蛋白質是糧食的重要檢驗指標之一,它的測定通常利用經典的凱氏定氮法。凱氏定氮法會用到的儀器有：定氮儀，又叫做蛋白質測定儀。凱氏定氮儀分為全自動和半自動定氮儀。全自動一次完成加堿、加硼酸、蒸餾，氨氣吸收整個過程，加硼酸和加堿的體積以及蒸餾和吸收過程的時間都可以自行設定。不需要再進行人工操作，方便。但是對于對實驗結果要求很高的用戶來說，還是推薦使用半自動凱氏定氮儀。因為半自動凱氏定氮儀可以自行控制每個環節，包括時間、試劑等，能夠很好的掌握整個測定蛋白質的過程。國標中對凱氏定氮法檢測方法的介紹比較簡單,操作中應注意的事項也沒有介紹,這就給剛從事此項檢驗的人員造成了一些困難,如果個別步驟操作不當將直接影響檢驗結果的準確性。還有人認為凱氏蒸餾裝置存在一定的不安全性,個別人不敢操作。筆者根據多方學習和多年的檢驗經驗,對蛋白質測定操作中不易掌握的個別步驟進行了總結,并對檢測裝置稍加改裝,提高了檢驗的安全性和試驗結果的準確性,對掌握蛋白質的檢測有著良好的借鑒作用,現介紹如下(操作步驟參照GB/ T 5009. 522003) 。

1 　水蒸氣發生器的安全改裝

水蒸氣發生器的燒瓶瓶塞上一般有兩個導氣管,一個是通往反應室的導氣管,還有一個安全導氣管。在蒸餾過程中,通往反應室的導氣管的彈簧夾是放開的,水蒸氣發生器燒瓶內氣壓基本能保持安全,但蒸餾完成后,通往反應室的導氣管要馬上用彈簧夾夾死,水蒸氣發生器燒瓶又不能及時降溫,就會使水蒸氣發生器燒瓶內壓迅速增加,安全管太短沸水容易沸出傷人,沸水濺到電爐上易損壞電爐,安全管太長易使水蒸氣發生器燒瓶內壓增大,水蒸氣發生器燒瓶容易爆裂傷人。

為了防止沸水溢出、水蒸氣發生器燒瓶爆裂,在水蒸氣發生器燒瓶的膠塞上再打一個孔,插上一段玻璃管(放氣管) ,玻璃管插入瓶塞深度以露出膠塞即可,切不可沒入水蒸氣發生器燒瓶液面以下,上端接上一小段膠管(改裝后水蒸氣發生器蒸餾燒瓶膠塞有安全管、導氣管、放氣管各一根) ,夾上彈簧夾,蒸餾時將放氣管夾子夾死,停止蒸餾時,夾死通向反應室導氣管的彈簧夾后馬上放開放氣管彈簧夾,起到平衡蒸餾燒瓶內壓的作用,這樣既可防止沸水從安全管溢出,又能防止水蒸氣發生器燒瓶的爆裂。

2 　注意事項

2. 1 　凱氏燒瓶和試樣要求

稱取0. 1～5. 0g 樣品。如果稱1g 以上的樣品,就需要用大一些的凱氏燒瓶,最小500mL , 800～1000mL 的更好,這樣的凱氏燒瓶對于縮短氨化時間,加熱的均勻性和完全氨化效果較好。樣品應是均勻的,若是固體樣品應事先研細,液體樣要混合均勻。樣品放入凱氏燒瓶時,不要黏附在瓶頸上,萬一黏附可用少量水緩慢沖下,以免被檢樣消化不完全,導致結果偏低。

2. 2 　H2 SO4 和K2 SO4 的添加量

有機物分解需要濃H2 SO4 ,加入量應根據試樣中有機物的種類、含量來定,如果試樣脂類含量高,則加H2 SO4 多。為了提高分解溫度,要適量添加K2 SO4 ,K2 SO4 添加太多,則溫度太高,生成的硫酸氫銨也會分解,放出氨而造成損失; K2 SO4 添加太少, 分解溫度過低, 消化時間過長。K2 SO4 和H2 SO4 的添加比例是: 1g 樣品, K2 SO4 ∶H2 SO4 =7g∶12mL 這種比例在國內外都使用,是公認的。國標中還有一種比例:1g 樣品, K2 SO4 ∶H2 SO4 = 6g∶20mL 。試樣在消化冷卻后呈固態則表明K2 SO4 用量過大,或H2 SO4 用量不足。

2. 3 　催化劑的選擇

用作催化劑的有Hg、HgO、Se 、硒化合物、CuSO4 、TiO2 , Hg 與HgO 有毒但結果好, Se 與CuSO4 得到結果基本是一致的, TiO2 的結果偏低;對于一般谷物的消化基本都采用CuSO4 作催化劑,CuSO4 作催化劑的好處是在蒸餾氨時可作為堿性反應的指示劑。

2. 4 　指示劑的選取

1 份甲基紅乙醇溶液(1g/ L) 與5 份溴甲酚綠乙醇溶液(1g/ L) 臨用時混合。也可以用2 份甲基紅乙醇溶液與1 份亞甲基藍乙醇溶液臨用時混合。無論用哪種混合指示劑一定要在臨用時混合。在堿性溶液中呈綠色,在中性溶液中呈灰色,在酸性溶液中呈紅色。

2. 5 　NaOH的加入量

蒸餾前加入足量濃度為40 %的NaO H ,只有加入足量的NaO H 才能使氨氣全部溢出被硼酸吸收,防止樣液中氨氣逸出,否則測定值偏低。

2. 6 　熱源的強度

消化時熱源的強度和消化速度與試樣是否完全氨化關系很大,即使鹽類K2 SO4 加得多,如果熱源弱,也是沒有意義的,熱源過強導致氨損失,使氨回收率低,另外凱氏瓶的容量大小,頸部的粗細和長短等,也與熱源的強度有關。在整個消化過程中,要保持和緩的沸騰,使火力集中在凱氏燒瓶底部,火力不能過猛,否則消化液爆沸使樣品黏附在定氮瓶壁上,黏附在定氮瓶壁上的蛋白質在沒有硫酸存在的情況下,造成氮的損失。

2. 7 　消化的程度

消化液變為蘭綠色澄清透明,說明消化完全。消化時,如不能呈透明溶液,可將凱氏燒瓶放冷后,加入30 %過氧化氫2～3mL ,促使氧化,繼續消化30min 即可。

2. 8 　吸收液的濃度

一般用硼酸作為吸收液,濃度在3 %以上可將氨完全吸收,為保險起見一般用4 %的硼酸。

2. 9 　蒸餾效果的判定

氨是否完全被蒸餾出來,移開氨吸收瓶,用p H試紙測定蒸餾出的液滴,如果不為堿性則說明氨蒸餾徹底。