凯氏定氮测蛋白质

消化、蒸馏、滴定:测出牛奶、面粉、花生和明胶的含氮量,再用 6.25 和琼斯的专用系数换算成蛋白质,看看“蛋白质含量”有多依赖换算系数。

难度 ●●○ 约 25 分钟

实验目的 用凯氏法测定食品的含氮量,正确扣除空白,并比较不同换算系数给出的蛋白质含量。
消化 → 蒸馏到硼酸 → 0.1000 M HCl 滴定 · 空白 0.10 mL

凯氏定氮:牛奶里有多少蛋白质

NXorganic→ΔHX2SOX4,CuNHX4X+\ce{N_{organic} ->[H2SO4, Cu][\Delta] NH4+} NHX3+B(OH)X3+HX2O→NHX4X++B(OH)X4X−\ce{NH3 + B(OH)3 + H2O -> NH4+ + B(OH)4-} B(OH)X4X−+HX+→B(OH)X3+HX2O\ce{B(OH)4- + H+ -> B(OH)3 + H2O}
凯氏烧瓶 05101520253035404550STIR50100150200
滴定管读数 0.00mL
接收瓶 pH4.86

凯氏烧瓶中:样品与浓硫酸

先消化,再蒸馏,然后滴定接收瓶中的硼酸盐。

样品的含氮量由琼斯(USDA 第 183 号通报,1931)表 6 中按 N × 6.25 列出的蛋白质含量反算(来自阿特沃特与布赖恩特的食物成分表),换算系数取自同一通报的表 5。接收瓶:50 mL 4 % 硼酸,蒸馏后约 100 mL;pH 由硼酸的 pKa = 9.237 按缓冲公式计算,终点附近不比纯硼酸溶液更酸;混合指示剂的颜色由甲基红与溴甲酚绿的吸收谱算出。模型假定消化和蒸馏都完全,每个 NH₃ 消耗一个 H⁺。

操作步骤

  1. 选全脂牛奶(5.000 g),先消化,再把 NH₃ 蒸入硼酸。
  2. 用 0.1000 mol/L HCl 滴定接收瓶:先每次 1 mL,接近终点时逐滴加入,指示剂由绿变灰紫时记下读数。
  3. 依次测面粉、花生和明胶,记下 %N 和两种换算系数给出的蛋白质。

注意观察

  • 牛奶在约 18.95 mL 到达终点:含氮 0.528 %,蛋白质 3.30 %(× 6.25)或 3.37 %(× 6.38)。
  • 接收瓶起始 pH 约 8.0(硼酸缓冲),终点约 4.9,过量两滴后迅速降到 4.4 以下。
  • 明胶按 6.25 算出约 91 % 蛋白质,按 5.55 只有约 81 %;花生从 25.8 % 降到 22.5 %,牛奶反而略升。

真实实验室

  • 消化必须在通风橱中进行,浓硫酸沸腾时放出 SO₂ 和 SO₃ 白烟;溶液变清后还要继续加热一段时间,才能保证氮全部转化。
  • 加 NaOH 前要把消化液冷却并稀释,否则会剧烈沸腾;蒸馏管末端要插入硼酸液面以下,以免氨逸失。
  • 每批样品都要做空白,并用已知含氮量的标准物(如硫酸铵或乙酰苯胺)检查回收率。

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