FOSS官方资料 凯氏消化手册.docx

凯氏消化手册1目录1-前言2.标准凯氏程序3,*优化的凯氏消化3样品准备3.1.1 样品重量-固体3.1.2 样品体积-液体3.2消化过程3.2.1 酸的需要量3.2.1.1 样品的酸消耗量321.2试剂的酸消耗量3.2.13蒸发的酸消耗量3.2.1.4结论一酸消耗H3.2.2 盐的需要量3.2.2.1 酸、盐的比例3.2.3 结论-盐的需要量1.1.1 汞1.1.2 铜1.1.3 硒334混合催化剂1.1.5 结论1.4 还原剂1.5 氧化剂1.6 煮沸时间1.7 消化中的泡沫4 .凯氏消化的局限性5 .应用特卡托消化系统消化样品5概述5.1 组合消化炉5.2 控制器5.3 烟气排除系统5.3.1 抽气系统5.3.2 清洗器5.4 试剂加入552凯氏消化片25.5 简化的操作5.5.1 试管支架5.5.2 加热防护板563升降系统6 .凯氏过程中的质量控制6校骏蒸饱系统6.1 校脸消化系统6.2 设备7 .应用指南7前言7.1 食品7.1.1 蔬菜/水果7.1.2 肉，鱼7.1.3 牛奶7.1.4 精制食品7.2 饮料Z4农业1.1.1 油料种子1.1.2 土壤1.1.3 肥料1.5 饲料7-6水/万水/污泥1.7 工业1.7.1 石油化学1.7.2 糠胶/塑料，聚合物1.7.3 纺织品/皮革1.7.4 纸/纸浆1.7.5 结论8 .特卡托的应用简报系统9 .故障分析10 .问题与解答31 .前吉丹麦化学家JohanKje1.dah1.(1849-1900研制了今天人所共知的分析彳j机物中氮含量的凯氏法。他在Car1.sbcrg实验室工作。他的任务之一就是寻找一种快速而可靠的测定谷物中的氮白质含量的方法。以解决啤酒厂中所用谷物的氮白质含量不同而产生的不同的效果。麦芽汁中氮白质含量越低,啤酒的产量越高。Kje1.dah1.所提出的最初的方图I.约翰凯法已经得到了不断的改进和发展。这些发展使环境得到了改善.在人身安全方面得到了保证.加快了速度和方法的通用性.简化了整个的分析过程。凯氏法有三个步骤-消化.蒸镭和滴定。最重要的和最复杂的是第一步的消化过程。本手册主要论述这一步。由于凯氏法有广泛的应用范围.因此.希望用一套凯氏消化条件来最优化的处理各种类型的样品是不切实际的。然而从利用简单的虽非最佳的方法作为出发点,就比较容易进行调整和改进.从而得出一个基本方法以满足绝大多数（虽然不是所有的样品的分析要求。为方便起见,该基本方法将在本手册第二章中有专门的论述。各个实睑室都应该根据各自的实际需要对方法进行适当的改进。例如:许多实脸室要对范围广泛的不同类型的样品进行凯氏分析时,对每一类样品都有一种最佳的分析程序既非必要、也不可行。最经常的方法是实验室具备一种简单而灵活的、适用于所有样品的程序.使实睑室人员只需用一种方法,在较短的时间内就可以提出满意的精确的结果。42 .标准的凯氏程序特卡托公司已经把简化的凯氏分析过程发展的相当成熟,而且简单的消化方法也适用于几乎所有类型的样品。雷白质含量在90%以上和含氮量大于60%的各种类型的样品的分析都适用于这种方法。这种基本的方法并不是对每一种类型的样品都是痕快的方法.但作为一个简洁的选择.对大多数样品都可以得出精确的结果。这个方法是：称样量1克械酸12亳升盐/催化剂2片凯氏消化片每片含3.5gK2SO4+0.4gCuSO4*5H2O消化温度420摄氏度消化时间60分钟酸的实际需要后将取决于很多种因素.例如:排气系统的效率、样品中非蛋白含量和盐类的含量。在大多数实险室.上述程序不加任何限制可以直接使用。如果你希望优化你的应用.可和福斯特卡托公司的代表处及服务站联系。图2.凯氏消化过程53 .最优化的凯氏消化过程3样品制备用于凯氏分析的样品的制备必须十分小，A以避免引起最终结果的误差;>必须把样品处理的很均匀,而且颗粒大小粒度要小于1亳升。提高分析样品的均匀度将提高方法的重现性,并可减少样品的用量而不影晌最终结果的质量.，使用小颗粒的样品.消化速度也将加快.在样品制备过程中.使用好的样品粉碎机也是非常重要的。在7.1节中特卡托公司给出了粉碎机的类型供参考。1090旋风磨（CyC1.oteC适用于干馍的样品,例如谷物和饲料1093磨（CCmOtb适用于准确测定水分的样品（该磨能保湿o刀式磨（Knifctcc适用于高水分或高油脂含量的样品。总的来说,样品制备的目的是获得直径小于I亳米的样品粒度。图3.凯氏法能分析的样品63.1.1 样品的称重-固态在凯氏法分析中要使用万分之一分析天平。分析中样品的实际称重主要取决于样品的均匀度.对于不均匀的样品,若使用的样品量太少,将不能获得高的精度，而对于均匀的样品,称样没有严格要求。只要正确的选择称样量和滴定酸浓度,斌终得出一个合适的滴定体积(大约2-20克升使用O1M)2N的滴定酸可以参考下表选择称样量.蛋白质含量样品量(毫克<5%以下1(XM)-5(XX)5-30%5001500>30%200100O另一个选择称样量的参考方法是:称样量中应含有IO-I(X)毫克的氮含厘较为理想，为了和其他实验室的结果相比较.掌握样品中的水分含量是很重要的“这样不但可以用来修正枪测结果,而且可以得出在干基基础上的分析结果。当水分含量知道以后,可以使用以下方程计算干基的结果:干基的结果=A*100(100-BA:样品的氮白质百分比含量B：样品的水分百分比含量3.1.2样品的体积-液态对于大多数需要检测氮的食物和饲料液态样品来说,其称重的规则和固态样品相同。当在水或废水中检测总的凯氏赳时.由于氮的含量非常低.因此需要较大量的样品。若使用凯氏系统来分析.可以参考下表来选择称样量：氮含量(mgN/1样品量(m1.<2010020-505050-125为了获得精确的检测数据.要使用OQ1.N的滴定液。若使7用流动分析技术,可以使用较少的样品量。3.2 消化过程消化过程的目的是要打破所有样品中的氮的有机结合.并使所有类型的氮都找换成铁离子,为此JohanKje1.dah1.先生最初选用了硫酸并沿用至今。当单独使用硫酸时.消化速度很慢。因为消化速度（打破样品的化学结构不仅取决于酸的性能,而且要取决于消化期间消化液的温度,温度越高,消化越快。若单独使用硫酸.消化温度将受硫酸的沸点（摄氏338度所限制,而氮的临界分解温度是摄氏373度。加入一些盐类和催化剂可以使消化速度得到很大的改善。8图4.传统凯氏定氮装置3.2.1 酸的需要量在常规凯氏系统中,通常每克样品使用25克升硫酸,而在特卡托的消化系统中最适用的酸量是12毫升。在消化过程中使用硫酸的身.对某个特定的样品类型可作适当的调整，为了作到这一点.必须了解在消化期间酸的作用。即注意由于蒸发、和其他试剂以及样品反应而消耗的酸量。事实上我们可以很容易的控制消化过程中酸的蒸发损失.也可以计算出化学反应需要的酸量。这样,由于考虑的主要因素仅仅是样品的特性.这样就简化了我们的选择。在样品消化期间需要酸的总量依样品种类的不同.将有很大的变化。如和一个小麦样品相比较,一个高脂肪含量的样品将多消耗4毫升的酸量，注意:如果在消化期间增加了酸的使用量,则在蒸储期间也要按比率(酸:碱=上4增加碱的使用量。3.2.1.1 样品消耗的酸量为了弄清样品消耗的酸尾.我们必须了解每种样品的组成.在表I中给出了不同样品成份所需酸的消耗量：表I样品成分所消耗的酸量：样品的成分消耗的酸量样品的成分消耗的酸量(m1.硫酸,g(m1.硫酸/g土壤、有机碳100碳水化合物4.0脂肪9.7±0.6蛋白质4.9沙子0.0水杨酸6.8从这个表中我们可以看出高脂肪含量的样品消耗的酸量将多于高蛋白质和碳水化合物样品消耗的酸量.例:计算一个小麦样品消耗的酸量假定该样品有以下主要成分：蛋白质12.5%:碳水化合物66.5%:脂肪3.5%消化1克该小麦样品所消耗的酸量则为：蛋白质12.5%X1.oX4.9=0.61m1.碳水化合物66.5%×1.()×4.0=2.66m1.脂Sn肪3.5%x1.0x9.7=().34m1.合计:3.61m1.这个小麦样品在消化过程中将消耗3.61亳升的硫酸。与一个高脂肪含0的样品相比较.例如:香肠.在消化过程中将消耗6.9亳升的硫酸。为了弥补样品之间的这种差异,并且得到相同的消化条件。必须使用比小麦样品多3专升的初始酸量。以上简单的计算也适用于不同组成的其他样品,所得的结果也可以用来修正其他方面的应用。93.2.1.2 化学试剂消耗的酸在所有的凯氏消化过程中都要加入硫酸钾.谶酸钾和硫酸反应生成硫酸敏钾.反应方程式如下：K2SO4+H2SO4->2K2HSO4在这个反应中I克硫酸钾大约要消耗0.3亳升硫酸.即使用两片凯氏消化片(7克减酸钾大约需消耗2毫升疏酸。在所有的ASN应用简报中.由于盐的用量总是固定的.所以由盐消耗的硫酸都可由此计算出来。然而,在某些应用中加入一些特殊试剂以扩大凯氏法的测定范围。最普遍使用的是磕代硫酸钠或者能被增加包括硝酸盐和亚硝酸盐在内的水杨酸。睢代硫酸钠和减酸反应的最终产物是二氧化磕。在这个过程中I克蹴代械酸钠要消耗05毫升疏酸”水扬酸和硫酸反应时被分解成二石化碳和水。这个过程中1克的水杨酸要消耗5.6亳升硫酸”蔗糖被分解成二家化碳.水和二家化硫.这个过程中1克的蔗糖要消耗1.9m1.的成酸。当使用上述这些试剂时.在消化过程中必须增加相应的质酸量。3.2.1.3 蒸发损失的酸量要考虑的另外一个因素是由于使用了排气系统而被蒸发损失的酸量。在常规的凯氏定氮系统中,相当大量的酸被蒸发而进入大气环境中。通过对整个消化期间酸的蒸发搅失总量的研究测量,已经得出了一些重要的结果.对于常规消化装置,在消化开始的前15分钟大约损失酸总量的5%。当消化继续进行时损失将逐步减少,但每15分钟仍大约损失酸总量的3-5%。在AoAC920.87分析标准中.每分析一个样品使用25亳升硫酸.消化2小时要损失7.2毫升磕酸。在特卡托的消化系统中.护热板和排气系统能控制酸的蒸发损失。在消化过程的开始阶段,由于剧烈的反应速度,将形成大量的带有硫酸的烟翳。此时排气系统应满负荷的工作5-10分钟。然后排气系统的效率应该降低,以便烟雾能在消化管中回流,这个状态将维持整个消化过程。为了使排入大气环境的硫酸降1()低到最小,将排气系统的效率降低到一个合适的水平上将是非常事要的。一个带有流量调节器，废气收集系统的2000控制系统能确保正璃的操作。使用这个系统.在开始的前15分钟以内将有小于8%的硫酸被蒸发掉，但在以后的整个消化过程中每15分钟仅有0.8%的磕酸被蒸发掉。在使用12m】酸,消化60分钟的情况下,整个消化过程中因蒸发而损失的硫酸仅2克升。用特卡托的消化系统代替常规的凯氏消化系统,每个样品因蒸发而损失的疏酸将从7.2毫升降低到1.2玄升.即节省6.0毫升酸,每分析20个样品将节省120毫升硫酸,那么一年节省的硫酸将是很可观的。若从环境保护的观点看肯定是更有价值的。3.2.1.4 结论,需要的限量用带有高效率排气系统的特卡托的组合消化系统代替传统的凯氏消化系统能使绝大多数由凯氏定氮引起的环境污染问题降到最低点。表2给