凱氏定氮法(KjeldahlMethod)是分析有機化合物中總氮含量的經典方法,其核心在于通過化學反應將有機氮轉化為無機氮,再通過滴定法測定氮含量,最終推算蛋白質含量。該方法基于蛋白質中氮的平均占比約為16%(12%~19%),因此通過氮含量可間接估算蛋白質含量。
化學原理
消化階段:樣品與濃硫酸(H?SO?)在催化劑(如硫酸銅CuSO?、硫酸鉀K?SO?)作用下共熱,有機物被氧化分解。蛋白質中的碳、氫元素轉化為二氧化碳(CO?)和水(H?O),氮元素則轉化為氨(NH?),并與硫酸結合生成硫酸銨((NH?)?SO?)。此階段的關鍵是分解有機物,確保所有氮轉化為硫酸銨。
蒸餾階段:向消化液中加入過量氫氧化鈉(NaOH),使溶液呈強堿性,硫酸銨與堿反應生成氨氣(NH?)。通過蒸餾裝置,氨氣隨水蒸氣蒸出,并被硼酸(H?BO?)溶液吸收,生成硼酸銨((NH?)?B?O?)。
滴定階段:用已知濃度的硫酸(H?SO?)或鹽酸(HCl)標準溶液滴定硼酸銨,發生中和反應生成硫酸銨或氯化銨,同時釋放硼酸。通過消耗的酸量,可計算出樣品中氮的摩爾量。
計算公式
氮含量(%)=(標準酸消耗量×酸濃度×14)/樣品質量×100%
蛋白質含量(%)=氮含量×換算系數(通常為6.25)
凱氏定氮法因高精度與廣泛適用性,成為食品、飼料等領域蛋白質測定的標準方法,但其本質是測定總氮量,需注意非蛋白質含氮化合物的干擾。