蛋白質(zhì)的定量測(cè)定（一）-- 凱氏定氮法

目的要求

（1）學(xué)習(xí)微量凱氏定氮法的原理。

（2）掌握微量凱氏定氮法的操作方法。

實(shí)驗(yàn)原理

生物材料的含氮量測(cè)定在生物化學(xué)研究中具有一定的意義，如蛋白質(zhì)的含氮量約為16％，測(cè)出含氮量則可推知蛋白含量。生物材料總氮量的測(cè)定，通常采用微量凱氏定氮法。凱氏定氮法由于具有測(cè)定準(zhǔn)確度高，可測(cè)定各種不同形態(tài)樣品等兩大優(yōu)點(diǎn)，因而被*為是測(cè)定食品、飼料、種子、生物制品、藥品中蛋白質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。其原理如下：

1. 消化：有機(jī)物與濃硫酸供熱，使有機(jī)氮全部轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮——硫酸銨。為加快反應(yīng)，添加硫酸銅和硫酸鉀的混合物；前者為催化劑，后者可提高硫酸沸點(diǎn)。這一步約需30min至1h，視樣品的性質(zhì)而定。

2. 加堿蒸餾：硫酸銨與NaOH（濃）作用生成（NH4）OH, 加熱后生成NH3, 通過蒸餾導(dǎo)入過量酸中和生成NH4Cl而被吸收。

3. 滴定：用過量標(biāo)準(zhǔn)HCl吸收NH3，剩余的酸可用標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定，由所用HCl摩爾數(shù)減去滴定耗去的NaOH摩爾數(shù)，即為被吸收的NH3摩爾數(shù)。此法為回滴法，采用甲基紅衛(wèi)指示劑。HCl＋NaOHNaCl +H2O

本法適用于0.2 ~ 2.0 mg的氮量測(cè)定。

1.熱源 2. 燒瓶 3. 玻璃管 4. 橡皮管5．玻璃杯 6. 棒狀玻塞 7. 反應(yīng)室 8. 反應(yīng)室外殼 9. 夾子 10. 反應(yīng)室中插管 11. 冷凝管 12. 錐形瓶 13. 石棉網(wǎng)

圖3.4 微量凱氏蒸餾裝置示意圖

 試劑和器材

一、試劑

濃硫酸；30％過氧化氫溶液；10 M氫氧化鈉；0.01M的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸；標(biāo)準(zhǔn)硫酸銨（0.3mg氮/mL）。

催化劑：硫酸銅：硫酸鉀＝1：4混合，研細(xì)。

指示劑：0.1％甲基紅乙醇溶液。

二、測(cè)試樣品

牛血清白蛋白。

三、器材

微量凱氏定氮儀；移液管1mL（×3）；2mL（×1）；微量滴定管5mL（×1）; 燒杯200mL（×2）；量筒10mL（×1）；三角燒瓶150mL（×4）；凱氏燒瓶50mL（×4），吸耳球（×1）；電爐；分析天平。

操作方法

一、樣品處理

稱取牛血清白蛋白50mg，加入2個(gè)凱氏燒瓶中，另2個(gè)凱氏燒瓶為空白對(duì)照，不加樣品。分別在每個(gè)凱氏燒瓶中加入約500mg硫酸鉀－硫酸銅混合物，再加5 mL濃硫酸。

二、消化

將以上4個(gè)凱氏燒瓶置于通風(fēng)櫥中電爐上加熱。在消化開始時(shí)應(yīng)控制火力，不要使液體沖到瓶頸。待瓶?jī)?nèi)水汽蒸完，硫酸開始分解并放出SO2白煙后，適當(dāng)加強(qiáng)火力，繼續(xù)消化,使瓶?jī)?nèi)液體微微沸騰，大約維持2 ~ 3h。待消化液變成褐色后，為了加速完成消化，可將燒瓶取下，稍冷，將30％過氧化氫溶液1 ~ 2滴加到燒瓶底部消化液中，再繼續(xù)消化，直到消化液由淡黃色變成透明淡藍(lán)綠色，消化即告完成。冷卻后將瓶中的消化液倒入50mL容量瓶中，并以蒸餾水洗滌燒瓶數(shù)次，將洗液并入容量瓶中，定容備用。

三、蒸餾

1. 蒸餾器的洗滌

蒸氣發(fā)生器中盛有加有數(shù)滴H2SO4的蒸餾水和數(shù)粒沸石。加熱后，產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)貯液管、反應(yīng)室至冷凝管，冷凝液體流入接受瓶。每次使用前，需用蒸汽洗滌10分鐘左右（此時(shí)可用一小燒杯承接冷凝水）。將一只盛有5mL 2％硼酸液和1 ~ 2滴指示劑的錐形瓶置于冷凝管下端，使冷凝管管口插入液體中，繼續(xù)蒸餾1 ~ 2分鐘，如硼酸液顏色不變，表明儀器已洗凈。

2. 消化樣品及空白的蒸餾

取50mL 錐形瓶數(shù)個(gè)，各加25mL 0.01M標(biāo)準(zhǔn)HCl和1 ~ 2滴指示劑，用表面皿覆蓋備用。

取2mL 稀釋消化液，由小漏斗加入反應(yīng)室。將一個(gè)裝有0.01M標(biāo)準(zhǔn)HCl和指示劑的錐形瓶放在冷凝管下，使冷凝器管口下端浸沒在液體內(nèi)。

用小量筒量取5mL 10M NaOH溶液，倒入小漏斗，讓NaOH溶液緩慢流入反應(yīng)室。尚未*盡時(shí)，加緊夾子，向小漏斗加入約5mL蒸餾水，同樣緩緩放入反應(yīng)室，并留少量水在漏斗內(nèi)作水封。加熱水蒸氣發(fā)生器，沸騰后，關(guān)閉收集器活塞。使蒸汽沖入蒸餾瓶?jī)?nèi)，反應(yīng)生成的NH3逸出被吸收。待氨已蒸餾*，移動(dòng)錐形瓶使液面離開冷凝管口約1cm，并用少量蒸餾水冷凝管口。取下錐形瓶，以0.01M NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。記下所耗去的體積。

3. 蒸餾后蒸餾器的洗滌

蒸餾完畢后，移取熱源，夾緊蒸汽發(fā)生器和收集器間的橡皮管，此時(shí)由于收集器溫度突然下降，即可將反應(yīng)室殘液吸至收集器。

• 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)定

在蒸餾樣品及空白前，為了練習(xí)蒸餾和滴定操作，可用標(biāo)準(zhǔn)硫酸銨試做實(shí)驗(yàn)2 ~ 3次。

標(biāo)準(zhǔn)硫酸銨的含氮量是0.3mg/mL，每次實(shí)驗(yàn)取2.0mL。

四、計(jì)算

樣品的含氮量（mg/mL）=

若測(cè)定的蛋白質(zhì)含氮部分只是蛋白質(zhì)（如血清），則：

樣品中蛋白質(zhì)含量（mg/mL）＝

式中：A為滴定空白用去的NaOH平均mL數(shù)，B為滴定樣品用去的NaOH平均mL數(shù)，V為樣品的mL數(shù)，0.01 NaOH的摩爾濃度，14為氮的原子量，6.25為系數(shù)（蛋白質(zhì)的平均含氮量為16％，由凱氏定氮法測(cè)出含氮量，再乘以系數(shù)6.25即為蛋白質(zhì)量），N為樣品的稀釋倍數(shù)。

注意事項(xiàng)

（1）必須仔細(xì)檢查凱氏定氮儀的各個(gè)連接處，保證不漏氣。

（2）凱氏定氮儀必須事先反復(fù)清洗，保證潔凈。

（3）小心加樣，切勿使樣品沾污口部、頸部。

（4）消化時(shí)，須斜放凱氏燒瓶（45o左右）。火力先小后大，避免黑色消化物濺到瓶口、瓶頸壁上。

（5）蒸餾時(shí)，小心加入消化液。加樣時(shí)將火力擰小或撤去。蒸餾時(shí)，切記火力不穩(wěn)，否則將發(fā)生倒吸現(xiàn)象。

（6）蒸餾后應(yīng)及時(shí)清洗定氮儀。