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实验求证常规凯氏定氮法的不足之处和改进方法

2018.11.30
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

  以经典的微量凯氏定氮法为基础,对消化装置进行了一定的研究和改进,使消化时间大大缩短;并针对混合指示剂必须现用现配且滴定终点不易判断的不足,选用酸度计代替混合指示剂判断滴定的终点,使测定结果的准确度提高。实验表明,改良后的蛋白质含量测定方法不仅操作简便,而且污染减少,结果更加准确。

  1 试验材料与方法

  1.1 试验仪器及试剂

  1.1.1 仪器 凯氏定氮仪、微量滴定管、容量瓶 (100 mL)、锥形瓶 (100 mL、250 mL) 消化炉、漏斗 、玻璃弯管、通风橱、酸度计、电炉。

  1.1.2 试剂绿豆粉、浓度为 0.01 mol/L盐酸标准溶液、浓硫酸、体积分数 1%硼酸吸收液、质量分数 10%硫酸铜溶液、硫酸钾、质量分数 25%氢氧化钠溶液、甲基红一次甲基蓝混合指示剂、30%过氧化氢、稀碱溶液、硫酸铵、草酸铵。

  1.2 实验步骤

  1.2.1 消化装置的组装

  将原微量凯氏定氮法需要固定的凯氏烧瓶换成不需要固定的 250 mL 的锥形瓶,同时在瓶口倒置一漏斗,漏斗颈顶部用玻璃弯管连接,弯管再用导管与内盛稀碱溶液的大烧杯相连。

  1.2.2 消化称取

  均匀样品 0.2~0.3 g,放入干燥的 250 mL 的锥形瓶中,再加入质量分数 10%的硫酸铜 5 mL 和0.30 g 硫酸钾及 8.00 mL 浓硫酸,同时做空白对照实验,摇匀后将烧瓶放在垫有铁丝网的电炉上,在瓶口倒置一漏斗,漏斗颈顶部用玻璃弯管连接,弯管再用导管与内盛稀碱溶液的大烧杯相连。装置安装好后,放在通风橱中,打开电炉,对烧瓶直接加热,进行消化。起初用小火并随时调节火的大小,使产生的烟气被碱液完全吸收;待内容物全部炭化,泡沫完全停止后加强火力,随时转动烧瓶,使瓶壁上的内容物全部回流入消化液中,烧至溶液透明,沉淀灰白,取下待冷。将 10 mL蒸馏水沿瓶壁加入锥形瓶内,转入 100mL 容量瓶内,以蒸馏水冲洗数次,洗液合并入容量瓶中,待冷却后稀释至刻度,备用。

  1.2.3 测定煮沸蒸馏水 (蒸馏水发生瓶中)。

  在 100 mL 锥形瓶内加入 15 mL 体积分数为 1%硼酸吸收液,置于冷凝器下,并使管口浸入硼酸内,夹紧放气口,取10 mL 样品稀释液或空白液由进样口注入反应室。以5 mL 蒸馏水冲洗样口,用量筒量取 5 mL 质量分数25%NaOH,迅速倒入进样口,并立即塞好,加水于进样口,以防氨逸出,从第 1 滴溜液滴下开始计时,蒸馏 3 min,移动吸收瓶,使硼酸液面离开冷凝管口,再蒸馏 1 min,然后用少量蒸馏水冲洗冷凝管下端,从而保证了游离氨被完全蒸馏接收。氨是否完全蒸馏出来,可用 pH 试纸试验馏出液是否为碱性而确定。取下吸收瓶,用酸度计滴定至 pH 值 5.1(取混合指示剂变色点均值),记下消耗酸的体积(mL)。继续夹紧排气口,提起进口塞,使蒸馏水流入反应室,捏紧进气橡皮管,以断绝蒸汽源。这时反应室中的废液被自动吸出,如此反复冲洗干净反应室,将排气阀打开,使反应室外层中的废液排出。

  2 结果与分析

  2.1 蛋白质含量测定结果对比分别采用改进前、后的凯氏定氮法,测定 3 组绿豆粉平行试样中的蛋白质含量。凯氏定氮法改进前后蛋白质含量测定结果的对比见表 1.由表 1 可以看出,凯氏定氮法改良前后的蛋白质含量测定结果基本一致,但改进后的标准差和变异系数变小,说明改进后的测定方法具有更高的精密度。

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  1.2 滴定终点准确度和精密度的比较采用酸度计和指示剂 2 种方法判断滴定终点的准确度和精密度。

  不同滴定法的精密度比较见表 2,不同滴定法的准确度比较见表 3.由表 2 和表 3 可以看出,2 种方法测定结果相近,精密度和准确度都符合分析要求。由表 5 可以看出,改进后的消化时间缩短,小于原消化时间的 1/3,这可能是由于改进后的受热面积变大,加快了消化速度;消化后产生的气体大部分被稀碱液吸收,大大减少了有害气体的排出。

  3 结论

  (1) 通过自动定氮仪改进的凯氏定氮法,消化装置可以缩短消化时间,从而节省了人力资源。

  (2) 改进后的测定方法可明显减少了 CO2,SO2,SO3等气体的排放量,保护了环境,有利于人体健康。

  (3) 用酸度计代替指示剂,使结果更加精密和准确。


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