鹽酸標(biāo)定方法和蒸餾裝置對凱氏定氮的影響

■王 磊 沈 瑤 王天宇 吳國玲 程竟竟 張忠遠(yuǎn)

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)研究所，黑龍江哈爾濱 150030）

凱氏定氮法是測定飼料和食品中粗蛋白質(zhì)含量應(yīng)用最廣泛也是最經(jīng)典的方法[1]，影響其測值準(zhǔn)確性的關(guān)鍵點(diǎn)很多，如消化過程中是否有氨氣逸出、NaOH用量、鹽酸滴定終點(diǎn)的判定等；而鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的標(biāo)定和蒸餾裝置的選擇更是非常重要的因素。

鹽酸溶液濃度的標(biāo)定方法分為無水碳酸鈉法和硼砂法[2,3]。無水碳酸鈉標(biāo)定法需要在270～300℃干燥至恒重，操作較費(fèi)時(shí)費(fèi)事，且指示劑顏色不易把握；而硼砂標(biāo)定法中只說是干燥的硼砂，并未說明干燥程度以及如何干燥。蒸餾裝置是凱氏定氮法中的重要儀器，分為半微量蒸餾裝置和全自動凱氏定氮儀等類型，不同蒸餾裝置對測定結(jié)果的影響尚無報(bào)道。

本文從鹽酸標(biāo)定方法和蒸餾裝置的選用對凱氏定氮結(jié)果準(zhǔn)確性的影響進(jìn)行了探討，擬為正確測定飼料中粗蛋白質(zhì)含量提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)方法與結(jié)果

1.1 試驗(yàn)一：基準(zhǔn)物質(zhì)的選取與處理方法對鹽酸溶液濃度標(biāo)定結(jié)果的影響

試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法：以300℃干燥至恒重的無水碳酸鈉法標(biāo)定為對照組，以未干燥的無水碳酸鈉標(biāo)定為試驗(yàn)Ⅰ組，以室溫存放的硼砂標(biāo)定為試驗(yàn)Ⅱ組，以100℃干燥1 h的硼砂標(biāo)定為試驗(yàn)Ⅲ組，以100℃干燥2 h的硼砂標(biāo)定為試驗(yàn)Ⅳ組，以380℃干燥至恒重的硼砂標(biāo)定為試驗(yàn)Ⅴ組。標(biāo)定方法參照《漁用飼料分析與質(zhì)量檢測技術(shù)》[2]。每次標(biāo)定取3份平行樣進(jìn)行操作，計(jì)算結(jié)果的相對偏差不得超過0.2%，否則重新標(biāo)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件One-way ANOVA進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 鹽酸溶液濃度標(biāo)定結(jié)果的比較

由表1可知，試驗(yàn)Ⅰ組的鹽酸濃度比對照組標(biāo)定結(jié)果偏大，且差異顯著（P＜0.05），試驗(yàn)Ⅱ組和試驗(yàn)Ⅴ組與對照組的鹽酸濃度差異不顯著（P＞0.05），試驗(yàn)Ⅲ、Ⅳ組鹽酸溶液濃度顯著低于對照組（P＜0.05）。由進(jìn)口魚粉粗蛋白質(zhì)估測結(jié)果可以看出，鹽酸濃度不同標(biāo)定方法對粗蛋白質(zhì)含量的測定有重要影響，并直接影響到產(chǎn)品品質(zhì)的判定。

1.2 試驗(yàn)二：蒸餾裝置對凱氏定氮的影響

以基準(zhǔn)物硫酸銨作為樣品，分別用半微量蒸餾裝置和全自動凱氏定氮儀（瑞典FOSS 2300）測定其氮含量，并計(jì)算回收率。每組樣品重復(fù)測定3次，試驗(yàn)材料及方法參照《漁用飼料分析與質(zhì)量檢測技術(shù)》[2]。蒸餾裝置對凱氏定氮的影響見表2。

表2 兩種蒸餾裝置測定比較

由表2可知全自動凱氏定氮儀在蒸餾滴定時(shí)間、操作性和硫酸銨回收率等方面明顯優(yōu)于半微量蒸餾裝置，適于科研分析采用；而半微量蒸餾裝置耗堿量低、價(jià)格便宜則更宜生產(chǎn)上使用。

2 分析與討論

未經(jīng)干燥的基準(zhǔn)物質(zhì)含有吸附水，而吸附水含量通常不固定，因物質(zhì)化學(xué)成分和表面特性不同而不同，更隨大氣相對濕度而變化[4]，所以一般不能直接用于標(biāo)定。試驗(yàn)表明，未干燥無水碳酸鈉比300℃干燥至恒重的無水碳酸鈉標(biāo)定鹽酸濃度結(jié)果偏大，其原因正是未干燥無水碳酸鈉容易吸收空氣中的水分，消耗鹽酸較少所致；另外在滴定中滴定終點(diǎn)不易判定，尚需煮沸、冷卻等過程，因此用無水碳酸鈉標(biāo)定鹽酸較費(fèi)時(shí)、費(fèi)事。

100℃干燥1、2 h硼砂與對照組標(biāo)定結(jié)果相差較大，其原因在于硼砂化學(xué)式中有10個(gè)結(jié)晶水，加熱1、2 h后會失去部分結(jié)晶水，使其消耗鹽酸體積增大，導(dǎo)致結(jié)果偏低。380℃干燥至恒重的硼砂失去全部結(jié)晶水變成無水硼砂[5]，無水硼砂與無水碳酸鈉標(biāo)定鹽酸結(jié)果一致，需要注意的是計(jì)算式中硼砂分子量要按失去10個(gè)結(jié)晶水后的分子量201.37計(jì)算。

硼砂是帶有結(jié)晶水的化合物，分析純和優(yōu)級純級的硼砂在密閉存放下，吸附水較少，可以直接進(jìn)行鹽酸標(biāo)定，本試驗(yàn)的結(jié)果也說明了這一點(diǎn)。對于較長時(shí)間暴露空氣中的硼砂，建議采用80℃以下干燥恒重后進(jìn)行標(biāo)定，以防失去結(jié)晶水。

以上說明不同前處理所標(biāo)定鹽酸濃度結(jié)果相差很大，并嚴(yán)重影響粗蛋白質(zhì)測值的準(zhǔn)確性，必須加以重視并正確標(biāo)定。

半微量蒸餾裝置與全自動凱氏定氮儀測定粗蛋白質(zhì)的原理是相同的。半微量蒸餾裝置價(jià)格便宜，測定成本低，缺點(diǎn)是需要手動完成加堿、吸收氨氣、滴定等步驟，操作較復(fù)雜，安全性較差，并且容易產(chǎn)生偶然誤差；而全自動凱氏定氮儀不需要手動加堿和滴定，操作簡單，安全性好，尤其減少了系統(tǒng)誤差和偶然誤差，硫酸銨回收率高，這也是其測定準(zhǔn)確性高的主要原因；全自動凱氏定氮儀分析速度快，自動化程度高，但價(jià)格昂貴，更適合大批量樣品測定和精密試驗(yàn)選用。

3 結(jié)論

綜上所述，無水碳酸鈉須在270～300℃干燥至恒重才可標(biāo)定鹽酸。380℃干燥至恒重的硼砂在標(biāo)定鹽酸時(shí)計(jì)算式中的硼砂分子式要按無水硼砂計(jì)算；100℃干燥的硼砂不可以用于鹽酸標(biāo)定；正常室溫密閉存放的硼砂更適于北方地區(qū)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鹽酸標(biāo)定（因?yàn)槟戏綕穸容^大）。全自動凱氏定氮儀較半微量蒸餾裝置測定準(zhǔn)確性更好。