凯氏定氮仪和发展史课件.ppt

1、凯氏定氮一个使用了120年的依旧年轻的技术BCHI Labortechnik AGKatharina JehleFlawil,SwitzerlandJuly 05/KJ1China_Kjeldahl Solutions主题：蛋白的基本概念 凯氏定氮的方法 方法的发展 Bchis 消化单元 Bchis消化单元Kjeldahl法问题解决July 05/KJ2China_Kjeldahl Solutions蛋白的基本概念Basics ProteinJuly 05/KJ3China_Kjeldahl Solutions为什么要分析蛋白?蛋白质是：Basic nutrient基本的营养 Impact o

2、n caloric value(17 kJ resp.4 kcal)热量来源 Parameter for quality(e.g.meat)品质参数 Influence on production process(e.g gelation,extrusion)影响产品的中间处理（例，冻结，压榨）Influence on flavour and colour of food(e.g.baking process bread,roasting process coffee)影响食品的 风味和颜色July 05/KJ4China_Kjeldahl Solutions蛋白的基本结构是氨基酸，分子式如下

3、：There are about 200 amino acids found in nature 自然界已发现的大概有200种氨基酸 There are about 20 amino acids in a protein hydrolysate 蛋白水解后大概有20种氨基酸Basics ProteinJuly 05/KJ5China_Kjeldahl Solutions怎么测定蛋白质？通过检测氮的含量计算蛋白含量The nitrogen content in protein is in a small range(15%-18%,mean:16%)蛋白中氮的含量在1518波动，平均16Prot

4、ein is determined by analysing the nitrogen content and calculating the protein 通过氮含量计算蛋白含量Basics ProteinJuly 05/KJ6China_Kjeldahl Solutions凯氏定氮概述July 05/KJ7China_Kjeldahl Solutions谁是凯氏?Johan Kjeldahl 1849 19001849 born in Denmark1867 graduation from university1876 Scientist at Carlsberg Breweries F

5、ermentation studies Development of a method for exact determi-nation of nitrogen in animal and vegetable material Research on carbohydrates in barley and malt1883 Publication of the Kjeldahl methodJuly 05/KJ8China_Kjeldahl Solutions凯氏定氮的原理1.Digestion消化消化Conversion of Protein-Nitrogen to NH4+将蛋白中氮转化为

6、NH4+2.Distillation蒸馏蒸馏分离收集NH3Separation of NH33.Titration滴定滴定用酸中和滴定Measure of the Amount of Acid that was neutralised by NH3 July 05/KJ9China_Kjeldahl SolutionsDigestion消化(I)BlankSample1.0722 tabs ofCatalystSulphuric acidWeigh sample称重称重 1 g of dry organic material(homogeneous)1克干的有机物质（均质）Sample Bla

7、nk 空白空白 add everything except sampleAdd reagents加试剂加试剂 10 g or 2 tabs of Kjeldahl catalyst mixture 10g 或2片凯氏消化片20ml 硫酸 样品均质，称重后加入试剂样品均质，称重后加入试剂July 05/KJ10China_Kjeldahl SolutionsDigestion消化(II)vapours to ScrubberDigestion digest at 370 C for 90 min or until the mixture is clear (green/blue color)+3

8、0 min 370 90 mins 或 消化澄清 后30分钟 Digestion July 05/KJ11China_Kjeldahl SolutionsDistillation 蒸馏(I)manually or automatedDilution dilute the cooled digestion solution with 50 ml deionised water加入50ml 去离子水稀释Dilution稀释稀释July 05/KJ12China_Kjeldahl SolutionsDistillation蒸馏(II)Boric acid titration硼酸滴硼酸滴定定 add

9、60 ml of Boric acid 4%加 460ml 的硼酸 add 2 to 3 drops of indicator according to Sher 加两至3滴的指示剂Back titration反滴定反滴定 add 20.0 ml of sulphuric acid standard solution(0.5 N or equivalent)加20ml的硫酸标准液（0.5N)add 2 to 3 drops of indicator according to Sher加2到3滴指示剂Preparation of Receiver 准备接受液准备接受液July 05/KJ13Ch

10、ina_Kjeldahl SolutionsDistillation蒸馏(III)Sodium hydroxide NaOH add 90 ml of NaOH 32%to the diluted digestion solution加90ml 32的NaOH到溶液中Distillation蒸馏蒸馏 distill for 4 min.蒸馏4分钟 Neutralisation and DistillationJuly 05/KJ14China_Kjeldahl SolutionsTitration滴定7.15Boric acid titration 硼酸滴定硼酸滴定 titrate the c

11、ondensate with sulphuric acid standard solution(0.5 N or equivalent)to the end point of pH 4.65 用0.5N的硫酸标准液中和滴定至 终点PH4.65Back titration 反滴定反滴定 titrate the condensate with sodium hydroxide standard solution(0.5 N or equivalent)用0.5N的NaOH标准液中和滴定 TitrationJuly 05/KJ15China_Kjeldahl SolutionsCalculation

12、计算%P =(Consumption-Blank)x 1.4007 x N x PF x 100Sample Size1.4007:1ml 0.1N Volumetric Solution 1.4007mg NN:Normality AcidPF:Protein factor N Protein July 05/KJ16China_Kjeldahl SolutionsProtein Factors蛋白转换因子Sample typeProtein FactorGelatine5.55Dairy products6.38Meat6.25Fish6.25Nuts,oilseeds5.4Cereals

13、6.25Fruit,Vegetable6.25Corn6.25Eggs6.25July 05/KJ17China_Kjeldahl Solutions凯氏定氮法的发展July 05/KJ18China_Kjeldahl Solutions最早July 05/KJ19China_Kjeldahl SolutionsBuchi公司开始凯氏分析于：1961开始生产上市凯氏定氮仪市场上第1个带有内置蒸汽发生器的蒸馏仪，大大提高蒸馏效率July 05/KJ20China_Kjeldahl Solutions定氮仪在 Bchi的发展演变July 05/KJ21China_Kjeldahl Solution

14、sBchi 今日Digestion Units and Scrubber 消化单元和排废装置Distillation Units蒸馏单元July 05/KJ22China_Kjeldahl SolutionsBchis Digestion Units 消化单元July 05/KJ23China_Kjeldahl Solutions消化加热方式Infrared Heating红外加热Block Heating整体铝块加热July 05/KJ24China_Kjeldahl Solutions红外消化炉特点 红外加热，通过辐射方式，非接触式加热 升温速度快（10min预热）可以升温至650C消化管

15、排废和消化管紧密联接 6 管消化仪(K-424)或12 管(K-435)加热步骤可控，定时器 12 管(K-435)K-424K-435July 05/KJ25China_Kjeldahl Solutions整体铝块加热消化炉的特点K-437K-438 铝块加热 -接触式加热 可以升温到450C 温度时间可控消化管排废和消化管紧密联接 酸气回收装置可控 20个消化位置 自动提升(K-438 only)K-438:程序化(时间延迟,升温梯度,自动停止,)July 05/KJ26China_Kjeldahl SolutionsDigestion红外和整体铝块消化炉的区别 Block铝块铝块 IR红

16、外红外预热时间预热时间 60 min 5 min温控温控Temperature easy difficultcontrol加热单元最大加热温度 450C 600CJuly 05/KJ27China_Kjeldahl SolutionsDigestion 铝块Block 红外红外IR Water samples +up to 100 mlLiquid samples +up to 15 mlDry organic material +0.2 g to 5 gHumid organic material +0.2 g to 5 gFoamy samples +Mineral oil +Differ

17、ences IR Block 红外和整体铝块消化炉的区别July 05/KJ28China_Kjeldahl Solutions如何处理消化过程中的酸雾？Sulphuric acid vapours are corrosive and vitriolic酸雾具有腐蚀性和毒性，解决方法：1)消化炉排废装置，标准配置 2)中和酸雾的废气循环回收装置July 05/KJ29China_Kjeldahl SolutionsScrubber B-414 模块化设计,可达4步 高效能泵系统,34 l/min 大的回收试剂腔,3 l 大的气液接触面积,提高操作性能 可加NaOH or 碳酸钠(最高 NaOH

18、 20%但推荐浓度 NaOH 10%)可以选择抗酸，提供特殊密封垫（抗酸）吸收步骤使用活性炭吸附July 05/KJ30China_Kjeldahl SolutionsStep 1(optional)冷凝 Step 2(standard)中和Step 3(standard)吸收Step 4(optional)反应Scrubber B-414July 05/KJ31China_Kjeldahl Solutions消化炉特殊附件Suction module for aqueous samples水类样品吸收模块水类样品吸收模块带有冷凝漕的吸收模块，专门处理水类样品，防止交叉污染用于用于H2O2 消

19、化的吸收模块消化的吸收模块 (仅适用于仅适用于 K-424 and K-435)用于连续添加 H2O2 的漏斗 环保(不需要催化剂)更短的消化时间 减少起沫July 05/KJ32China_Kjeldahl SolutionsReflux module 回流模块(仅适用于 K-424 and K-435)适用于必须在回流状况下才能进行的消化Module for Digestionswhich have to be done underreflux conditionsDigestion Units:Special Accessory消化炉特殊附件July 05/KJ33China_Kjeld

20、ahl SolutionsCOD-Accessory 化学耗氧量附件化学耗氧量附件(仅适用于仅适用于 K-437 and K-438)Determination of the Chemical Oxygen DemandDigestion Units:Special Accessory消化炉特殊附件July 05/KJ34China_Kjeldahl SolutionsBchis Distillation Units 蒸馏单元July 05/KJ35China_Kjeldahl SolutionsS T E A M最新的蒸馏单元 K-350 and K-355July 05/KJ36China

21、_Kjeldahl Solutions老型号 K-314Basic instrument for Kjeldahl and Nitrogen determinationDisadvantages K-314 no timer old technology price-performance ratioJuly 05/KJ37China_Kjeldahl Solutions蒸馏单元 K-350 and K-355总介绍Distillation Unit K-350K-314替代产品Distillation Unit K-355凯氏定氮的延伸产品July 05/KJ38China_Kjeldahl

22、 SolutionsK-350的特点 用于凯氏氮检测的基本型号 定时器 可存储一个方法:蒸馏时间和试剂量 紧凑设计 安全特点:消化管在位传感器,安全门 以及维修门传感器July 05/KJ39China_Kjeldahl SolutionsK-355的特点 具有 K-350 全部功能，另加：蒸汽输出量可调(30 100%)额外配置抗强酸的泵 (用于加强酸和水)冷凝水控制传感器 可以储存9个程序:蒸馏时间,试剂量 和蒸汽输出量不仅适用于凯氏定氮，不仅适用于凯氏定氮，还适用于更广泛的的应用还适用于更广泛的的应用July 05/KJ40China_Kjeldahl Solutions 预算不高 样品

23、数量不多 K-350:应用于Kjeldahl and DevardaK-350/K-355的目标客户 K-355:应用于Kjeldahl,Devarda 和 非凯氏应用在样品准备中需要蒸溜应用的July 05/KJ41China_Kjeldahl Solutions我们的口号“STEAM”S安全操作安全操作T节约时间和成本节约时间和成本E高效蒸馏高效蒸馏A官方认可的方法官方认可的方法M 多用途设计多用途设计July 05/KJ42China_Kjeldahl Solutions蒸馏单元 B-324 内置滴定仪连接装置 可以升级为全自动的蒸馏单元 电子蒸汽调节 内置泵系统用于NaOH,水 和硼酸

24、的添加 消化管自动排空 存储20种方法 操作简单,LCD 显示July 05/KJ43China_Kjeldahl SolutionsB-324的目标客户 想要操作更舒适的 想要连接滴定单元的客户 应用于Kjeldahl,Devarda 和 steam distillation蒸汽蒸馏的客户July 05/KJ44China_Kjeldahl Solutions蒸馏单元 K-370 蒸馏和滴定全部内置于一台仪器 带有彩色显示屏的大控制面板 最新的软件设计，带有 -方便的数据输入输出功能 -多任务处理 -多语言 -高存贮性能10000数据 -用户可以自定义方法 紧密，功能型设计 配备 K-371

25、 自动进样器，可以实现自动进样July 05/KJ45China_Kjeldahl Solutions称量称量:自动样品量输入精确的液体加样器精确的液体加样器:用于反滴定自动型消化炉自动型消化炉 K-438:Control and Documentation of Digestion ProcessPC:数据转移和备份自动进样器自动进样器:多样品的自动处理打印机打印机:外接 A4 Printer支持 PCL3蒸馏单元 K-370July 05/KJ46China_Kjeldahl Solutions自动进样器 K-371 K-437&K-438的 20 管架子可以 适合自动进样器 特殊架子:4

26、 管 Express Rack样品通过K-370控制 利用蒸汽实现样品的转移由样品架到蒸馏单元July 05/KJ47China_Kjeldahl Solutions自动进样器 K-370/371自动进样器K-371蒸馏仪K-370样品转移原理样品转移原理July 05/KJ48China_Kjeldahl Solutions自动进样器 K-370/371自动进样器K-371蒸馏仪K-370蒸馏过程中蒸汽的走向蒸馏过程中蒸汽的走向July 05/KJ49China_Kjeldahl Solutions自动进样系统 K-370/371回收率回收率(NH4)H2PO4July 05/KJ50Chi

27、na_Kjeldahl Solutions Customers who want maximum comfort Customers with high sample 通量(15 样品/天)需要标准化处理的客户 需要广泛认证的客户K-370/371的目标客户July 05/KJ51China_Kjeldahl SolutionsLast but not least 精确的接口制造用于和排废装置的紧密联接，有效防止烟雾泄漏 专业的冷凝装置，避免飞溅和硫酸的过量消耗 更宽的直径 48mm=对起沫样品更有利 300 ml的大容量=可以消化大量的样品 48 mmGlassblowing one of

28、Bchis Key Competences玻璃吹制玻璃吹制Buchi公司核心竞争力之一公司核心竞争力之一July 05/KJ52China_Kjeldahl SolutionsDistillation Units:Special Accessory蒸馏单元的专业附件Devarda 防溅保护防溅保护检测NO2-和NO3-必需的附件(例：肥料)July 05/KJ53China_Kjeldahl SolutionsTrouble Shooting July 05/KJ54China_Kjeldahl Solutions仪器校验方法 Distillation蒸馏蒸馏标准物质磷酸二氢氨(无水）(NH4

29、)H2PO4(water free)理论含量:12.17%Digestion and Distillation消化和蒸馏消化和蒸馏标准物质:甘氨酸Glycin(99.7%)理论含量:18.66%July 05/KJ55China_Kjeldahl SolutionsTrouble Shooting:结果太低 Digestion消化过程消化过程 时间是否太短?硫酸量是否太少?消化温度是否太低?硫酸比率:消化是否混合?Distillation蒸馏蒸馏NaOH的量是否太?蒸馏过程是否有泄漏?冷却水是否足够?硼酸PH值是否准确?其它:pH 计,电极,搅拌器请执行仪器校验程序请执行仪器校验程序!July

30、 05/KJ56China_Kjeldahl Solutions 硼酸的PH值?滴定系统中的气泡?残留影响?空白值?NaOH 污染?其它:pH 计,电极请执行仪器校验程序请执行仪器校验程序!Trouble Shooting:结果太高July 05/KJ57China_Kjeldahl SolutionsSample Preparation样品准备样品准备 样品是否均匀?Digestion消化消化 时间是否太短?消化单元温度是否不均一?Distillation蒸馏蒸馏 是否有空白?有没有污染?是否有管子泄漏?防溅保护如何?99%Trouble Shooting:重复性不好July 05/KJ58

31、China_Kjeldahl Solutions消化过程中起沫现象消化过程中起沫现象:原因:高脂肪含量或表面活性物质 解决方案:加入消泡试剂(stearic acid硬脂酸)消化过程中的结块现象消化过程中的结块现象:原因:酸消耗/蒸发过多 解决方案:增加硫酸量，检查排废系统消化结束后的结块现象：消化结束后的结块现象：原因:消化结束后酸体积太小 解决方案:消化结束后加10 ml 水Trouble Shooting:消化July 05/KJ59China_Kjeldahl Solutions过量飞溅过量飞溅 是否设置延迟时间?是否进行稀释步骤?NaOH的量是否合适?Trouble Shooting:蒸馏July 05/KJ60China_Kjeldahl Solutions总结总结 Buchi四种蒸馏装置的比较四种蒸馏装置的比较July 05/KJ61China_Kjeldahl SolutionsBuchi蒸馏仪比较蒸馏仪比较July 05/KJ62China_Kjeldahl SolutionsJuly 05/KJ63China_Kjeldahl SolutionsJuly 05/KJ64China_Kjeldahl Solutions