簡介

凱氏定氮法是一項全球通用的標準，已獲包括國際分析化學家協會（AOAC）、美國谷物化學家協會（AACC）、美國油脂化學家協會（AOCS）、德國標準化學（DIN）、美國環境保護署（EPA）、國際標準化組織（ISO）、日本農業標準（JAS）和美國農業部（USDA）在內的多個科學協會的認可。該方法主要應用于食品和飲料行業，但也用于環境分析、飼料、制藥和農業行業，以測定氮及蛋白質。由于該方法的普及及其廣泛的應用，人們迫切希望提高分析的經濟性，在本應用說明中，展示了很多的凱氏定氮測量結果，以表明反應檢測傳感器（RDS）技術在節省氫氧化鈉方面的潛力，從而降低分析成本，并使其更具環保性。

凱氏定氮法將樣品有機氮經濃硫酸消化轉化為無機銨鹽，再經堿化蒸餾、硼酸吸收和鹽酸滴定來計算氮含量，依據蛋白質含氮量恒定推算蛋白質含量。在經典的凱氏定氮蒸餾法中，所加入的氫氧化鈉溶液的體積通常會大過量加入以確保堿化，這對于釋放氨蒸汽而準確測定蛋白質含量至關重要。如果使用反應監測傳感器進行凱氏定氮蒸餾，堿化結束時會被檢測到，會立即停止加入氫氧化鈉。因此，對于含硫酸量較少的樣品，加入的氫氧化鈉量也會大大減少。圖1 展示了 RDS 技術的功能原理。

反應監測傳感器實驗演示如下：

實驗設備

• 凱氏消解儀 K-449

• 尾氣吸收儀K-415

• MultiKjel K-365

• 反應檢測傳感器（11072666）

• 分析天平（精度 ±0.1 mg）

試劑和樣品

試劑：

• 濃硫酸 96%

• 步琦凱氏定氮片

• 氫氧化鈉 32%，

• 2% 硼酸與 Sher 指示劑

• 甘氨酸，含量 99.7%,Sigma Aldrich

樣品：

實驗過程

測定各種食品樣品中的氮和蛋白質包括以下步驟：

• 樣品均質化

• 樣品的消化

• 蒸餾和滴定

對比消解標準品甘氨酸，奶粉，奶酪，香腸及牛奶巧克力樣品等，使用不同的催化劑片及不同體積的濃硫酸做消解實驗

表2：樣品1–60消解參數(Kjeldahl Tablets Titanium, 8 & 15 mL of conc. H₂SO₄)

表3：樣品61–120消解參數(Kjeldahl Tablet Missouri, 10 & 20 mL of conc. H₂SO₄)

表4: 樣品121–180消解參數(Kjeldahl Tablet ECO, 8 & 16 mL of conc. H₂SO₄)

樣品編號 1–30：8mL

樣品編號 31–60：15mL

樣品編號 61–90：10mL

樣品編號 91–120：20mL

樣品編號 121–150：8mL

樣品編號 151–180：16mL

實驗結果

5.1 使用凱氏定氮鈦催化片進行的測量

使用不同類型的凱氏定氮片消化樣品的結果。空白（要求< 5%）和樣品（要求< 1%）的相對標準偏差（RSD）良好。此外，參考樣品的回收率在要求范圍內（98.0 ~ 102.0%），測定的蛋白質含量與期望值非常接近。與標準方法相比，在第一次測量時，每個樣品的NaOH最多可節省43.0%。

5.2 使用凱氏定氮片 ECO 進行的測量

表7 - 10 展示了使用凱氏定氮片 ECO 和消泡片消化的樣品結果。空白樣品和樣品的相對標準偏差（RSD）良好。此外，參考樣品的回收率在要求的范圍內（98.0  -  102.0%），測定的蛋白質含量也與預期值非常接近。

是否帶反應檢測傳感器的凱氏定氮法比較

表 11 展示了是否使用反應監測傳感器進行凱氏定氮蒸餾的蒸餾參數/步驟概覽。若使用 反應監測傳感器，則無需定義三個參數（(H₂O 體積、NaOH 體積和反應時間），只需定義一個參數（(H₂SO₄ 消解體積）。根據輸入的值， 系統會自動進行樣品預處理和加水。此外，系統還會自動檢測堿化結束并停止 NaOH 的添加。

表 11： 有無 RDS 的凱氏定氮法比較

結論

使用凱氏消解儀 K-449 和 MultiKjel K-365 以及反應檢測傳感器進行測定奶粉、奶酪、香腸和牛奶巧克力中的氮/蛋白質含量，可獲得可靠且可重復的結果。所有測定結果均與標簽值吻合良好，相對標準偏差低。此外，甘氨酸的所有回收率均在規定范圍內（98.0 - 102.0%）。

由于采用了 RDS 技術，在所有測量系列中都節省了氫氧化鈉溶液。對于用步琦凱氏定氮鈦片消化的樣品，RDS 表現最佳，每份樣品平均可節省高達 43.2%的氫氧化鈉，且堿化終點的檢測非常可重復。在消化時硫酸用量較低（例如 8 或 10 mL）的情況下，所有測量中都節省了氫氧化鈉。此外，對于含有機物量大、消化過程中消耗大量硫酸的樣品，氫氧化鈉的消耗量也顯著降低。