自動(dòng)凱氏定氮儀在測(cè)定醬油中全氮（以氮計(jì)）項(xiàng)目中的應(yīng)用分析

陳焱

醬油風(fēng)味獨(dú)特、口感醇厚，且富含大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，已成為家庭中的必備調(diào)味劑。全氮（以氮計(jì)）是衡量醬油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要參數(shù)，可以在一定程度上反映釀造醬油的品質(zhì)，全氮含量越多，表明醬油品質(zhì)越高。因此，尋找高效的全氮含量檢測(cè)手段，有利于精準(zhǔn)把控醬油的質(zhì)量，對(duì)人體健康和飲食安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與價(jià)值。本研究對(duì)H縣于2022年所檢的8種市售品牌的釀造醬油開展測(cè)試分析，采用GB 5009.5-2016中的5.2法（自動(dòng)凱氏定氮法）對(duì)醬油中的全氮（以氮計(jì)）指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并與傳統(tǒng)的GB/T 18186-2000規(guī)定的檢驗(yàn)方法6.3法（凱氏燒瓶法）進(jìn)行結(jié)果比對(duì)，以評(píng)價(jià)兩種方法的優(yōu)劣。

一、測(cè)定原理

將待測(cè)食品取樣，與濃硫酸和催化劑CuSO4一同加熱，經(jīng)過(guò)催化、分解、碳化等反應(yīng)過(guò)程后，氮從有機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)態(tài)，分解產(chǎn)生的氨與硫酸發(fā)生反應(yīng)形成硫酸銨，這一過(guò)程被稱為“有機(jī)物的消化”。消化完成后，在消化液中加入過(guò)量的NaOH對(duì)其進(jìn)行堿化，隨后經(jīng)蒸餾操作促使氨以游離態(tài)形式存在，最后用硼酸溶液進(jìn)行收集。采用鹽酸或硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對(duì)收集液進(jìn)行滴定，直至硼酸溶液中的氫離子濃度恢復(fù)到初始狀態(tài)。食品的含氮量依據(jù)所消耗酸的量乘以換算系數(shù)計(jì)算得出。

二、試劑

95%-98%濃硫酸；硼酸溶液（20g/L）；氫氧化鈉溶液（400g/L）；鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液（0.1mol/L），購(gòu)買有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；甲基紅乙醇溶液（1g/L）；溴甲酚綠乙醇溶液（1g/L）；B混合指示劑：5份溴甲酚綠乙醇溶液與1份甲基紅乙醇溶液混合（2種試劑臨用前混合）；混合物：3份硫酸銅與50份硫酸鉀混合。

三、儀器和設(shè)備

天平：感量為1mg；凱氏燒瓶：500mL；冷凝器；酸式滴定管：50mL；SH220F石墨消解儀（消解罐規(guī)格為300mL）；K9860型全自動(dòng)凱氏定氮儀。

四、分析步驟

1.自動(dòng)凱氏定氮法測(cè)定步驟。將待測(cè)液體充分混勻，移取2mL待測(cè)液至消化管中，再向其中加入0.4g硫酸銅、6g硫酸鉀以及10mL硫酸，然后將消化管置于石墨爐上進(jìn)行消解。設(shè)置曲線升溫方式進(jìn)行消解（第一階段：溫度為180℃，時(shí)間為30min；第二階段：溫度為260℃，時(shí)間為30min；第三階段：溫度為360℃，時(shí)間為30min；第四階段：溫度為420℃，時(shí)間為90min），消解完成后消化管中的液體呈綠色透明狀。在自動(dòng)凱氏定氮儀上自動(dòng)完成加液、蒸餾、冷凝、淋洗、滴定以及記錄數(shù)據(jù)等工序，同時(shí)測(cè)定平行樣品和試劑空白。其中，自動(dòng)凱氏定氮儀需提前設(shè)置自動(dòng)加入純水20mL、氫氧化鈉溶液40mL，以及含有混合指示劑B的硼酸溶液20mL（混合指示劑B與硼酸的比例為1：100），同時(shí)設(shè)置好鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度。

2.傳統(tǒng)方法測(cè)定步驟。移取2mL充分混勻的待測(cè)液體試樣至干燥的凱氏燒瓶中，再向其中加入4g硫酸銅-硫酸鉀混合物質(zhì)和10mL硫酸，然后將凱氏燒瓶置于通風(fēng)櫥中加熱。當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)充分炭化且無(wú)泡沫產(chǎn)生時(shí)加大火力，使瓶?jī)?nèi)溶液保持在微沸騰狀態(tài)，直至炭粒完全消失且消化液呈現(xiàn)出澄清的淡綠色，再持續(xù)加熱15min后取出并冷卻至室溫，隨后緩慢加入120mL純水。向收集瓶?jī)?nèi)移取30mL 2%的硼酸溶液和2-3滴混合指示液，將冷凝管下端導(dǎo)管置于瓶?jī)?nèi)液面以下。沿著凱氏燒瓶瓶壁緩慢加入40mL 40%的氫氧化鈉溶液和2顆鋅粒，然后快速將凱氏燒瓶與蒸餾裝置連接在一起（此過(guò)程須保證整個(gè)裝置密封性良好），接通冷凝水，振搖燒瓶并加熱蒸餾，直至收集餾出液約120mL。隨后將收集瓶位置放低，使冷凝管的下端導(dǎo)管與液面分離，繼續(xù)蒸餾1min后停止加熱，將冷凝管的下端外側(cè)用少量水沖洗干凈，取出收集瓶。最后使用0.1mol/L的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液對(duì)收集液進(jìn)行滴定，振搖并觀察瓶?jī)?nèi)溶液顏色變化，直至溶液呈現(xiàn)紫紅色結(jié)束滴定，記錄該時(shí)刻一共消耗的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積。同時(shí)進(jìn)行試劑空白試驗(yàn)。

五、數(shù)據(jù)處理

1.計(jì)算公式。按照下面公式計(jì)算樣品中全氮的含量，單位為g/100mL。

式中，V1：滴定樣品所消耗0.1mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，單位：mL；V0：空白試樣所消耗0.1mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，單位：mL；c：鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，單位：mol/L；V：分析用試樣的體積，單位：mL。

2.精密度要求。GB/T 18186-2000規(guī)定的6.3法（傳統(tǒng)測(cè)定法）：對(duì)同一樣品進(jìn)行平行試驗(yàn)的測(cè)定差不得超過(guò)0.03g/100mL；GB 5009.5-2016規(guī)定的5.2法（自動(dòng)凱氏定氮法）：在重復(fù)條件下得到的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果之間的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的10%。

六、測(cè)定結(jié)果

1.兩種方法測(cè)定結(jié)果分析比對(duì)。自動(dòng)凱氏定氮法與傳統(tǒng)測(cè)定法的測(cè)定結(jié)果見表1。

2.兩種方法測(cè)定用時(shí)比對(duì)。自動(dòng)凱氏定氮法與傳統(tǒng)測(cè)定法的測(cè)定用時(shí)詳見表2。

七、結(jié)果分析

本研究共測(cè)定分析了8種市售品牌醬油的全氮含量（以氮計(jì)），結(jié)果如表1和表2所示。根據(jù)結(jié)果可知，兩種方法得到的8組測(cè)定結(jié)果均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精密度要求。對(duì)同一樣品采用兩種方法得到的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可知，兩者測(cè)定結(jié)果相近，且測(cè)定結(jié)果均在誤差允許的范圍之內(nèi)。另外，從兩種方法的測(cè)定總用時(shí)來(lái)看，自動(dòng)凱氏定氮法相較于傳統(tǒng)測(cè)定方法具有明顯的時(shí)間優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化程序極大地縮短了測(cè)定過(guò)程中耗費(fèi)的蒸餾時(shí)間和滴定時(shí)間，僅需要7min左右即可完成測(cè)定。因此，自動(dòng)凱氏定氮法可作為測(cè)定醬油中全氮含量（以氮計(jì)）的一種高效、快速、準(zhǔn)確的測(cè)定分析方法。

八、總結(jié)

本研究采用自動(dòng)凱氏定氮法對(duì)醬油中的全氮（以氮計(jì)）進(jìn)行測(cè)定，并與推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18186-2000中全氮的測(cè)定方法進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種測(cè)定方法的測(cè)定結(jié)果并未表現(xiàn)出明顯的差異，結(jié)果均準(zhǔn)確可用。由此可知，自動(dòng)凱氏定氮法可作為測(cè)定醬油中全氮含量（以氮計(jì)）的一種標(biāo)準(zhǔn)分析方法。此外，自動(dòng)凱氏定氮儀的測(cè)定結(jié)果不但能夠滿足方法要求，同時(shí)具有成本低、速度快、省時(shí)省力和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)定自動(dòng)化，極大地解放了人力，并減小了傳統(tǒng)測(cè)定方法中滴定等人工操作帶來(lái)的誤差，結(jié)果更加準(zhǔn)確，適用于大批量試樣的檢測(cè)，這是傳統(tǒng)方法無(wú)可比擬的。

作者簡(jiǎn)介：陳焱（1974-），男，漢族，甘肅慶陽(yáng)人，工程師，大學(xué)?？?，研究方向?yàn)槭称窓z驗(yàn)檢測(cè)。