凯氏定氮仪的发展史.ppt

1、凯氏定氮 一个使用了120年的依旧年轻的技术,BCHI Labortechnik AG Katharina Jehle Flawil, Switzerland,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,蛋白的基本概念Basics Protein,为什么要分析蛋白? 蛋白质是：,Basic nutrient基本的营养 Impact on caloric value (17 kJ resp. 4 kcal)热量来源 Parameter for quality (e.g. meat)品质参数 Influence on p

2、roduction 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,蛋白的基本结构是氨基酸，分子式如下：,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 hydro

3、lysate 蛋白水解后大概有20种氨基酸,Basics Protein,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16 Protein is determined by analysing the nitrogen content and calculating the protein 通过氮含量计算蛋白含量,Basics Protein,凯氏定氮概述,谁是凯氏?,Johan Kjeldahl 1849

4、1900 1849 born in Denmark graduation from university Scientist at Carlsberg Breweries,Fermentation studies Development of a method for exact determi- nation of nitrogen in animal and vegetable material Research on carbohydrates in barley and malt,1883 Publication of the Kjeldahl method,凯氏定氮的原理,1. Di

5、gestion消化 Conversion of Protein-Nitrogen to NH4+ 将蛋白中氮转化为NH4+,2. Distillation蒸馏 分离收集NH3 Separation of NH3,3. Titration滴定 用酸中和滴定Measure of the Amount of Acid that was neutralised by NH3,Digestion消化 (I),Blank,Sample,1.072,2 tabs of Catalyst,Sulphuric acid,Weigh sample称重 1 g of dry organic material (ho

6、mogeneous) 1克干的有机物质（均质）,Sample Blank 空白 add everything except sample,Add reagents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,Digestion消化 (II),vapours to Scrubber,Digestion digest at 370 C for 90 min or until the mixture is clear (green / blue color) + 30 min 370

7、 90 mins 或 消化澄清 后30分钟,Digestion,Distillation 蒸馏(I),manually,or automated,Dilution dilute the cooled digestion solution with 50 ml deionised water 加入50ml 去离子水稀释,Dilution稀释,Distillation蒸馏 (II),Preparation of Receiver 准备接受液,Distillation蒸馏 (III),Sodium hydroxide NaOH add 90 ml of NaOH 32% to the diluted

8、 digestion solution 加90ml 32的NaOH到溶液中,Distillation蒸馏 distill for 4 min. 蒸馏4分钟,Neutralisation and Distillation,Titration滴定,Boric acid titration 硼酸滴定 titrate the condensate 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PH4.65 Back titration

9、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,Titration,Calculation计算,1.4007:1ml 0.1N Volumetric Solution 1.4007mg N N:Normality Acid PF: Protein factor N Protein,Protein Factors蛋白转换因子,Sample typeProtein Factor Gelatine5.55 Dairy products6

10、.38 Meat6.25 Fish6.25 Nuts, oilseeds5.4 Cereals6.25 Fruit, Vegetable6.25 Corn6.25 Eggs6.25,凯氏定氮法的发展,最早,Buchi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,定氮仪在 Bchi的发展演变,Bchi 今日,Digestion Units and Scrubber 消化单元和排废装置,Distillation Units蒸馏单元,Bchis Digestion Units 消化单元,消化加热方式,Infrared Heating

11、 红外加热,Block Heating 整体铝块加热,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-424,K-435,整体铝块加热消化炉的特点,K-437,K-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,),Digestio

12、n,红外和整体铝块消化炉的区别,Block铝块 IR红外 预热时间 60 min 5 min 温控Temperature easy difficult control 加热单元最大加热温度 450C 600C,Digestion,铝块Block 红外IR Water samples + + up to 100 ml Liquid samples + + up to 15 ml Dry organic material + + 0.2 g to 5 g Humid organic material + + 0.2 g to 5 g Foamy samples + + Mineral oil +

13、+,Differences IR Block 红外和整体铝块消化炉的区别,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,Scrubber 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 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,S

14、tep 1 (optional) 冷凝,Step 2 (standard) 中和,Step 3 (standard) 吸收,Step 4 (optional) 反应,Scrubber B-414,消化炉特殊附件,Suction module for aqueous samples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H2O2 消化的吸收模块 (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,Reflux module 回流模块 (仅适用于 K-424 and K-435),适用

15、于必须在回流状况下才能进行 的消化 Module for Digestions which have to be done under reflux conditions,Digestion Units: Special Accessory 消化炉特殊附件,COD-Accessory 化学耗氧量附件 (仅适用于 K-437 and K-438),Determination of the Chemical Oxygen Demand,Digestion Units: Special Accessory 消化炉特殊附件,Bchis Distillation Units 蒸馏单元,S T E A M

16、,老型号 K-314,Basic instrument for Kjeldahl and Nitrogen determination Disadvantages K-314 no timer old technology price-performance ratio,蒸馏单元 K-350 and K-355总介绍,Distillation Unit K-350 K-314替代产品,Distillation Unit K-355 凯氏定氮的延伸产品,K-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

17、修门传感器,K-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， 还适用于更广泛的的应用,预算不高 样品数量不多 K-350: 应用于Kjeldahl and Devarda,K-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,我们的口号 “STEAM”,S安全操作,T节约时间和成本,E高效蒸馏,A官方认可的方法,M 多用途设计,蒸馏单元 B-

18、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 和硼酸的添加 消化管自动排空 存储20种方法 操作简单, LCD 显示,B-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,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 自动进样器，可以实

19、现自动进样,称量: 自动样品量输入,精确的液体加样器: 用于反滴定,自动型消化炉 K-438: Control and Documentation of Digestion Process,PC: 数据转移和备份,自动进样器: 多样品的自动处理,打印机: 外接 A4 Printer 支持 PCL3,蒸馏单元 K-370,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 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,自动进样器 K-370/371,自动进样器K-371,蒸馏仪K-370,样品转

20、移原理,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,自动进样系统 K-370/371,回收率 (NH4)H2PO4,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,Last 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 mm,Glassblowing one of Bchis Key Competences 玻璃吹制Buchi公司核心竞争力之一,Distillation Units: Special Accessory 蒸馏单元的专业附件,Devarda 防溅保护 检测NO2- 和NO3- 必需的附件 (例： 肥料),Trouble Shooting,仪器校验方法,Distillation蒸馏,标准物质磷酸二氢氨(无水） (NH4)H2PO4 (water free) 理论含量: 12.17 %,Digestion and D