摘要
影響凱氏定氮儀的性能的幾個(gè)因素，即凱氏定氮儀自動(dòng)蒸餾并滴定樣品以確定蛋白質(zhì)的性能。OPSIS凱氏定氮儀旨在通過(guò)顏色滴定，*的滴定算法（預(yù)測(cè)性滴定）和多種設(shè)計(jì)選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)此分析的＋性能，殘留效應(yīng)和氣泡的產(chǎn)生影響小化。
本文檔將描述這些選項(xiàng)以及它們?nèi)绾斡绊懛治龅慕K結(jié)果。注意，凱氏定氮法在本文件中未作解釋。有關(guān)消化爐的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)《針對(duì)OPSIS凱氏定氮儀應(yīng)用指南》
1-凱氏定氮法
凱氏定氮法是測(cè)定不同樣品中蛋白質(zhì)的參考標(biāo)準(zhǔn)，通常稱為TKN分析(Total Kjeldahl Nitrogen)。凱氏定氮法規(guī)定消化，蒸餾和滴定樣品三步驟。
初，一個(gè)世紀(jì)以前，滴定是用滴定管手工完成的。這很耗時(shí)，出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)很高，而且需要良好的分析技巧。因此，在20世紀(jì)80年代發(fā)展了一些儀器來(lái)簡(jiǎn)化和自動(dòng)化滴定。凱氏定氮分析儀現(xiàn)在可以自動(dòng)進(jìn)行蒸餾和滴定。
2-凱氏定氮儀功能
凱氏定氮法描述了將水和堿分配到樣品管中，然后開(kāi)始蒸餾。通常用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行蒸餾。釋放出的氨氣收集在接收器溶液（通常為1％的硼酸）中，然后進(jìn)行滴定。根據(jù)終點(diǎn)，儀器可以計(jì)算出結(jié)果?；瘜W(xué)過(guò)程可以通過(guò)以下化學(xué)反應(yīng)來(lái)描述：
加入氫氧化鈉使樣品管中的溶液呈堿性，然后將硫酸銨轉(zhuǎn)化為氨氣：
（NH4）2SO4 + 2NaOH-> 2NH3 + 2H2O + Na2SO4
形成的氨氣從溶液中釋放出來(lái)，從消化管中移出，進(jìn)入含有過(guò)量硼酸的接收容器(接收溶液)。接收瓶中溶液的低pH值將氨氣轉(zhuǎn)化為銨離子，同時(shí)將硼酸轉(zhuǎn)化為硼酸離子:
NH3 + H3BO3（硼酸）- > NH4 + + H2BO 3 -(硼酸離子)
凱氏定氮和滴定法：
用蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽蒸餾樣品，冷卻氨氣并收集在接收容器中。
通過(guò)滴定由標(biāo)準(zhǔn)硫酸或鹽酸制成的硼酸銨，并使用合適的指示劑確定反應(yīng)的終點(diǎn)，來(lái)估算氮含量：
H2BO3 - + Н+ -> H3BO3
對(duì)于執(zhí)行凱氏定氮分析的所有儀器，此分步過(guò)程均相同結(jié)果的精度將取決于分析化學(xué)家在處理和移動(dòng)樣品時(shí)，稱量程序，滴定劑的制備，分析變化以及終儀器引入的變化。
3-滴定技術(shù)
能夠自動(dòng)滴定的儀器通常使用pH電極直接測(cè)量pH值，或使用顏色傳感器來(lái)檢測(cè)指示溶液的變化。 兩種方法都有一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
pH電極滴定：
只要正確校準(zhǔn)，pH電極就可以準(zhǔn)確檢測(cè)溶液中的pH值。該技術(shù)基于電流差異，因此需要定期校準(zhǔn)。如果沒(méi)有根據(jù)已知解決方案進(jìn)行重復(fù)校準(zhǔn)，就不可能知道測(cè)量結(jié)果是正確的。
pH電極也可能很慢，無(wú)法識(shí)別pH值的變化。因此，更適合在開(kāi)始用電極測(cè)量pH值之前完成凱氏蒸餾，即分開(kāi)蒸餾和滴定。pH電極的使用壽命有限，通常為幾年。
顏色滴定法
顏色滴定還可以準(zhǔn)確檢測(cè)溶液中的特定pH值。
顏色滴定基于指示劑溶液中的顏色變化，因此取決于指示劑的選擇。由于顏色變化與NH3滴定的理論pH值匹配，因此經(jīng)常使用溴甲酚綠和甲基紅。顏色滴定不需要任何校準(zhǔn)，因?yàn)橹甘緞⑹冀K在相同的pH值下改變顏色。
連續(xù)滴定與顏色法滴定效果很好。
總結(jié)：
pH電極和顏色滴定都得到相似的可接受的結(jié)果。
OPSIS凱氏定氮儀采用顏色滴定法。
4-蒸餾滴定速度
分開(kāi)蒸餾和滴定
許多實(shí)驗(yàn)室仍然使用兩個(gè)單獨(dú)的儀器，即蒸餾裝置和滴定儀進(jìn)行凱氏定氮分析。這意味著處理錯(cuò)誤和結(jié)果差異風(fēng)險(xiǎn)較大。它也相對(duì)較慢，因?yàn)樵诘味ㄩ_(kāi)始之前需要完成蒸餾。
分開(kāi)蒸餾和滴定的凱氏分析儀將消除操作錯(cuò)誤，但這仍然是一種緩慢的儀器。
連續(xù)滴定
連續(xù)滴定具有明顯的固定性，如果設(shè)計(jì)正確，將獲得與分離蒸餾和滴定時(shí)相似的結(jié)果。
主要挑戰(zhàn)在于，當(dāng)餾出物到達(dá)時(shí)如何快速響應(yīng)，而當(dāng)終的氨氣較少時(shí)仍要避免過(guò)度滴定。 一種常用的方法是測(cè)量是否已達(dá)到終點(diǎn)，否則，請(qǐng)?zhí)砑痈嗟牡味▌┲敝量梢詸z測(cè)到變化。 但是，當(dāng)今的數(shù)字傳感器傾向開(kāi)發(fā)更精確的滴定算法。
典型的氮?dú)?氨蒸餾； 在前半分鐘沒(méi)有氨氣，氨迅速增加，隨后緩慢減少。
總結(jié)
連續(xù)滴定速度快，可達(dá)到與分離蒸餾滴定相同的效果。
OPSIS凱氏定氮儀使用先進(jìn)的顏色傳感器，配備了新的，專門開(kāi)發(fā)的算法來(lái)優(yōu)化連續(xù)滴定。OPSIS液相線預(yù)測(cè)滴定算法允許凱氏定氮儀在任何時(shí)候準(zhǔn)確地將實(shí)際顏色與終點(diǎn)進(jìn)行比較。因此滴定劑的加入是非常準(zhǔn)確的，而顯著快于蒸餾和滴定分離。
5-滴定儀分辨率
操作裝置
除了對(duì)滴定劑摩爾濃度的良好控制之外，具有高分辨率的定量給料裝置也很重要。滴定管通常用作凱氏定氮儀的定量裝置。每個(gè)加料步驟的分辨率都會(huì)影響終結(jié)果的精度。
OPSIS凱氏定氮儀使用1.95 ul/步的小劑量步驟，可實(shí)現(xiàn)高精度。
儀器引入的錯(cuò)誤
還有其他可能影響滴定和結(jié)果的錯(cuò)誤。
氣泡
凱氏定氮儀的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是管內(nèi)產(chǎn)生的氣泡。當(dāng)一段時(shí)間不移動(dòng)液體時(shí)，通常是整夜不使用儀器時(shí)，會(huì)出現(xiàn)氣泡。 如果滴定管中注入了氣泡，將導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。OPSIS凱氏定氮儀旨在通過(guò)優(yōu)化滴定罐和滴定管等組件的位置來(lái)max程度地減少氣泡的產(chǎn)生。聚四氟乙烯（Teflon）管也用于進(jìn)一步減小投加氣泡的風(fēng)險(xiǎn)。
殘留效應(yīng)
殘留效應(yīng)可能也是一個(gè)問(wèn)題，即先前的分析會(huì)影響后續(xù)的結(jié)果。要避免這種情況，重要的是要有一個(gè)設(shè)計(jì)合理的噴頭，該噴頭可確保只有氣體且堿液中沒(méi)有樣品被傳送到冷凝器和接收瓶。在分析時(shí)候，必須用儀器*清洗噴頭。
OPSIS凱氏定氮儀配有玻璃飛濺頭，可將殘留效應(yīng)降至低。
使用(NH4)2Fe(SO4)2在20種不同的凱氏定氮儀上進(jìn)行回收率測(cè)試的摘要，平均值和max/min（n = 10）。這些儀器的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差平均為0.36％
6-結(jié)論
應(yīng)該分析參考樣品以驗(yàn)證凱氏定氮儀的性能。常見(jiàn)的是分析具有已知氮含量的物質(zhì)，例如硫酸亞鐵銨- (NH4)2Fe(SO4)2。
該分析應(yīng)能*恢復(fù)，沒(méi)有殘留影響，并且標(biāo)準(zhǔn)偏差（rsd）低。OPSIS凱氏定氮儀的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（rsd）小于0.75％。
軟件中提供了一個(gè)測(cè)試性能恢復(fù)的特定程序，稱為性能跟蹤，該程序可用于所有儀器的生產(chǎn)控制中。良好的設(shè)計(jì)導(dǎo)致儀器的檢測(cè)點(diǎn)非常低，樣品的定量限也很低。這是由于空白的變化很小，因此在分析低含量的氮時(shí)噪聲有限。OPSIS凱氏定氮儀的低定量限（LOQ）可以低至0.013 mgN
OPSIS 凱氏定氮儀
使用技術(shù)：顏色滴定
滴定法：可預(yù)測(cè)的滴定
設(shè)計(jì)：PTFE管，防噴濺保護(hù)頭，1.95 ul / 步的高精度滴定管
檢測(cè)范圍：0.1-225 mgN
精度：<0.75％（標(biāo)準(zhǔn)偏差）
低檢測(cè)限（LOD）：0.004 mgN
低定量限（LOQ）：0.013 mgN
嘉盛（香港）科技有限公司作為瑞典OPSIS全自動(dòng)凱氏定氮儀在中國(guó)的總代理，全面負(fù)責(zé)其產(chǎn)品的銷售和技術(shù)支持。
