凱氏定氮一個使用了120年的依舊年輕的技術BüCHILabortechnikAGKatharinaJehleFlawil,SwitzerlandJuly05/KJ1China_KjeldahlSolutions主題：蛋白的基本概念

凱氏定氮的方法

方法的發展Büchi’s消化單元Büchi’s消化單元Kjeldahl法問題解決July05/KJ2China_KjeldahlSolutions蛋白的基本概念BasicsProteinJuly05/KJ3China_KjeldahlSolutions為什么要分析蛋白?蛋白質是：Basicnutrient－基本的營養Impactoncaloricvalue(17kJresp.4kcal)－熱量來源Parameterforquality(e.g.meat)－品質參數Influenceonproductionprocess(e.ggelation,extrusion)－影響產品的中間處理（例，凍結，壓榨）Influenceonflavourandcolouroffood(e.g.bakingprocessbread,roastingprocesscoffee)－影響食品的風味和顏色July05/KJ4China_KjeldahlSolutions蛋白的基本結構是氨基酸，分子式如下：

Thereareabout200aminoacidsfoundinnature自然界已發現的大概有200種氨基酸Thereareabout20aminoacidsinaproteinhydrolysate蛋白水解后大概有20種氨基酸BasicsProteinJuly05/KJ5China_KjeldahlSolutions怎么測定蛋白質？－通過檢測氮的含量計算蛋白含量Thenitrogencontentinproteinisinasmallrange(15%-18%,mean:16%)蛋白中氮的含量在15％－18％波動，平均16％Proteinisdeterminedbyanalysingthenitrogencontentandcalculatingtheprotein通過氮含量計算蛋白含量BasicsProteinJuly05/KJ6China_KjeldahlSolutions凱氏定氮概述July05/KJ7China_KjeldahlSolutions誰是凱氏?JohanKjeldahl1849–19001849 borninDenmark graduationfromuniversity ScientistatCarlsbergBreweries FermentationstudiesDevelopmentofamethodforexactdetermi-nationofnitrogeninanimalandvegetablematerialResearchoncarbohydratesinbarleyandmalt1883 PublicationoftheKjeldahlmethodJuly05/KJ8China_KjeldahlSolutions凱氏定氮的原理1.Digestion消化ConversionofProtein-NitrogentoNH4+

將蛋白中氮轉化為NH4+

2.Distillation蒸餾分離收集NH3SeparationofNH33.Titration滴定用酸中和滴定MeasureoftheAmountofAcidthatwasneutralisedbyNH3

July05/KJ9China_KjeldahlSolutionsDigestion消化(I)BlankSample1.0722tabsofCatalystSulphuricacidWeighsample稱重

1gofdryorganicmaterial (homogeneous)

1克干的有機物質（均質）SampleBlank

空白addeverythingexcept sampleAddreagents加試劑

10gor2tabsofKjeldahl catalystmixture10g或2片凱氏消化片20ml硫酸

樣品均質，稱重后加入試劑July05/KJ10China_KjeldahlSolutionsDigestion消化(II)vapourstoScrubberDigestion

digestat370°Cfor90min oruntilthemixtureisclear (green/bluecolor)+30min

370℃90mins或消化澄清后30分鐘

DigestionJuly05/KJ11China_KjeldahlSolutionsDistillation蒸餾(I)manually

orautomatedDilution

dilutethecooleddigestion solutionwith50mldeionised water加入50ml去離子水稀釋

Dilution稀釋July05/KJ12China_KjeldahlSolutionsDistillation蒸餾(II)Boricacidtitration硼酸滴定

add60mlofBoricacid4%加4％60ml的硼酸add2to3dropsofindicator accordingtoSher加兩至3滴的指示劑Backtitration反滴定

add20.0mlofsulphuricacid standardsolution(0.5Nor equivalent)加20ml的硫酸標準液（0.5N)add2to3dropsofindicator accordingtoSher加2到3滴指示劑

PreparationofReceiver

準備接受液July05/KJ13China_KjeldahlSolutionsDistillation蒸餾(III)Sodiumhydroxide

NaOH

add90mlofNaOH32%to thediluteddigestionsolution加90ml32％的NaOH到溶液中Distillation蒸餾

distillfor4min.蒸餾4分鐘

NeutralisationandDistillationJuly05/KJ14China_KjeldahlSolutionsTitration滴定7.15Boricacidtitration

硼酸滴定

titratethecondensatewith sulphuricacidstandardsolution (0.5Norequivalent)totheend pointofpH4.65

用0.5N的硫酸標準液中和滴定至終點PH4.65Backtitration

反滴定

titratethecondensatewith sodiumhydroxidestandardsolution(0.5Norequivalent)用0.5N的NaOH標準液中和滴定

TitrationJuly05/KJ15China_KjeldahlSolutionsCalculation計算%P=(Consumption-Blank)x1.4007xNxPFx100SampleSize1.4007: 1ml0.1NVolumetricSolution1.4007mgNN: NormalityAcidPF: ProteinfactorNProteinJuly05/KJ16China_KjeldahlSolutionsProteinFactors蛋白轉換因子Sampletype ProteinFactorGelatine 5.55Dairyproducts 6.38Meat 6.25Fish 6.25Nuts,oilseeds 5.4Cereals 6.25Fruit,Vegetable 6.25Corn 6.25Eggs 6.25July05/KJ17China_KjeldahlSolutions凱氏定氮法的發展July05/KJ18China_KjeldahlSolutions最早…July05/KJ19China_KjeldahlSolutionsBuchi公司開始凱氏分析于：1961開始生產上市凱氏定氮儀市場上第1個帶有內置蒸汽發生器的蒸餾儀，大大提高蒸餾效率July05/KJ20China_KjeldahlSolutions定氮儀在Büchi的發展演變July05/KJ21China_KjeldahlSolutionsBüchi今日DigestionUnitsandScrubber

消化單元和排廢裝置DistillationUnits蒸餾單元July05/KJ22China_KjeldahlSolutionsBüchi’sDigestionUnits消化單元July05/KJ23China_KjeldahlSolutions消化加熱方式InfraredHeating紅外加熱BlockHeating整體鋁塊加熱July05/KJ24China_KjeldahlSolutions紅外消化爐特點

紅外加熱，通過輻射方式，非接觸式加熱升溫速度快（10min預熱）可以升溫至650°C消化管排廢和消化管緊密聯接6管消化儀(K-424)或12管(K-435)

加熱步驟可控，定時器

12管(K-435)K-424K-435July05/KJ25China_KjeldahlSolutions整體鋁塊加熱消化爐的特點K-437K-438

鋁塊加熱->接觸式加熱

可以升溫到450°C

溫度時間可控消化管排廢和消化管緊密聯接

酸氣回收裝置可控

20個消化位置

自動提升(K-438only)K-438:程序化(時間延遲,

升溫梯度,自動停止,…)July05/KJ26China_KjeldahlSolutionsDigestion紅外和整體鋁塊消化爐的區別

Block鋁塊 IR紅外

預熱時間

60min 5min溫控Temperature easy difficultcontrol

加熱單元最大加熱溫度450°C 600°C

July05/KJ27China_KjeldahlSolutionsDigestion

鋁塊Block 紅外IR

Watersamples +++ +++++upto100mlLiquidsamples +++++ +++++upto15mlDryorganicmaterial +++++ +++++0.2gto5gHumidorganicmaterial +++++ +++++0.2gto5g

Foamysamples ++ +++++Mineraloil +++++ +++++DifferencesIR–Block紅外和整體鋁塊消化爐的區別July05/KJ28China_KjeldahlSolutions如何處理消化過程中的酸霧？Sulphuricacidvapoursarecorrosiveandvitriolic酸霧具有腐蝕性和毒性，解決方法：1)消化爐排廢裝置，標準配置2)中和酸霧的廢氣循環回收裝置July05/KJ29China_KjeldahlSolutionsScrubberB-414模塊化設計,可達4步高效能泵系統,34l/min大的回收試劑腔,3l大的氣液接觸面積,提高操作性能可加NaOHor碳酸鈉(最高NaOH20%但推薦濃度NaOH10%)可以選擇抗酸，提供特殊密封墊（抗酸）吸收步驟使用活性炭吸附July05/KJ30China_KjeldahlSolutionsStep1(optional)冷凝

Step2(standard)中和Step3(standard)吸收Step4(optional)反應ScrubberB-414July05/KJ31China_KjeldahlSolutions消化爐特殊附件Suctionmoduleforaqueoussamples水類樣品吸收模塊帶有冷凝漕的吸收模塊，專門處理水類樣品，防止交叉污染用于H2O2

消化的吸收模塊(僅適用于K-424andK-435)

用于連續添加H2O2的漏斗

環保(不需要催化劑)

更短的消化時間

減少起沫July05/KJ32China_KjeldahlSolutionsRefluxmodule回流模塊(僅適用于K-424andK-435)適用于必須在回流狀況下才能進行的消化ModuleforDigestionswhichhavetobedoneunderrefluxconditionsDigestionUnits:SpecialAccessory消化爐特殊附件July05/KJ33China_KjeldahlSolutionsCOD-Accessory化學耗氧量附件(僅適用于K-437andK-438)DeterminationoftheChemicalOxygenDemandDigestionUnits:SpecialAccessory消化爐特殊附件July05/KJ34China_KjeldahlSolutionsBüchi’sDistillationUnits蒸餾單元July05/KJ35China_KjeldahlSolutionsSTEAM

最新的蒸餾單元K-350andK-355

July05/KJ36China_KjeldahlSolutions老型號–K-314BasicinstrumentforKjeldahlandNitrogendeterminationDisadvantagesK-314notimeroldtechnologyprice-performanceratioJuly05/KJ37China_KjeldahlSolutions蒸餾單元K-350andK-355

總介紹DistillationUnitK-350K-314替代產品DistillationUnitK-355凱氏定氮的延伸產品July05/KJ38China_KjeldahlSolutionsK-350的特點

用于凱氏氮檢測的基本型號

定時器

可存儲一個方法:蒸餾時間和試劑量

緊湊設計

安全特點:消化管在位傳感器,安全門以及維修門傳感器July05/KJ39China_KjeldahlSolutionsK-355的特點

具有K-350全部功能，另加：

蒸汽輸出量可調(30–100%)

額外配置抗強酸的泵(用于加強酸和水)

冷凝水控制傳感器

可以儲存9個程序:

蒸餾時間,試劑量和蒸汽輸出量不僅適用于凱氏定氮，還適用于更廣泛的的應用July05/KJ40China_KjeldahlSolutions

預算不高

樣品數量不多K-350:應用于KjeldahlandDevardaK-350/K-355的目標客戶K-355:應用于Kjeldahl,Devarda和

非凱氏應用－在樣品準備中需要蒸溜應用的July05/KJ41China_KjeldahlSolutions我們的口號－“STEAM”S

安全操作T

節約時間和成本E

高效蒸餾A

官方認可的方法M

多用途設計July05/KJ42China_KjeldahlSolutions蒸餾單元B-324內置滴定儀連接裝置

可以升級為全自動的蒸餾單元電子蒸汽調節內置泵系統用于NaOH,水

和硼酸的添加消化管自動排空存儲20種方法操作簡單,LCD顯示July05/KJ43China_KjeldahlSolutionsB-324的目標客戶想要操作更舒適的想要連接滴定單元的客戶應用于Kjeldahl,Devarda和steamdistillation蒸汽蒸餾的客戶July05/KJ44China_KjeldahlSolutions蒸餾單元K-370

蒸餾和滴定全部內置于一臺儀器

帶有彩色顯示屏的大控制面板

最新的軟件設計，帶有-方便的數據輸入輸出功能-多任務處理-多語言-高存貯性能－10000數據-用戶可以自定義方法

緊密，功能型設計

配備K-371自動進樣器，可以實現自動進樣July05/KJ45China_KjeldahlSolutions稱量:自動樣品量輸入精確的液體加樣器:用于反滴定自動型消化爐K-438:ControlandDocumentationofDigestionProcessPC:數據轉移和備份自動進樣器:多樣品的自動處理打印機:外接A4Printer支持PCL3蒸餾單元K-370July05/KJ46China_KjeldahlSolutions自動進樣器K-371K-437&K-438的20管架子可以適合自動進樣器

特殊架子:4管ExpressRack樣品通過K-370控制

利用蒸汽實現樣品的轉移－由樣品架到蒸餾單元July05/KJ47China_KjeldahlSolutions自動進樣器K-370/371自動進樣器K-371蒸餾儀K-370樣品轉移原理July05/KJ48China_KjeldahlSolutions自動進樣器K-370/371自動進樣器K-371蒸餾儀K-370蒸餾過程中蒸汽的走向July05/KJ49China_KjeldahlSolutions自動進樣系統K-370/371回收率(NH4)H2PO4July05/KJ50China_KjeldahlSolutionsCustomerswhowantmaximumcomfortCustomerswithhighsample

通量(>15樣品/天)需要標準化處理的客戶需要廣泛認證的客戶K-370/371的目標客戶July05/KJ51China_KjeldahlSolutionsLastbutnotleast…精確的接口制造用于和排廢裝置的緊密聯接，有效防止煙霧泄漏專業的冷凝裝置，避免飛濺和硫酸的過量消耗更寬的直徑48mm=對起沫樣品更有利300ml的大容量=可以消化大量的樣品?48mmGlassblowing–oneofBüchi’sKeyCompetences玻璃吹制－Buchi公司核心競爭力之一July05/KJ52China_KjeldahlSolutionsDistillationUnits:SpecialAccessory蒸餾單元的專業附件Devarda防濺保護檢測NO2-和NO3-必需的附件

(例：肥料)July05/KJ53China_KjeldahlSolutionsTroubleShootingJuly05/KJ54China_KjeldahlSolutions儀器校驗方法Distillation蒸餾標準物質－磷酸二氫氨(無水）(NH4)H2PO4(waterfree)理論含量:12.17%DigestionandDistillation消化和蒸餾標準物質:甘氨酸Glycin(99.7%)理論含量:18.66%July05/KJ55China_KjeldahlSolutionsTroubleShooting:結果太低

Digestion消化過程

時間是否太短?

硫酸量是否太少?

消化溫度是否太低?

硫酸比率:消化是否混合?Distillation蒸餾NaOH的量是否太?

蒸餾過程是否有泄漏?

冷卻水是否足夠?

硼酸PH值是否準確?

其它:pH計,電極,攪拌器 請執行儀器校驗程序!July05/KJ56China_KjeldahlSolutions

硼酸的PH值?

滴定系統中的氣泡?

殘留影響?

空白值?NaOH污染?

其它:pH計,電極 請執行儀器校驗程序!TroubleShooting:結果太高July05/KJ57China_KjeldahlSolutionsSamplePreparation樣品準備

樣品是否均勻?Digestion消化

時間是否太短?

消化單元溫度是否不均一?Distillation蒸餾

是否有空白?

有沒有污染?

是否有管子泄漏?

防濺保護如何?

99%TroubleShooting:重復性不好July05/KJ58China_KjeldahlSolutions消化過程中起沫現象:

原因:高脂肪含量或表面活性物質