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pro(蛋白質(zhì))的測(cè)定方法分為兩大類:一類是利用pro的共性,即含氮量,肽鏈和折射率測(cè)定pro含量,另一類是利用蛋白質(zhì)中特定氨基酸殘基、酸、堿性基團(tuán)和芳香基團(tuán)測(cè)定pro含量。但是食品種類很多,食品中pro含量又不同,特別是其他成分,如碳水化合物,脂肪和維生素的干擾成分很多,因此pro的測(cè)定通常利用經(jīng)典的剴氏定氮法是由樣品消化成銨鹽蒸餾,用標(biāo)準(zhǔn)酸液吸收,用標(biāo)準(zhǔn)酸或堿液滴定,由樣品中含氮量計(jì)算出pro的含量。由于食品中pro含量不同又分為凱氏定氮常量法、半微量法和微量法,但它們的基本原理都是一樣的。
一 凱氏定氮法
這種方法是1883年Kjeldahl發(fā)明,當(dāng)時(shí)凱氏只使用H2SO4來分解試樣,來定量谷物中的pro,他只知用H2SO4分解試樣,而不能闡明H2SO4分解有機(jī)氮化合物生成氨的反應(yīng)歷程,所以只使用H2SO4分解試樣,需要較長時(shí)間,后來由Gunning加入改進(jìn),他改進(jìn)的辦法是在消化時(shí)加入K2SO4使沸點(diǎn)上升,這樣加快分解速度,因?yàn)闇囟扔稍瓉砹蛩岱悬c(diǎn)的380上升到
我們?cè)跈z驗(yàn)食品中pro時(shí),往往只限于測(cè)定總氮量,然后乘以pro核算等數(shù),得到蛋白質(zhì)含量,實(shí)際上包括核酸、生物堿、含氮類脂、葉啉和含氮色素等非蛋白質(zhì)氮化合物,故稱為粗pro。
1 凱氏常量定氮法:
不論常量、半微量以及微量定氮法它們的原理都是一樣的,首先*個(gè)步驟是消化:
(1)消化:樣品與硫酸一起加熱消化,硫酸使有機(jī)物脫水。并破壞有機(jī)物,使有機(jī)物中的C、H氧化為CO2和H2O蒸汽逸出,而pro則分解氮,則與硫酸結(jié)合成硫酸銨,留在酸性溶液中。
(2)在消化過程中添加硫酸鉀可以提高溫度加快有機(jī)物分解,它與硫酸反應(yīng)生成硫酸氫鉀,可提高反應(yīng)溫度,一般純硫酸加熱沸點(diǎn)
為了加速反應(yīng)過程,還加入硫酸銅,氧化汞或硒粉作為催化劑以及加入少量過氧化氫,次氯酸鉀作為氧化劑。但為了防止污染通常使用硫酸銅。
所以有機(jī)物全部消化后,出現(xiàn)硫酸銅的蘭綠色,它具有催化功能,還可以作為堿性反應(yīng)指示劑。
(1)蒸餾:樣液中的硫酸銨在堿性條件下釋放出氨,在這操作中,一是加入氫氧化鈉溶液要過量,二是要防止樣液中氨氣逸出。
(2)吸收與滴定:
蒸餾過程中放出的氨可用一定量的標(biāo)準(zhǔn)硫酸或標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液進(jìn)行氨的吸收,然后再用標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液反滴定過剩的硫酸或鹽酸溶液,從而計(jì)算出總氮量。
半微量或微量定氮通常用硼酸溶液吸收后,再用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸直接滴定,硼酸呈微弱酸性,用酸滴定不影響指示劑變色反應(yīng),它有吸收氨的作用。
1.操作步驟:
準(zhǔn)確稱取樣品中0.50
計(jì)算:
總氮量%= (N(V2-V1)×0.014)/W × 100
0.014----氮的毫克當(dāng)量數(shù)
pro%=總氮%×K
乳制品K=6.38(N=15.7%)
小麥粉K=5.79(N=17.6%)
動(dòng)物膠K=5.6(N=18.0%)
冰蛋K=6.7(N=14.8%)
大豆制品K=6.0(16.7%) K=6.25則(N=16%)
K-換稱等數(shù)
各種試劑的作用:
濃H2SO4:
A :脫水使有機(jī)物炭化,然后有機(jī)物炭化生成碳,碳將H2SO4還原為SO2,本身則變?yōu)?/font>CO2
B: 氧化
C: pro與濃H2SO4生成NH3↑,CO2,SO2,H2O↑
D: NH3與H2SO4生成硫酸銨
(1)CuSO4的作用(催化劑)
CuSO4為紅色沉淀,當(dāng)C*消化后,反應(yīng)停止,紅色消失,變?yōu)樘m色,即為消化達(dá)到*,蘭色為CuSO4的顏色
(2)K2SO4的作用(提高沸點(diǎn))
沸點(diǎn)由
(3)硒粉和過氧化氫,氧化汞都為催化劑,但為了防止污染通常采用硫酸銅
(4)50%NaOH的作用
下面我就針對(duì)幾點(diǎn)來說明為何影響氨化*和速度快的因素:
(1)K氏燒瓶和取樣量
如果稱
(2)分解劑
A H2SO4和K2SO4的添加量
有機(jī)無分解需要H2SO4量,H2SO4應(yīng)根據(jù)有機(jī)物種類不同而加的量就不同,如果試樣含脂類高,則加H2SO4多,為了提高分解溫度,要大量添加K2SO4,但不能太多,也不能太少,太少則氨化不充分。K2SO4和H2SO4的添加比例是:
這種比例在國內(nèi)外都使用,是*的
還有一種比例: K2SO4:H2SO4=10:20ml
B 催化劑
用作催化劑的有Hg、HgO、Se,硒化合物,CuSO4、TiO2,對(duì)Hg,HgO有毒但結(jié)果好,Se與CuSO4得到結(jié)果是一種,TiO2,的結(jié)果偏低,采用不同的催化劑則消化時(shí)間不同, HgO消化麥子為38,Se與CuSO4消化麥子55,TiO2消化麥子70,所以在給出測(cè)定結(jié)果時(shí)要注明催化劑的類型。
(3)熱源的強(qiáng)度
消化時(shí)熱源的強(qiáng)度同迅速消化和*氨化關(guān)系很大,即便鹽類K2SO4加得多,如果熱源弱,也是沒有意義的,熱源過強(qiáng)導(dǎo)致H2SO4損失,使氨回收率低,另外K氏瓶的容量大小,頸部的粗細(xì)和長短等,也與熱源的強(qiáng)度有關(guān)。
(4)氨的蒸餾和吸收及滴定
蒸餾有兩種:
1 直接蒸餾(裝置簡便,準(zhǔn)確性好)
2 水蒸汽蒸餾
蒸餾加NaOH是50%,加的量為H2SO4量的4倍,硫酸量為12ml,則NaOH為12×4=48ml,而且一般高于這個(gè)理論值,即加到50~55ml,如果NaOH量加的不夠就變成H2S, H2S是強(qiáng)酸,使顏色變紅。
吸收液有:
1標(biāo)準(zhǔn)H2SO4 用標(biāo)準(zhǔn)堿返滴定,甲醛紅指示劑
2 硼酸 用HCl進(jìn)行滴定,混合指示劑
目前都用硼酸吸收液,用硼酸代替H2SO4,這樣可省略了反滴定,H2SO4是強(qiáng)酸,要求較嚴(yán),而硼酸是弱酸,在滴定時(shí),不影響指示劑變色范圍,另外硼酸為吸收液濃度在3%以上可將氨*吸收,為保險(xiǎn)期間一般用4%。
<6>實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
a.樣品應(yīng)時(shí)均勻的,若是固體樣品應(yīng)事先研細(xì),液體樣要混合均勻。
b.樣品放入K氏燒瓶時(shí),不要黏附瓶頸上,萬一黏附可用少量水緩慢沖下,以免被檢樣消化不*,使結(jié)果偏低。
c.消化時(shí),如不容易呈透明溶液,可將K氏燒瓶放冷后,加入30%過氧化氫催化劑2~3ml,促使氧化。
d.在整個(gè)消化過程中,不要用強(qiáng)火,保持和緩的沸騰,使火力集中在K氏燒瓶底部,以免附在壁上的蛋白質(zhì)在無硫酸存在的情況下,使氮有損失。
e.如硫酸缺少,過多的硫酸鉀會(huì)引起氨的損失,這時(shí)會(huì)形成硫酸氫鉀,而不與氨作用,因此當(dāng)硫酸過多底物被消耗掉或樣品中脂肪含量過高時(shí),要添加硫酸量。
f.混合指示劑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,如果沒有溴甲酚綠,可單獨(dú)使用0.1%甲醛紅乙醇溶液。
g.氨是否*蒸餾出來,PH試紙檢查餾出液是否為堿性。
h.向蒸餾瓶中加入濃堿時(shí),往往出現(xiàn)褐色沉淀無。這時(shí)由于分解促進(jìn)劑與加入的硫酸銅反應(yīng),生成氫氧化銅,經(jīng)加熱后又分解生成氧化銅的沉淀,有時(shí)Cu離子與氨作用生成深蘭色的絡(luò)合物。
i.消化劑綠色后繼續(xù)消化30分鐘即可。
2 K氏微量定氮儀法
3 K氏半微量定氮儀法 (2 、 3原理一樣)
操作方法大同小異,半微量法消化后,定容100ml,然后吸25ml蒸餾吸收液吸收。
計(jì)算總氮%=(N(V2-V1)×0.014)/(W×10/100)×100
對(duì)于微量定氮儀法,儀器有了改進(jìn),樣液稱樣少,蒸餾消化液也少,其它基本一樣。
4 K氏自動(dòng)定氮法
原理與上面一樣,儀器,采用K氏自動(dòng)定氮儀:其裝置內(nèi)具有自動(dòng)加堿蒸餾裝置,自動(dòng)吸收和滴定裝置以及自動(dòng)數(shù)字顯示裝置,消化裝置:由玻璃制成的K氏消化瓶以及紅外線裝置的消化爐。
二 水揚(yáng)酸比色法:
1 原理: 樣品中的pro經(jīng)H2SO4消化轉(zhuǎn)化為銨鹽溶液后,在一定的酸度和溫度下與水揚(yáng)酸鈉和次氯酸鈉作用生成有顏色的化合物,可以在波長660nm處比色測(cè)定,求出樣品含氮量,計(jì)算蛋白質(zhì)含量。
2 方法 (1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
取6個(gè)25ml容量瓶編號(hào) 0 1 2 3 4 5 6
分別加空白酸液 2ml
分別加磷酸鹽緩沖液 5ml
稀釋至總體體積至15ml
分別加水揚(yáng)酸鈉 5ml
加入次氯酸鈉 2.5ml
取出試液于660nm下進(jìn)行比色,繪標(biāo)準(zhǔn)曲線。
(2)樣品處理:
準(zhǔn)確稱樣0.20~
(3)樣品測(cè)定:
準(zhǔn)確吸取上述消化溶液10ml→于100ml容量瓶中→定容→準(zhǔn)確吸2ml→于25ml容量瓶中→加
5ml磷酸緩沖液→以下操作與標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的步驟相同
并以試劑空白微對(duì)照,測(cè)得樣液的光密度,從標(biāo)準(zhǔn)曲線查出其含氮量。
(4)計(jì)算
含氮%=C×F/ W×1000×1000 ×
C
F---樣品溶液的稀釋倍數(shù)
W---樣品重量(g)
pro%=總氮%×K(K可為6.25,也可查)
3注意事項(xiàng):
A 當(dāng)天消化液當(dāng)天測(cè)定,結(jié)果重現(xiàn)性好,如果樣液改至第二天比色就有變化。
B 當(dāng)在PH和試劑適當(dāng)范圍內(nèi)加入氯源后,顏色的顯色和溫度有關(guān),應(yīng)嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度。
C 這種方法測(cè)定結(jié)果基本與K氏法一致。
4 試劑
(1)氯標(biāo)液:稱經(jīng)
(2)空白酸液:稱
(3)磷酸鹽緩沖液:稱
(4)水揚(yáng)酸鈉溶液:稱
(5)次氯酸鈉溶液:吸4ml安替富民液,用水稀釋至100ml
5 儀器
(1)分光光度計(jì)
(2)恒溫水浴
三 紫外分光光度法
1 原理:
pro及其降解產(chǎn)物的芳香環(huán)基 ,在紫外區(qū)內(nèi)對(duì)某一波長具有一定的光選擇吸收,在280nm下,光吸收與pro濃度(3~8mg/ml)成直線關(guān)系,因此,通過測(cè)定pro溶液的吸光度,并參照事先用K氏定氮法分析的標(biāo)準(zhǔn)樣品,從標(biāo)準(zhǔn)曲線查出蛋白質(zhì)的含量。
2 試劑:
(1) 0.1mol/l檸檬酸水溶液。
(2)8mol/l脲[(NH2)2CO]的2NNaOH溶液。 脲的2N氫氧化鈉液
(3) 95%乙醇
(4) 無水乙醚
3 儀器
(1) 751型的紫外分光光度計(jì)
(2) 離心機(jī)
4 操作方法
(1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:準(zhǔn)確稱取樣品.
以事先用K氏定氮法測(cè)定的樣品中蛋白質(zhì)的含量微橫坐標(biāo)上面的吸光度為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
(2)樣品測(cè)定
準(zhǔn)確稱取試樣
計(jì)算: 蛋白質(zhì)= C/W× 100
C----從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得的pro含量(mg)
W----測(cè)定樣品溶液相當(dāng)于樣品量(mg)
說明:
a.此法運(yùn)用于糕點(diǎn),牛乳和可溶性pro樣品,測(cè)定糕點(diǎn)時(shí),應(yīng)把表皮顏色去掉。
b.溫度對(duì)pro水解有影響,操作溫度應(yīng)控制在20~
四 雙縮脲法-皮尼克法
1 原理:
雙縮脲在堿性條件中,能與CuSO4結(jié)合成紅紫色的絡(luò)合物。pro分子中含有肽鏈與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似,也呈此反應(yīng)。本法直接用于測(cè)定像小麥粉等固體試樣的pro含量。但作為銅的穩(wěn)定劑,酒石酸鉀鈉比甘油好些。小麥粉中的pro能直接地一邊抽出一邊進(jìn)行定量。
2 試劑
⑴甘油作為穩(wěn)定劑:取10ml10N KOH溶液,3.0ml甘油加到937ml水中,激烈攪拌,同時(shí)加入4%CuSO450ml。
⑵酒石酸鈉作穩(wěn)定劑,吸10ml10N KOH溶液和20ml25%酒石酸鉀鈉溶液加到930ml水中,激烈攪拌,同時(shí)加入4%CuSO4液40ml。
配制以上兩種溶液、試劑,必須澄清,無氫氧化銅生成,否則重配。
3 方法:樣品測(cè)定
標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
準(zhǔn)確稱
準(zhǔn)確稱
假如用試劑(2)
(1)準(zhǔn)確稱樣→
(2)標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制
按樣品測(cè)定方法,根據(jù)樣品中pro含量,取離心澄清樣液0.0 2.0 4.0 8.0 10.0ml于10ml容量瓶中→分別加水定容,按照樣品測(cè)定其吸光度。
事先用K氏定氮法測(cè)定樣品中pro含量為橫坐標(biāo),以上述吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。