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凯氏定氮法测定食品中的蛋白质含量


Proceedings of the 2008 Symposium of Vemfinary Drug Branch,Chinese Association of Animal and Veterinary Science

用凯氏定氮法测定食品中的蛋白质含量
陈智慧1,史梅1,王秋香2,张晓红2
(1.新疆维吾尔自治区兽药饲料监察所,乌鲁

木齐830063; 2.新疆农业大学动物医学学院,乌鲁木齐830052)

[摘

要]

为了更加精确的运用凯氏定氮法检测分析食品中蛋白质的含量,本文分别用全量凯氏

定氮法、微量凯氏定氮法和凯氏自动定氮仪来测定了食品中的蛋白质的含量,结果发现用两种方法

对同一样品中的蛋白质含量得出数值高低不同,全量凯氏定氮法的结果更加精确,微量法次之。
[关键词] 凯氏定氮法;精确;含量;蛋白质

Method

for

Determination

of Protein Content in Foods

CHEN Zhi—huil,SHI

Meil,WANG Qiu—xian92,ZHANG

Xiao—hon92

Abstract:In order to more precise volume

use

of

Kjeldahl

method of detecting the protein content in food,we were in full

Kjeldahl,trace Kjeldahl

law and Kay奄automatic instrument to measure the nitrogen in food protein The

content,and

found two ways of the same protein content in the samples drawn high and low values,all of

Kjeldahl

method more accurate results.Trace of times.

Key words:Kjeldahl;accurate;content of food;protein

测定蛋白质的方法可分为两大类:一类是利用 蛋白质的物理化学性质来推算,如密度、折射率、紫 外吸收、荧光性等;另一类是利用化学方法来计算, 如定氮、双缩脲反应、染料结合反应、酚试剂反应 等,主要测定方法有:双缩脲法、染料结合法、酚试 剂法、紫外分光光度法、水扬酸比色法、折光法、旋 光法、近红外光谱法。目前蛋白质测定最常用的方 法是凯氏定氮法,是通过测总氮量来确定蛋白质含 量的方法。 凯氏定氮法是通过测出样品中的总含氮量再 乘以相应的蛋白质系数而求出蛋白质的含量,此法
的结果称为粗蛋白质含量:由于样品中含有少量非 蛋白质含氮化合物,如核酸、生物碱、含氮类脂、卟 啉以及含氮色素等非蛋白质的含氮化合物.凯氏定

含量测定。凯氏定氮法可分为全量法、微量法及经 改进后的改良凯氏定氮法。目前通常以硫酸铜作 催化剂的常量、半微量、微量凯氏定氮法样品质量 及试剂用量较少,且有一套微量凯氏定氮器。在凯 氏法改良中主要的问题是,氮化合物中氮的完全氨 化问题及缩短时间、简化操作的问题,即分解试样 所用的催化剂。常量改良凯氏定氮法在催化剂中
增加了二氧化钛Mj。

在理化实验室,检验食品中蛋白质的含量通常 用微量凯氏定氮法和全量凯氏定氮法,接下来以大 量的试验来比较微量凯氏定氮法和全量凯氏定氮
法的精确度的大小。 1材料与方法
1.1

试验材料 肉禽制品(牛肉、马肉、荤饺子

氮法是测定总有机氮量较为准确、操作较为简单的 方法之一,可用于所有动、植物食品的分析及各种 加工食品的分析,可同时测定多个样品,故国内外 应用较为普遍,是个经典分析方法∞J。至今仍被作 为标准检验方法.此法可应用于各类食品中蛋白质
-296?

1.1.1试验样品

馅);豆制品(豆腐乳);调味品(鸡精);乳制品(纯 牛奶);糕点(面包);植物蛋白饮料(椰汁);冷饮及
冰制品(雪糕、冰激淋)。 1.1.2试验药品和试剂

所有试剂均为分析纯;

首届中国兽药大会

中国畜牧兽医学会动物药品学分会2008学术年会论文集

水为蒸馏水或同等纯度的水;硫酸铜;硫酸钾;浓硫 酸;40%氢氧化钠溶液:称取40 g氢氧化钠溶于60 mL蒸馏水中;4%硼酸溶液:称取4 g硼酸溶于蒸馏
水中稀释至100
mL;0.1

加入硫酸铜0.5 g、硫酸钾10 g和浓硫酸20 mL、玻

璃珠数粒-+小心移入干燥洁净的500 mL凯氏烧瓶 中(固体或粉末用纸卷成纸筒送入),轻轻摇匀,以 457斜支于有小孔的石棉网上_+用电炉以小火加 热(或先烧瓶放在距电炉较远处),待内容物全部炭 化、泡沫停止产生后_+加大火力(或将烧瓶放在电 炉上),保持瓶内液体微沸-+至液体变蓝绿色透明
后_+继续加热微沸30 min_+关闭电炉,取下烧瓶、 冷却-十转移至100 mL容量瓶中,加水定容。

moi/L盐酸标准滴定溶

液;甲基红次甲基蓝混合指示液:将次甲基蓝乙醇 溶液(1 g/L)与甲基红乙醇溶液(1 g/L)按l+2体
积比混合。

1.1.3仪器和设备凯氏烧瓶500 mL;可调式电 炉;蒸汽蒸馏装置;铰肉机:篦孔径不超过4 nm;组 织捣碎机;粉碎机;研钵:玻璃或瓷质;化学消化器;
凯氏定氮仪;空气滤过器。 1.2试验方法 1.2.1微量凯氏定氮法微量凯氏定氮法的原

2.1.2蒸馏与吸收按图安装好微量定氮蒸馏装 置。于水蒸气发生瓶内装水至2/3容积处,加甲基 橙指示剂数滴及硫酸数毫升,以保持水呈酸性,加 入数粒玻璃珠。在接受瓶中加入10
mL 40

g/L硼

理:样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化,使蛋白 质分解,其中碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出, 而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。 然后取消化液的1/10加碱蒸馏,使氨蒸出,用硼酸 吸收后再以标准盐酸或硫酸溶液滴定旧J。根据标 准酸消耗量可计算出蛋白质的含量。包括消化、蒸 馏、吸收、滴定四个步骤。
1.2.2全量凯氏定氮法

酸及2滴混合指示剂,将冷凝管下端插入液面以 下。准确吸取消化液10 mL于反应管内,经漏斗再 加入10 mL氢氧化钠溶液,用少量蒸馏水冲洗漏 斗,夹好漏斗夹并水封,加热煮沸水蒸气发生瓶内 的水进行蒸馏。指示剂变绿色后继续蒸馏10 将冷凝管尖端提离液面继续蒸l
min。 mol/L min,

2.1.3滴定将接受瓶内的硼酸液用0.0l 全量凯氏定氮法的原 不加样品,从消化开始操作完全相同)。
2.1.4结果计算

盐酸标准溶液滴定至终点。同时做一试剂空白(除

理:样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化,使蛋白 质分解,其中碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出, 而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。
然后取消化液的全部加碱蒸馏,使氨蒸出,用硼酸

吸收后再以标准盐酸或硫酸溶液滴定。根据标准 酸消耗量可计算出蛋白质的含量。包括消化、蒸 馏、吸收、滴定四个步骤。 2分析过程 试样制备。固体样品:取有代表性的样品至少
200

形:竺盟!皇婴唑塑×100 m×而
lU

式中:w一蛋白质的质量分数(%);c一盐酸标 准溶液的浓度(mol/L);H一空白滴定消耗标准液 量(mL);屹一试剂滴定消耗标准液量(mL);m一样 品质量(g);0.014一氮的毫摩尔质量(g/mm01); F一蛋白质系数(表1)。
表1 几类常见食物的蛋白换算系数 食品种类
小麦 小麦粉及其制品 大麦、燕表、黑麦 米 花生 大豆及其制品 畜禽肉及其制品 乳及乳制品
一5 5 5 5 5 5 6 6 5 5 6

g,用研钵捣碎、研细,不易捣碎、研细的样品应

切(剪)成细粒;干固体样品用粉碎机粉碎;液体样 品:取充分混匀的液体样品至少200 g;粉状样品:
取有代表性的样品至少200 g(如粉粒较大也应用

研钵研细),混合均匀;糊状样品:取有代表性的样 品至少200 g,混合均匀;固液体样品:按固、液体比 例,取有代表性的样品至少200 g,用组织捣碎机捣 碎,混合均匀;肉制品:取去除不可食部分、具有代
表性的样品至少200 g,用铰肉机至少铰两次,混合

均匀。上述试样应放入密闭玻璃容器中,于40C冰 箱内贮存备用,尽快测定。
2.1

芝麻、向日葵子、南瓜子
栗、胡桃 其他食品

F一昭加鼬蝤稻n笱弘∞如巧

微量凯氏定氮法的分析过程

2.1.1样品消化步骤:准确称取一定量的样品,

计算结果精确至小数点后第二位。同一试样做
?297?

Proceedings of the 2008 Symposium of Veterinary Drug Branch,Chinese Association of Animal and Veterinary Science

两次平行试验,同时做空白试验。
2.2全量凯氏定氮法的分析过程

2.3 2.3.1

自动凯氏定氮仪的分析过程

样品消化准确称取一定量的样品,加入

2.2.1样品消化同“微量法”。
2.2,2

硫酸铜0.5 g、硫酸钾10 g和浓硫酸20 mL、小心移

蒸馏与吸收安装好全量定氮蒸馏装置。

人与化学反映器配套的消化管内,置于化学反映器 上消化,同时打开空气过滤器,预约消化温度为
410℃,预约时间为180 min,到达预约时间后,化学

于水蒸气发生瓶内装水至2/3容积处,加甲基橙指 示剂数滴及硫酸数毫升,以保持水呈酸性,加人数 粒玻璃珠。在接受瓶中加入40
mL 40

g/L硼酸及

反映器自动停止加热,冷却至室温。 2.3.2蒸馏、吸收、滴定、计算打开凯氏定氮仪 和冷凝水开关,检查机器与试剂的连接是否完好, 将样品的质量和蛋白质系数输入系统,把装有冷却 消化液的消化管连接在凯氏定氮仪上,按下“EN- TER”键,约5 min后,打印出此样品相关信息的屏 条,将直接显示样品中蛋白质的百分含量。
3试验结果和分析

3滴混合指示剂,将冷凝管下端插入液面以下。将 全部消化液转移于反应管内,加入125 mL蒸馏水, 摇匀后再加入40 mL氢氧化钠溶液,用少量蒸馏水 冲洗漏斗,夹好漏斗夹并水封,加热煮沸水蒸气发
生瓶内的水进行蒸馏。指示剂变绿色后继续蒸馏
10

min,将冷凝管尖端提离液面继续蒸1

min。

2.2.3滴定同“微量法”。
2.2.4计算

通过实验得到的蛋白质含量数据如表2所示。

石(%):!!二垦!兰竺:Q!兰兰!×F×100
表2蛋白质含量数据
微量法 微星法 全量法 全量法 自动定氮仪 自动定氮仪

(芝!塑!垒
纯牛奶 豆腐乳 蛋糕 冰激淋 马肉
2.986 6.802 5.741 3.672 15.732

l芝!塑!曼
3.106 6.781 5.720

!《!塑92垒
3.103

f芝!塑92璺
3.155 7.245 6.341 4.465 16.724 49.415
1.204

!《!塑92垒
3.206 7.405 6.644 4.573 17.733

I么!塑92曼
3.206 7.406 6.643 3.672 17.734

7.202
6.342 4.471 16.733 48.409 1.192 1.50l

3.645
15.720 45.40l 1.130 1.274

棉柏45.412 含乳饮料 椰汁
1.103

50.419,50.418

1.234
1.608

1.278

1.302

1.594

1.642

分析:微量凯氏定氮法所测定的样品平行样间 平均差别为:O.1208;全量凯氏定氮法所测定的样品 平行样问平均差别为:O。0353;微量凯氏定氮法的测 定结果与自动定氮仪的平均差别为:0.7697;全量凯 氏定氮法的测定结果与自动定氮仪的平均差别为:
0.0523。

差别较大。 4.2通过比较传统凯氏定氮法中的微量凯氏定氮 法和全量凯氏定氮法可以看出,后者的数据高于前
者,精密度高于后者,是由于前者在实验的过程中

转移的次数较多,误差较大。 4.3通过比较以上三组数据可以得知:凯氏定氮仪 的的精密度最高,微量凯氏定氮法的最低;全量凯 氏定氮法得到的数据和凯氏定氮仪的数据差别较 小,准确度高。 4.4量取的样品倒入凯氏烧瓶时,不要将样品粘在 瓶颈上,以免加入消化液后试样炭化粘在瓶颈上消 化不彻底,消化过程中要逐渐升温,当低温加温至 出现带有硫酸的白色气体后,才可升温使溶液沸 腾,但应避免剧烈沸腾。 4.5消化液加蒸馏水稀释后,应及时蒸馏,否则应

4讨论 4.1通过比较传统凯氏定氮法和凯氏自动定氮仪

所测定出的食品的蛋白质含量可以看出,用传统的
凯氏定氮法所测定的蛋白质含量比凯氏自动定氮

仪测出的结果偏低,前者两次测定的同一食品的蛋 白质含量差别较后者大,即样品的平行性平行性不 够好,精密度不高,是由于在传统定氮的过程中存 在着样品消化液的转移,在转移的过程中有误差的 存在,导致消化液的流失,从而测定的数据稍偏低,
?298.

首届中国兽药大会

中国畜牧兽医学会动物药品学分会2008学术年会论文集

保存消化液,临用时再加蒸馏水稀释.反应室加入
碱液后,应立即盖塞并加水封,注意各接头处的密 封情况,防止漏气。 4.6蒸馏时,加入的氢氧化钠溶液除与硫酸铵作用 外,还与消化液中的硫酸和硫酸铜作用。若加入的 氢氧化钠不够,则溶液呈蓝色,不生成褐色的氢氧 参考文献:
C1]陆卫明,尹华。用蛋白质测定仪测定食品中的蛋白质[J】。江
苏预防医学;2007,1.

【2】姚军,郝琳.凯氏袤l/蛋白质测定仪测定食品中蛋白质[J】.
中国卫生检验杂志,2001,(2);190.

[3]张继红.自动定氮仪测试技术在食品中蛋白质测定的综述评
价[J].广州食品工业科技,2004,(2):24—26.

化铜沉淀.所以加入的氢氧化钠必须过量,并且动
作还要迅速,以防止氨的流失。 4.7蒸气发生瓶内的水装至三分之二体积并且保 持酸性(在蒸气发生瓶内的水中加入稀硫酸,使之

【4]刘红梅.新型蛋白质测定仪测定食品中蛋白质[J].预防医学
情报杂志,2003,(3);84. [5] 王雪松,曹德秋.日常饮用的几种牛奶中酪蛋白含量的测定 [J].齐齐哈尔医学院学报,2008,(3):34—36. [6】 中国乳制品工业行业规范RHB 601-2005生鳞牛初乳【J].新 疆畜牧业,2006,(2):14—26.

呈酸性,内加甲基橙指示剂数滴,水应呈橙红色,如
变黄时,应该补加酸),以防止在碱性条件水中游离 氨蒸出,使结果偏大。
4.8

[7]

张蓉蓉.乳品企业原料乳的验收与质量控制[J].中国乳业,
2006,(7):8—20.

因蒸馏时反应至外层的气压大于反应室内的

[8]尹家振.影响牛奶蛋白质和脂肪含量的因素及调整措施[J].
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—226.

压力,而反应室的压力大于大气压力,故可将氨带 出。所以蒸馏时,蒸气要发生均匀,充足,蒸馏中不 得停火断气,否则会发生倒吸。停止蒸馏时,由于

反应室外层的压力突然降低,可使液体倒吸入反应 室外层,所以操作时,应先将冷凝管下端提高液面
并清洗管口,再蒸Imin后关掉热源。蒸馏是否完 全,可用精密PH试纸测冷凝管口的冷凝液来测定, 中性则说明已蒸馏完全。 5结论
5.1

[11】张朝武.现代卫生检验[M].北京:人民卫生出版杜,2005:24
—56.

[12]

李建武等编.生物化学实验原理和方法[M].北京:北京大学 出版社。1994:14—26.

由于凯氏定氮法的误差,主要因消化操作的条

[13]胡宏纹.有机化学[M].北京:高等教育出版社,2001:124—
156.

件而产生,因此要格外注意。 5.2全量凯氏定氮法的准确度和精密度比微量凯 氏定氮法高,即精确度高。

[14]张洪渊等。生物化学教程[M].第2舨,成都:四』l}大学出版
社,1994:74—96.

[15】北京师范大学生物系.基础生物化学实验[M].第2版.北
京:高等教育出版社,1999:84—126. [16]Voet.D.Biochemistry(2蚵edition).John Wiley and Sons.Ine
.N.Y.1995:124—172.

5.3凯氏自动定氮仪的误差较传统的凯氏定氮法
小,精密度高,因而精确度最高。

5.4在实际的生产实验中,凯氏定氮法作为一种国 家标准,应该严格按照标准的分析试剂、用量及分
析过程来操作。

[17]

Alber随.B.et越Molecular biology of the

cell(3“edition),

Garland PublishinS.Ine.N.Y.1994:27—86.

?299?

用凯氏定氮法测定食品中的蛋白质含量
作者: 作者单位: 陈智慧, 史梅, 王秋香, 张晓红 陈智慧,史梅(新疆维吾尔自治区兽药饲料监察所,乌鲁木齐,830063), 王秋香,张晓红(新 疆农业大学动物医学学院,乌鲁木齐,830052)

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