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分析仪器操作指南(二)

2020.2.19
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

三聚氰胺奶粉事件与凯氏定氮仪

2008年的“三聚氰胺”毒奶粉事件中,三聚氰胺之所以能“冠冕堂皇”地躲过安全检测,就是由于我们食品检测过程中检测蛋白质含量是用“凯式定氮法”来检测的,简单来说就是以食品中的含氮量计算出蛋白质的含量。而三聚氰胺由于含氮量高,所以被不法商家添加进奶粉中,提高含氮量来冒充高蛋白奶粉。

仪器简介

凯氏定氮仪是根据蛋白质中氮的含量恒定的原理,通过测定样品中氮的含量从而计算蛋白质含量的仪器。因其蛋白质含量测量计算的方法叫做凯氏定氮法,故被称为凯氏定氮仪,又名定氮仪、蛋白质测定仪、粗蛋白测定仪。

中文名:凯氏定氮仪

又 名:定氮仪、蛋白质测定仪

测量范围:0.1~200mg

氮回收率:99.5%

图 凯氏定氮仪

原理

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。

1.有机物中的胺根在强热和CuSO4,浓H2SO4 作用下,硝化生成(NH4)2SO4

反应式为:

  2NH2+H2SO4+2H=(NH4)2SO4 (其中CuSO4做催化剂)

2.在凯氏定氮器中与碱作用,通过蒸馏释放出NH3 ,收集于H3BO3 溶液中

反应式为:

  (NH4)2SO4+2NaOH=2NH3+2H2O+Na2SO4

  2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2

3. 用已知浓度的H2SO4(或HCI)标准溶液滴定,根据HCI消耗的量计算出氮的含量,然后乘以相应的换算因子,既得蛋白质的含量

反应式为:

  (NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O=(NH4)2SO4+4H3BO3

  (NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3

有机物结构分析与红外色谱仪

我们第一次听到红外色谱仪这个名字的时候,应该都是化学教科书上说的它可以用来检验有机物的官能团,原理是因为不同的结构对红外光有不同程度的吸收,体现在谱图上就可以用来分析。

仪器分类

1.棱镜和光栅光谱仪

属于色散型光谱仪,它的单色器为棱镜或光栅,属单通道测量,即,每次只测量一个窄波段的光谱元。转动棱镜或光栅,逐点改变其方位后,可测得光源的光谱分布。

图 光栅光谱仪

随着信息技术和电子计算机的发展,出现了以多通道测量为特点的新型红外光谱仪,即在一次测量中,探测器就可同时测出光源中各个光谱元的信息,例如,在哈德曼变换光谱仪中就是在光栅光谱仪的基础上用编码模板代替入射或出射狭缝,然后用计算机处理探测器所测得的信号。与光栅光谱仪相比,哈德曼变换光谱仪的信噪比要高些。

2.傅里叶变换红外光谱仪

它是非色散型的,核心部分是一台双光束干涉,常用的是迈克耳孙干涉仪。当动镜移动时,经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变,探测器所测得的光强也随之变化,从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后,就可得到入射光的光谱B(v)。

傅里叶变换光谱仪的主要优点是:

①多通道测量使信噪比提高;

②没有入射和出射狭缝限制,因而光通量高,提高了仪器的灵敏度;

③以氦、氖激光波长为标准,波数值的精确度可达0.01厘米;

④增加动镜移动距离就可使分辨本领提高;

⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区,使远红外光谱的测定得以实现;

※上述各种红外光谱仪既可测量发射光谱,又可测量吸收或反射光谱。当测量发射光谱时,以样品本身为光源;测量吸收或反射光谱时,用卤钨灯、能斯脱灯、硅碳棒、高压汞灯(用于远红外区)为光源。所用探测器主要有热探测器和光电探测器,前者有高莱池、热电偶、硫酸三甘肽、氘化硫酸三甘肽等;后者有碲镉汞、硫化铅、锑化铟等。常用的窗片材料有氯化钠、溴化钾、氟化钡、氟化锂、氟化钙,它们适用于近、中红外区。在远红外区可用聚乙烯片或聚酯薄膜。此外,还常用金属镀膜反射镜代替透镜。

荧光与荧光分光光度仪

我们都知道荧光绚烂多彩,正因为人们爱它的美丽,便有了荧光粉、荧光笔、荧光棒,产品多不胜数。可是你可能不知道的是,荧光的产生却是因为分子跃迁产生的。科学家利用了荧光的相关性质,发明了荧光分光光度计,用来检测材料,在生物化学、生物医学、环境化工中有着重要的应用。那我就给你介绍一些这个仪器。

仪器分类

荧光分光光度计的发展经历了手控式、自动记录式、计算机控制式三个阶段;还可分为单光束式和双光束式两大系列。其他的还有低温激光Shpol’skill荧光分光光度计、配有寿命和相分辩测定的荧光分光光度计等。

仪器组成

1.光源

为高压汞蒸气灯或氙弧灯,后者能发射出强度较大的连续光谱,且在300nm~400nm 范围内强度几乎相等,故较常用。

2.激发单色器

置于光源和样品室之间的为激发单色器或第一单色器,筛选出特定的激发光谱。

3.发射单色器

置于样品室和检测器之间的为发射单色器或第二单色器,常采用光栅为单色器。筛选出特定的发射光谱。

4.样品室

通常由石英池(液体样品用)或固体样品架(粉末或片状样品)组成。测量液体时,光源与检测器成直角安排;测量固体时,光源与检测器成锐角安排。

5.检测器

一般用光电管或光电倍增管作检测器。可将光信号放大并转为电信号。

图 荧光分光光度计

功能特点

1.荧光发射光谱

选择某一固定波长的光激发样品,记录样品中产生的荧光发射强度与发射波长间的函数关系,即得荧光发射光谱。

2.荧光激发光谱

选定某一荧光发射波长记录荧光发射强度作为激发光波长的函数,即得荧光激发光谱。

3.时间分辨技术

可用于对混合物中光谱重叠但有寿命差异的组分进行分辨并分别测量。


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