全自动凯氏定氮仪计量检定方法研究
孙 旭
（宣城市产品质量监督检验所，安徽宣城 242000）
摘　要：凯氏定氮仪是根据凯氏定氮原理分析试样中氮含量的仪器，被广泛应用于测定食品、饲料、肥料、土壤等样品中的氨及蛋白质氮含量。目前凯氏定氮仪尚无进行量值溯源，可依据的国家计量检定规程和校准规范。本文通过实验对凯氏定氮仪计量检定方法进行分析研究，提出一种切实可行的实验手段，为凯氏定氮仪的计量检定或校准工作进一步开展提供依据参考。
关键词：全自动凯氏定氮仪；检测；方法
1　全自动凯氏定氮仪原理及现行校准方法
全自动凯氏定氮仪是根据凯氏定氮原理检测样品中氮元素或蛋白质含量的设备，主要由消解装置、蒸馏装置、自动滴定仪组成，工作原理及步骤为在硫酸铜、硫酸钾、铬等催化剂的作用下，利用浓硫酸将样品消解，使样品中的氮元素转换成硫酸铵，再加入过量的氢氧化钠使消化液碱化，通入过量饱和蒸汽使硫酸铵中的铵根离子转换成氨气挥发出来，被硼酸溶液吸收，用酸标准溶液滴定吸收液，根据标准溶液的消耗量计算氮含量[1-2]。该设备广泛应用于检测食品、饲料、土壤等样品中的氨、蛋白质氮含量。目
前在计量检定或校准方面暂无可依据的国家校准规范或检定规程。而随着经济建设的发展，各检验检测机构检测技术的提升，凯氏定氮仪的应用越来越广泛。在对凯氏定氮仪的校准工作中，大部分校准机构都是参照国家标准《元素分析仪校准规范》（JJF 1321—2011）来对凯氏定氮仪进行校准。但该校准规范是用于元素分析仪这一类仪器的，凯氏定氮仪具有操作步骤多，影响结果的因素多等特殊性，未对标准物质和检验方法上做详细规定，不同实验室校准工作中结果偏差很大，不能满足技术要求[3]。
2　全自动凯氏定氮仪检定、校准方法研究思路凯氏定氮测定氮含量的3个步骤，消化、蒸馏、自动滴定。主要化学反应如下。
（1）在硫酸铜、硫酸钾、铬等催化剂的作用下，利用浓硫酸将样品消解，使样品中的氮元素转换成硫酸铵。反应方程式：
2NH42-+H2S04+2H+=(NH4)2S04
（2）加入过量的氢氧化钠使消化液碱化，通入过量饱和蒸汽使硫酸铵中的铵根离子转换成氨气挥发出来，被硼酸溶液吸收。反应方程式：
（NH4）2SO4+2NaOH=2NH3+2H2O+Na2SO4
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2NH3+4H3BO3=（NH4）2B4O7+5H2O
（3）用酸标准溶液滴定吸收液，根据标准溶液的消耗量计算氮含量[4]。反应方程式：
（NH4）2B4O7+H2SO4+5H2O=（NH4）2SO4+4H3BO3
（NH4）2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3
依据其原理，可选择尿素、硝酸铵、氯化铵、硫酸铵等含铵根离子的化合物标准品作为标准物质进行实验，测试设备准确性，进行计量检定、校准。尿素、硝酸铵、氯化铵、硫酸铵均具有吸湿性，实验过程中标准品需经烘干、称量、溶解再进行后续的实验。标准品烘干时，要求高温稳定，尽量避免称量过程中标准品的吸湿。经对比，硫酸铵和氯化铵高温稳定性优于尿素和硝酸铵，且临界吸湿点相对较高，不易吸湿，适合作为标准品使用。以下实验以硫酸铵和氯化铵分别为标准品设计实验，测试仪器对标准品中氮的回收率。
3　材料与方法
3.1　仪器与试剂
（1）仪器设备。全自动凯氏定氮仪（意大利VELP UDK-159），设备参数：蒸气调节10%～100%；冷却水消耗15 ℃时，0.5 L/min，30 ℃时，1 L/min。
（2）试剂。氢氧化钠，硼酸，分析纯；硫酸铵，基准试剂，99.5%～100.05%。
硫酸标准滴定溶液：0.1 006 mol/L；甲基红1%+溴甲酚绿1%为1︰5。
（3）测试条件。吸收液硼酸2% 25 mL稀释水20 mL 碱液NaOH 400 g/L 15 mL蒸馏时间5 min蒸汽流量100%边蒸馏边滴定。
3.2　实验方法
（1）方法1。采用硫酸铵为标准物质.准确称取硫酸铵基准试剂6.6 065 g，定容至1 000 mL，10 mL硫酸铵标准溶液相当于N元素的质量0.014 g。空白滴定为0.03 mL，多次吸取10 mL溶液于凯氏定氮仪进行测试，计算回收率，见表1。
作者简介：孙旭（1987—），男，安徽宣城人，本科，工程师。研究方向：食品检验、食品安全健康。
（下转第121页）
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表3　菠萝原液及样品液2周内维生素C 含量变化表
果汁存储时间/d
滴定菠萝汁各液消耗碘液量/mL
原汁0.1%苯甲酸钠0.05%山梨酸钾1%柠檬酸
1%柠檬酸
钠0  1.85  1.90  1.85  1.85  1.852  1.75  1.75  1.75  1.75  1.654  1.65  1.73  1.75  1.75  1.506  1.50  1.55  1.50  1.53  1.438  1.37  1.50  1.35  1.50  1.3710  1.33  1.40  1.35  1.50  1.3712  1.28  1.25  1.23  1.45  1.2814  1.15  1.15  1.10  1.40  1.05维生素C 留存率/（%）
62.2
60.5
59.5
75.7
56.8
3　结论
研究表明，在4 ℃存储条件下，2周内添加了柠檬酸后的番茄汁、橙汁、菠萝汁中的维生素C 留存率均明显高于原液，这是因为柠檬酸液呈酸性，对维生素C 具有保护作用；添加了柠檬酸钠后的番茄汁、橙汁、菠萝汁维生素C 留存率在一定时间内明显低于原液，这是由于柠檬酸钠液碱性相对较强，对维生素C 具有破坏作用；添加苯甲酸钠、山梨
酸钾后的番茄汁、橙汁、菠萝汁维生素C 留存率相对参照组数据降低不明显。所以在果蔬汁生产过程中按标准添加柠檬酸有益于维生素C 的留存，而添加柠檬酸钠则会降低果蔬汁中维生素C 的含量，添加苯甲酸钠或山梨酸钾对维生素C 无保护作用，但可防止果蔬汁在储运过程中变质。参考文献
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（2）方法2。采用氯化铵为标准物质，准确称取氯化铵
基准试剂5.3 490 g ，定容至1 000 mL ，10 mL 硫酸铵标准溶液相当于N 元素的质量0.014 g 。空白滴定为0.03 mL，多次
吸取10 mL 溶液于凯氏定氮仪进行测试，计算回收率，见表2[5]
。
4　结果分析
结合实验结果分析，选择硫酸铵基准试剂测试，回收率为99.66%～100.88%，平均回收率为100.32%，此实验方法可以很好的避免多次称量样品吸湿，称量质量误差增大的问题。选择氯化铵基准试剂测试，回收率为99.31%～101.38%，平均回收率为100.21%，测试结果理想。
表1　采用硫酸铵基准试剂测试数据
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样品滴定体积/m L 回收率/（%）
19.994100.3229.995100.3339.93599.7249.92999.66510.013100.51610.017100.5579.971100.0989.995100.33910.050100.8810
10.044
100.82
综上，此方法用于全自动凯氏定氮仪校准可行。
表2　采用氯化铵基准试剂测试数据
样品滴定体积/mL
回收率/（%）19.992100.2929.992100.2939.95099.8749.91099.4659.93399.7069.93099.66710.100101.3889.89599.31910.085101.2210
10.055
100.92
参考文献
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厂花是谁
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