定氮儀，是檢測(cè)種子、乳制品、飲料、飼料、土壤及其他農(nóng)副產(chǎn)品中氮含量的專用儀器。定氮儀是根據(jù)蛋白質(zhì)中氮的含量恒定的原理，通過測(cè)定樣品中氮的含量從而計(jì)算蛋白質(zhì)含量的儀器。因其蛋白質(zhì)含量測(cè)量計(jì)算的方法叫做凱氏定氮法和杜馬斯燃燒定氮法，故分別被稱為凱氏定氮儀和杜馬斯定氮儀，又名蛋白質(zhì)測(cè)定儀、粗蛋白測(cè)定儀。

定氮儀適用范圍

定氮儀用凱氏方法檢測(cè)谷物、食品、飼料、水、土壤、淤泥、沉淀物和化學(xué)品中的氨、蛋白質(zhì)氮含量、酚、揮發(fā)性脂肪酸、二氧化硫、乙醇等含量。具有相當(dāng)好的性價(jià)比，僅僅滴定過程需要人工操作一下，非常適合實(shí)驗(yàn)室及檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)常規(guī)檢測(cè)。廣泛用于食品、農(nóng)作物、種子、土壤、肥料等樣品的含氮量或蛋白質(zhì)含量分析。

定氮儀的工作原理：

蛋白質(zhì)測(cè)定儀(俗稱定氮儀)以國(guó)際凱氏定氮法為依據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的，此儀器主機(jī)采用蒸氣自動(dòng)控制發(fā)生器，在液位穩(wěn)壓器的配合下，使蒸氣在數(shù)十秒時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)輸出供蒸餾器使用。

diyi執(zhí)行機(jī)關(guān)控制下的堿液流經(jīng)蒸餾管進(jìn)入定量消化管，使固定在酸液里的氨在堿性條件下?lián)]發(fā)。第二執(zhí)行機(jī)關(guān)控制下的蒸氣對(duì)堿性條件的試樣再進(jìn)行蒸餾，使氨徹底揮發(fā)，揮發(fā)的氨被冷凝器冷凝下來，完全地被固定在硼酸之中，然后用標(biāo)準(zhǔn)酸對(duì)其滴定到終點(diǎn)，計(jì)算出氮的含量，再乘以換算蛋白質(zhì)的系數(shù)得出蛋白質(zhì)的含量。

定氮儀-凱氏定氮法

凱氏定氮法原理

凱氏定氮法是測(cè)定化合物或混合物中總氮量的一種方法。即在有催化劑的條件下，用濃硫酸硝化樣品將有機(jī)氮都轉(zhuǎn)變成無機(jī)銨鹽，然后在堿性條件下將銨鹽轉(zhuǎn)化為氨，隨水蒸氣餾出并為過量的酸液吸收，再以標(biāo)準(zhǔn)酸滴定，就可計(jì)算出樣品中的氮量。由于蛋白質(zhì)含氮量比較恒定，可由其氮量計(jì)算蛋白質(zhì)含量，故此法是經(jīng)典的蛋白質(zhì)定量方法。

凱氏定氮法缺陷

從凱氏定氮原理可以知道：凱氏定氮法是將含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)氮硫酸銨來進(jìn)行檢測(cè)，以得到含氮量的測(cè)定值乘以一定系數(shù)得出蛋白質(zhì)含量。而含氮有機(jī)物不僅僅是蛋白質(zhì)，還有三聚氰胺等等。在加上食品中蛋白質(zhì)含量的現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際通行測(cè)定方法是經(jīng)典凱氏定氮法，這就為造假者提供了可乘之機(jī)。

蛋白質(zhì)中的含氮量不超過30%，三聚氰胺的Zda的特點(diǎn)是含氮量很高(66%)，溶于水后無色無味，也就是說在一杯清水中加入三聚氰胺，然后用凱氏定氮法檢測(cè)，結(jié)果顯示是含有蛋白質(zhì)的。由于“凱氏定氮法”只能測(cè)出含氮量,并不能鑒定飼料中有無違規(guī)化學(xué)物質(zhì),所以,添加三聚氰胺的奶粉理論上可以測(cè)出較高的蛋白質(zhì)含量。

凱氏定氮法應(yīng)用

凱氏定氮法的普遍適用性、精確性和可重復(fù)性已經(jīng)得到了國(guó)際的廣泛認(rèn)可。它已經(jīng)被確定為檢測(cè)食品中蛋白質(zhì)含量的標(biāo)準(zhǔn)方法。但是，這種方法并不能給出真實(shí)的蛋白質(zhì)含量，因?yàn)樗鶞y(cè)定的氮可能不僅僅是由蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化來的。

另外，由于不同的氨基酸序列，這種方法也需要許多不同的校正因子。而且，凱氏定氮法還需要使用濃硫酸和較長(zhǎng)時(shí)間的加熱(一般來講，大于1小時(shí))。這也造成了在粗略測(cè)量蛋白質(zhì)含量時(shí)，杜馬斯法有時(shí)更方便些。

定氮儀-杜馬斯燃燒定氮法

杜馬斯燃燒定氮法原理

1831年，法國(guó)化學(xué)家Jean Baptiste Dumas首chuang一種實(shí)用的定氮法。這種方法是在燃燒管的前端貯有碳酸鉛，在試樣分解前，加熱碳酸鉛，使分解放出的二氧化碳完全排除燃燒管中的空氣試樣與CuO燃燒后，生成的氣體借助PbCO分解產(chǎn)生的CO氣流趕到立于汞槽上內(nèi)裝有 KOH溶液的集氣量筒中。

燃燒時(shí)，偶爾有部分氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈难趸铮鼈冊(cè)谕ㄟ^紅熱的銅粉后被還原，這樣有機(jī)物中的氮全部被還原為N。1838年O.L_Erdman和 R.F.Marchand引入二氧化碳發(fā)生器。用碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生CO。1868年H.Schitt發(fā)明氮紊儀，以取代Dumas的集氣量筒。此后Dumas法幾乎沒有大的改動(dòng)。

實(shí)際上，直到1883年丹麥科學(xué)家Kjeldahl才提出凱氏定氮法，杜馬斯定氮法比凱式定氮法足足早了52年。但是由于早期的杜馬斯定氮方法只能測(cè)定幾個(gè)毫克的樣品，使它在農(nóng)產(chǎn)品等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中受到了極大的限制。

1964年，德國(guó)賀立士公司(Heraeus, precursor of elementar)，生產(chǎn)出了世界上diyi臺(tái)Dumas法快速定氮儀(Rapid N)。1989年，隨著Heraeus公司生產(chǎn)的世界上diyi臺(tái)可以檢測(cè)克級(jí)樣品的杜馬斯法快速定氮儀Macro N的問世，拉開了杜馬斯法在食品、飼料、肥料、植物、土壤及臨床等領(lǐng)域上廣泛應(yīng)用的序幕。

因此，現(xiàn)在在世界上一些國(guó)家和地區(qū)，特別是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，Dumas法已經(jīng)成為法定的氮/蛋白質(zhì)分析方法。在美國(guó)、加拿大和德國(guó)的某些領(lǐng)域，Dumas法甚至作為唯yi的定氮標(biāo)準(zhǔn)。Dumas定氮法----一個(gè)古老的技術(shù)重新煥發(fā)了青春!

杜馬斯燃燒定氮法局限性

不過杜馬斯法也有一定的局限性，比如對(duì)于復(fù)雜樣品分析難度較大，對(duì)于液體樣品分析效果不佳。樣品需要是均勻粉末，而且要較細(xì)。這些局限性是因?yàn)榉治鲈碛幸欢ǖ木窒扌裕瑫簳r(shí)還無法避免。此外杜馬斯定氮儀40-60萬的價(jià)格限制了這一方法的推廣和應(yīng)用。

杜馬斯燃燒定氮法應(yīng)用情況

由于與凱氏定氮法在實(shí)驗(yàn)原理上的一些不同，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)樣品用兩種方法檢測(cè)出的結(jié)果不同的現(xiàn)象，大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)杜馬斯法的結(jié)果略微高于凱氏定氮法的測(cè)定值。這是因?yàn)閯P氏定氮法有一個(gè)公認(rèn)的局限性：即難以把有機(jī)物定量轉(zhuǎn)變成氨，特別是含有硝酸鹽的樣品影響總氮的結(jié)果。

而杜馬斯燃燒定氮法則沒有這個(gè)問題，能夠?qū)暳显现械牡赝耆珯z測(cè)出來。以魚粉樣品為例，凱氏法只能測(cè)定出魚粉中的除硝態(tài)氮、腐胺、尸胺之外的氮，而杜馬斯法可以測(cè)出包括硝態(tài)氮、腐胺、尸胺之內(nèi)的氮，也就是說用這種方法檢測(cè)魚粉的比凱氏法要高1-2個(gè)蛋白。對(duì)于飼料配方的貢獻(xiàn)不容忽視。

在環(huán)保和安全要求較高的西方國(guó)家，杜馬斯法已經(jīng)成為法定的氮/粗蛋白的分析方法。加拿大谷物委員會(huì)將杜馬斯法作為標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試谷物、種子及其產(chǎn)品的蛋白質(zhì)和總氮。美國(guó)農(nóng)業(yè)部及AOAC也用杜馬斯法代替凱氏法作為標(biāo)準(zhǔn)方法用于谷物及飼料粗蛋白含量的測(cè)定。

目前國(guó)內(nèi)測(cè)定蛋白質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)方法還只限于凱氏定氮法，這種方法應(yīng)用一百多年來，已經(jīng)有著廣泛的基礎(chǔ)，即使在很小的實(shí)驗(yàn)室也可以用簡(jiǎn)單的凱氏定氮裝置實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的測(cè)定。然而，在今天發(fā)達(dá)的zhong國(guó)越來越注重環(huán)境保護(hù)和人員健康，鑒于杜馬斯法顯而易見的優(yōu)點(diǎn)，它必然會(huì)被國(guó)內(nèi)發(fā)達(dá)實(shí)驗(yàn)室所接受，逐漸在氮/粗蛋白檢測(cè)領(lǐng)域占有一席之地，尤其是在進(jìn)出口國(guó)際貿(mào)易仲裁中與國(guó)際接軌。

值得期待的是杜馬斯燃燒定氮法檢測(cè)飼料中粗蛋白將被納入zhong國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中。