凱氏定氮法測定蛋白質含量具有一定的準確度,在物質蛋白含量的測定中運用比較廣泛。但凱氏定氮法也存在著一些不足之處,如消化時間長、環境污染大、滴定終點不易控制等。鑒于此,在傳統凱氏定氮法的基礎上,對試驗裝置如凱氏定氮儀和操作方法進行一些改進,可以大大提高測定蛋白質的效率,并且降低了測定過程中對空氣的污染。
凱氏定氮法的原理如下:總共包括四個步驟消化、蒸餾、吸收和滴定。首先消化過程為將含氮化合物和濃硫酸共熱,將有機氮轉化為無機氮硫酸銨,具體方程式為2NH2+H2S04+2H=(NH4)2S04(其中CuSO4做催化劑)。之后就是蒸餾和吸收,將消化完的樣品轉移到定氮儀蒸餾裝置,加入過量的濃氫氧化鈉,將NH4+轉變成NH3,通過蒸餾把NH3驅入過量的硼酸溶液接受瓶內,硼酸接受氨后,形成四硼酸銨。此過程用公式表示為(NH4)2SO4+2NaOH=2NH3+2H2O+Na2SO4 2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O。 zui后一步驟為滴定,用標準鹽酸滴定,直到硼酸溶液恢復原來的氫離子濃度。此時反應式為(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3。這樣,整個凱氏定氮法的過程,就通過這幾個方程式,全部體現出來了。
而對于凱氏定氮法的改進,主要體現在:1.消化裝置的組裝:將原微量凱氏定氮法需要固定的凱氏燒瓶換成不需要固定的250mL的錐形瓶,同時在瓶口倒置一漏斗,漏斗頸頂部用玻璃彎管連接,彎管再用導管與內盛稀堿溶液的大燒杯相連。2.消化過程:將樣品放入錐形瓶中,然后加入濃硫酸,當裝置安裝完畢后,放在通風櫥中,打開電爐,對燒瓶直接加熱,進行消化。起初用小火并隨時調節火的大小,使產生的煙氣被堿液*吸收;待內容物全部炭化,泡沫*停止后加強火力,隨時轉動燒瓶,使瓶壁上的內容物全部回流入消化液中,燒至溶液透明,沉淀灰白,取下待冷。3.測定過程:在100mL錐形瓶內加入15mL體積分數為1%硼酸吸收液,置于冷凝器下,并使管口浸入硼酸內,夾緊放氣口,取10mL樣品稀釋液或空白液由進樣口注入反應室。以5mL蒸餾水沖洗樣口,用量筒量取5mL質量分數25%NaOH,迅速倒入進樣口,并立即塞好,加水于進樣口,以防氨逸出,從第1滴溜液滴下開始計時,蒸餾3min,移動吸收瓶,使硼酸液面離開冷凝管口,再蒸餾1min,然后用少量蒸餾水沖洗冷凝管下端,從而保證了游離氨被*蒸餾接收。此時我們要確定氨氣*被吸收記錄下消耗的酸的體積。此時繼續夾緊排氣口,提起進口塞,使蒸餾水流入反應室,捏緊進氣橡皮管,以斷絕蒸汽源。這時反應室中的廢液被自動吸出,如此反復沖洗干凈反應室,將排氣閥打開,使反應室外層中的廢液排出。
對于凱氏定氮法進行改進后,能提高定氮的效率,同時減少污染,而且操作更加簡單。另外,其測定結果跟用全自動定氮儀測出來的結果幾乎沒有差別。因此,我們在測定蛋白質含量或者氮元素含量的時候,需要慎重選擇測定方法,以提高其測定結果度以及測定效率。