处理方法的改进，试验表明该改进方法省试剂，灵敏度和准确度均符合测定要求。[3] 2.实验部分 蛋白质是含氮的有机化合物。食品与硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质 分解，分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。然后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后再以硫酸或盐酸标准溶液滴定，根据酸的消耗量乘以换算系数，即为蛋白质含量。 化学反应式如下： 2.1试剂 所有试剂均用不含氨的蒸馏水配制。 (1)硫酸(1+1) (2)双氧水30% (3)40%氢氧化钠溶液。 (4)2%硼酸溶液。 (5)混合指示液：1份0.1%甲基红乙醇溶液与5份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合。也可用2份0.1%甲基红乙醇溶液与1份0.1%次甲基蓝乙醇溶液临用时混合。 (6)0.05N盐酸标准溶液。 2.2仪器 WR-3TC 微波消解系统(北京盈安美诚科学仪器有限公司)，定氮蒸馏装置 2.3操作步骤 (1)微波样品处理：精密密取0.2g固体样品或 0.5g半固体样品或吸取 5mL液体样品(约相当氮 30mg)， 移入干燥的 80ml聚四氟乙烯内衬罐中。加入10mL(1+1)HSO4， 稍摇匀后加入 4mL H202， 置于微波消解仪中按程序进行消解。程序设定为：120℃保持3分钟，180℃保持3分钟，升温斜率为10℃/min。取下放冷后，移入100mL容量瓶中，并用少量水洗聚四氟乙烯内衬罐，洗液并入容量瓶中，再加水至刻度，混匀备用。取与处理样品相同量的硫酸、双氧水同一同时选用在其他消解罐中做试剂空白试验。 (2)装好定氮装置，，于水蒸气发生瓶内装水至约2/3处，加甲基红指示液数滴及数毫升硫酸，以保持水呈酸性，加入数粒玻璃珠以防暴沸，用调压器控制，加热煮沸水蒸气发生瓶内的水。 (3)向接收瓶内加入 10mL2%硼酸溶液及混合指示液1滴，并使冷凝管的下 端插入液面下，吸取 10.0mL 样品消化稀释液由小玻杯流入反应室，并以 10mL水洗涤小烧杯使流入反应室内，塞紧小玻杯的棒状玻塞。将 10mL40%氢氧化钠溶液倒入小玻杯，提起玻塞使其缓缓流入反应室，立即将玻塞盖紧，并加水于小玻杯以防漏气。夹紧螺旋夹，开始蒸馏。蒸气通入反应室使氨通过冷凝管而进入接收瓶内，蒸馏 5min。移动接受瓶，使冷凝管下端离开液面，再蒸馏 1min。然后用少量水冲洗冷凝管下端外部。取下接收瓶，以 0.05N 硫酸或 0.05N 盐酸标准溶液滴定至灰色或蓝紫色为终点。 同时吸取10.0ml试剂空白消化液按4.3操作。 2.4实验结果 由于改进了消解方式，对基体简单的样品可缩短消解时间。样品用量及试剂用量的减少，节约了试验成本。封闭消解方式使消解过程中样品不易受外环境的污染，也减轻了消解产生的酸雾对环境的污染。该改进方法同国标法相比测得结果无显著性差异，且准确度和精密度均符合要求，适合批量食品样品中蛋白质含量的消解测定。 表1 两种方法蛋白质测定结果(%) 样品名称 国标法 微波消解一凯氏定氮法 脱脂奶粉 28.3 28.8 鲜奶 1.15 1.12 杏仁露 0.96 0.91 麦片 2.51 2.57 表2样品回收试验 样品名称 样品重量 样品蛋白质 加硫酸铵的量(g 测得蛋白质 回收率 (g) 含量(g) 以N计) 含量(g) (%) 鲜奶 1.00 0.0318 0.0050 0.0635 101.4 奶粉 0.2 0.0592 0.0050 0.0903 99.5 杏仁粉 0.2 0.0246 0.0050 0.0548 96.6 采用微波消解来进行传统凯氏定氮的前处理，实验重现性好，空白值低，耗时短，批量前处理制备，避免操作不慎引起的对实验环境的污染和对人体的伤害。 有人采用4微波消解结合分光光度法测定蛋白质。该方法取样量少，操作简便、快速。同样向食品样品加入硫酸和过氧化氢，经微波消解后，蛋白质分解，分解的氨与硫酸结合成硫酸铵，在 pH=4.7的乙酸盐介质中，铵盐与乙酰丙酮和甲醛反应生成黄色的3，5-二乙酰基-2，6-二甲基-1，4二氢吡啶化合物，在415nm处有最大吸收。回收率为94.5%~108.7%，相对标准偏差为2.64%~5.05%，结果令人满意。 ( 参考文献： ) ( [1]微波消解 ICP-AES 法测定新疆贯叶连翘中的微量元素 易新萍光谱学与光 谱分析Vol.24 No. 7 890~892 ) ( [2]微波消解氢氢化物原子吸收光谱法测定食品中铅 李凤萍 中华预防医学 Vol. 34 No.6 360~362 ) ( [3]微波消解-凯氏定氮法测定食品中蛋白质的方法研究牛江梅实用预防医学 0ctt.. 2003，Vol 10 ， No.5 ) ( [4]微波消解一分光光度法测定食品中蛋白质唐波 Modern P reventive Medicine， 2004，Vol. 31，No.2 ) 摘  要  微波在食品工业以及对食品样品的消解测量其中的金属元素含量的的应用越加广泛。微波消解结合经典的凯氏定氮方法应用在食品中蛋白质含量测定所具有的快速消解，节省试剂，减少环境污染等优点，将改善传统方法的不便。本文研究探讨了微波消解食品对凯氏定氮法测定蛋白质前处理方法的改进，试验表明该改进方法省试剂，灵敏度和准确度均符合测定要求。关键词  微波消解，凯氏定氮