KDN定氮仪测定豆粕氮含量的方法验证

[摘 要]利用kdn―08C消化炉和KDN―08C定氮仪，按照国家标准、参考仪器使用说明书，通过对6份不同质量的优级纯硫酸铵（化学式：（NH4）2SO4）基准试剂中含氮量进行测定、并对2份加入不同质量硫酸铵基准试剂的豆粕样品进行回收率测试，该方法的回收率为99.9%～101.6%，符合国家检验方法标准《谷物和豆类氮含量测定和粗蛋白质含量计算 凯式法》（GB/T5511―2008）的“回收率应大于或等于99.8%”的要求。

[关键词]豆粕；氮；测定；方法；验证

中图分类号：S816 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）34-0173-02

1 测定方法原理（凯式原理）

蛋白质是含氮的有机化合物。粮食样品和硫酸及催化剂被一起加热消化，使蛋白质分解，分解产生的氨与硫酸结合生成硫酸铵，然后在碱化蒸馏作用下使氨游离，释放出来的氨气和水蒸气经过冷凝管冷凝后，进入装有硼酸的锥形瓶中，被硼酸吸收后生成硼酸铵，再用硫酸标准溶液滴定，根据硫酸标准溶液的消耗量乘以蛋白换算系数来计算粗蛋白含量[1]。

消化过程：R・C・H・NH2/COOHH2SO4CO2SO2NH3H2O

2NH3H2SO4（NH4）2SO4

蒸馏与吸收过程：（NH4）2SO42NaOH=Na2SO42NH32H2O

2NH34H3BO3=5H2O（NH4）2B4O7

滴定过程：（NH4）2B4O7H2SO45H2O=（NH4）2SO44H3BO3

2 试验材料

2.1 试验样品

豆粕样品2份（样品来源：扦自于锦州吉祥饲料有限公司、锦州兴农饲料有限公司）。

2.2 仪器设备

消化炉（上海赛霸精密仪器有限公司KDN―08C型），定氮仪（上海赛霸精密仪器有限公司KDN―08C型），电子天平（沈阳龙腾电子称量仪器厂MODEL型 感量0.1mg），电子天平（常熟市双杰测试仪器厂JJ300型感量1mg），实验电动粉碎机（上海沪粤明科学仪器有限公司JFSDⅡ型）。

2.3 化学试剂

硫酸铵（优级纯、纯度99%）、硫酸（分析纯）、氢氧化钠溶液（400gNaOH+

1000mlH2O）、正辛纯（分析纯）、蒸馏水、硫酸溶液（0.05021mol/l）、硼酸溶液（2%）、硫酸钾（分析纯）、五水硫酸铜（分析纯）、浮石、指示剂：0.1%甲基红0.5%溴甲酚绿（11）

3 试验方法

3.1 使用硫酸铵基准试剂测定方法的回收率

3.1.1 称样：准确称取硫酸铵（优级纯、纯度99%）：0.0995g（相当于含氮0.0211g）、0.1991g（相当于含氮0.0422g）、0.2034g（相当于含氮0.0844g）、0.4582g（相当于含氮0.0971g）、0.6322g（相当于含氮0.1340g）、0.7963g（相当于含氮0.1688g）。

3.1.2 样品消化：

3.1.2.1 将称好的硫酸铵基准试剂分别加入6支消化管中，每只消化管在各加入0.2g五水硫酸铜、6g硫酸钾、20ml硫酸和少量浮石，同时做空白试验2个。

3.1.2.2 把消化管分别放入消化架各孔内，然后置于KDN―08C消化炉上将装有密封圈的排污管连接好（稍加旋转消化管使其口密封）。

3.1.2.3 打开抽气三通进水（自来水），使抽气三通处于抽气状态。

2.1.2.4 接通KDN―08C消化炉电源，打开各自控制开关，调节温度控制单元至420℃±10℃，使其开始加热消化。待溶液消化至无微小颗粒、呈蓝绿色时继续消化10min（整个消化过程用时约30min）[2]。

3.1.2.5 消化结束后，将消化管及排污管和整个托架一起移到冷却架上进行冷却，冷却过程排污管必须保持抽气状态，防止废气溢出。

3.1.3 消化液蒸馏

3.1.3.1 用橡胶管连接KDN―08C型定氮仪左下方各个相对应接口：氢氧化钠接口、蒸馏水接口、冷却水（自来水）接口。

3.1.3.2 先打开定氮仪面板上“电源“开关（仪器进入自动加水状态），然后打开面板上“蒸汽”开关（仪器开始自动加热），再打开自来水龙头，直到蒸汽从仪器前下方蒸馏塑料管内喷出（保持此状态0.5min），关掉蒸汽开关，仪器加入待机状态[3]。

3.1.3.3 把盛有50ml硼酸溶液（2%）的锥形瓶放在定氮仪前面托盘上，使蒸馏塑料管的末端浸入硼酸溶液中。按压蒸汽管下端托盘，把消化好样品的消化管套在蒸馏塑料管下端的平台上，稍加旋转消化管使其与上部蒸馏器密封圈接口密封，抬上弹簧平台，关上保护罩。

3.1.3.4 打开面板上的蒸馏水开关加20ml蒸馏水后，关掉蒸馏水开关。

3.1.3.5 打开面板上NaOH开关，加入约100mlNaOH溶液后关闭面板上NaOH开关。

3.1.3.6 打开面板上蒸气开关进行蒸馏。

3.1.3.7 当锥形瓶中接收液约150ml时，将接收瓶下移使接受管脱离液面，用蒸馏水冲洗接收管，继续蒸馏0.5min蒸馏结束，关闭蒸汽开关。

3.1.4 滴定

用0.05021mol/l硫酸溶液滴定锥形瓶中的接收液，滴至溶液由淡绿色变成淡紫色时为止，记下消耗的0.05021mol/l硫酸溶液的ml数（V），空白试验消耗的0.05021mol/l硫酸溶液的ml数（V0）。

3.1.5 氮含量计算公式：N=0.014×（V-V0）C

3.2 在豆粕样品中加入硫酸铵基准试剂测定回收率

3.2.1 称样：称取粉碎（使其全部通过0.8mm孔径圆孔筛）1号豆粕样品（干基）3份质量为m1-1：0.214g、m1-2：0.226g、m1-3：0.235g，2号豆粕样品（干基）3份质量为m2-1：0.241g、m2-2：0.203g、m2-3：0.212g。准确称取硫酸铵基准试剂0.5612g（含N量0.1178g）加入1号样m1-3中，准确称取硫酸铵基准试剂0.4575g（含N量0.0960g）加入2号样m2-3中。

3.2.2 样品消化

3.2.2.1 将称好的豆粕分别加入6支消化管中，同时做空白试验2个，其它操作同2.1.2.1。

3.2.2.2 同2.1.2.2

3.2.2.3 同2.1.2.3

3.2.2.4 同2.1.2.4（整个消化过程用时约90min）。

3.2.2.5 同2.1.2.5

3.2.3 消化液蒸馏

3.2.3.1―3.2.3.7同3.1.3.1―3.1.3.7

3.2.4 滴定：同3.1.4

3.2.5 氮含量结果计算：依据公式：N（%）=100×0.014×（V-V0）C/m计算

4 试验结论

此法测定6份基准硫酸铵中氮含量的回收率分别为：100.5%、100.2%、100.6%、101.5%、99.9%、101.6% ；此法在2份豆粕样品中加入一定量的基准硫酸铵试剂，测得的回收率分别为：100.5%、99.9%，符合《谷物和豆类氮含量测定和粗蛋白质含量计算 凯式法》的“回收率应大于或等于99.8%”的要求。通过实验，验证了此法测定豆粕中的含氮、粗蛋白含量的方法的可靠性、准确性。

5 试验讨论

（1）KDN―08C消化炉使用进式电加热方式，增大了消化管的受热面，使消化样品在消化管内取得最佳消化效果，显著缩短了消化时间；消化时产生的SO2等有害气体，通过消化炉上面的排污管经过抽气泵把气体溶于自来水中排入下水道，消化操作可以不在通风厨中进行。

（2）在消化初始阶段，必须防止消化液因急速加热而飞溅，当发现消化液飞溅时关机3min-5min再开机加热。

（3）消化时，排污管如有气体外溢必须加大自来水进水流量；消化结束，在冷却过程中，排污管必须保持吸气状态，防止废气溢出。

（4）工作结束，应及时清洗碱泵。方法如下：将碱液管放入40℃左右的蒸馏水中，在蒸馏器前放上一只空的消化管，然后打开NaOH开关，抽取约200ml蒸馏水清洗3次-4次即可。

参考文献

[1] 《谷物和豆类氮含量测定和粗蛋白质含量计算凯式法》（GB/T5511―2008）.

[2] 《KDN-08C消化炉使用说明书》、《KDN-08C定氮仪使用说明书》 上海赛霸精密仪器有限公司.

[3] 《KDN系列凯式定氮仪使用说明书》.浙江托普仪器有限公司.

作者简介

张春林（1963.05―），辽宁省兴城市人，教授研究员级高级工程师。