方案編號：HM-KDN-001
適用儀器：HM-DN2、HM-DN3全自動(dòng)凱氏定氮儀、HM-SM系列石墨消化爐
發(fā)布日期：2026年2月27日

1 前言

蛋白質(zhì)是人體必需的營養(yǎng)成分，大豆作為重要的植物蛋白來源，其蛋白質(zhì)含量是衡量大豆品質(zhì)的核心指標(biāo)之一。我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對不同用途的大豆（如食品加工、飼料用）均有明確的蛋白質(zhì)含量要求，準(zhǔn)確測定大豆中的蛋白質(zhì)含量對育種、收購、加工及質(zhì)量控制具有重要意義。

本方案依據(jù)《GB 5009.5-2025 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》中凱氏定氮法的全自動(dòng)凱氏定氮儀法（5.2節(jié)），采用全自動(dòng)凱氏定氮儀配合石墨消化爐進(jìn)行測定。該方法將消解與檢測流程無縫銜接：樣品在石墨消化爐中消化后，消化管直接轉(zhuǎn)移至凱氏定氮儀，由儀器自動(dòng)完成蒸餾、滴定及結(jié)果計(jì)算，具有自動(dòng)化程度高、結(jié)果準(zhǔn)確、重復(fù)性好的特點(diǎn)，適用于大豆及其他高蛋白食品中蛋白質(zhì)的批量檢測。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

HM-DN2/HM-DN3全自動(dòng)凱氏定氮儀（配有滴定系統(tǒng)、蒸餾系統(tǒng)，可直接對消化管進(jìn)行蒸餾滴定），HM-SM系列石墨消化爐（控溫精度±1℃，高溫度≥420℃），分析天平（感量0.001 g），消化管（與消化爐和定氮儀配套），移液管、量筒等玻璃器皿，粉碎機(jī)（用于樣品粉碎）

圖1 HM-DN3全自動(dòng)凱氏定氮儀及石墨消化爐外觀圖

2.2 試劑

硫酸銅（CuSO?·5H?O），硫酸鉀（K?SO?），硫酸（H?SO?，98%），NaOH，硼酸（H?BO?），硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液 [c(1/2H₂SO₄)=0.1mol/L]，甲基紅指示劑（1 g/L乙醇溶液），溴甲酚綠指示劑（1 g/L乙醇溶液），混合指示劑B：1份甲基紅乙醇溶液與5份溴甲酚綠乙醇溶液混勻，水：符合GB/T 6682規(guī)定的三級水。

試劑選擇說明：大豆蛋白質(zhì)含量較高（約35%~40%），建議使用 0.1 mol/L 硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液進(jìn)行滴定。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量≤1 g/100g時(shí)可選用0.05 mol/L溶液。

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 試樣制備

取具有代表性的大豆樣品，用粉碎機(jī)粉碎，使其通過0.9 mm（20目）孔徑的篩子，充分混勻后裝入密閉容器中備用。

3.2 試樣稱量與消解

準(zhǔn)確稱取粉碎后的大豆試樣約 0.2 g（精確至0.001 g），置于干燥的消化管中。依次加入：硫酸銅 0.4 g，硫酸鉀 6 g，硫酸 15 mL。

輕輕搖勻，將消化管置于石墨消化爐上。啟動(dòng)消解程序， 420℃恒溫消解至少1h，直至消解液呈藍(lán)綠色透明狀，確保消解。

消解結(jié)束后，取下消化管冷卻至室溫。無需轉(zhuǎn)移消解液，消化管可直接用于后續(xù)蒸餾滴定。同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)（不加樣品，其余步驟相同）。

 圖2 石墨消化爐消解過程圖

3.3 蒸餾與滴定

開機(jī)預(yù)熱全自動(dòng)凱氏定氮儀，檢查堿液、吸收液（硼酸溶液+混合指示劑B）、滴定液（硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液）是否充足。

將含有消解液的消化管（包括試樣和空白）依次放入定氮儀的樣品盤上。

根據(jù)儀器操作說明，設(shè)置蒸餾滴定參數(shù)（如加堿量、蒸餾時(shí)間、接收液體積等）。儀器將自動(dòng)加入溶液堿化蒸餾（加堿量根據(jù)消解用酸量設(shè)定，通常為酸體積的4倍）進(jìn)行堿化蒸餾，釋放的氨被硼酸吸收，然后用硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液自動(dòng)滴定至終點(diǎn)（混合指示劑B由藍(lán)綠色變?yōu)闇\灰紅色）。

儀器自動(dòng)記錄滴定體積并計(jì)算蛋白質(zhì)含量。分別記錄試樣消耗體積 V₁和空白消耗體積 V₀。

圖3 滴定參數(shù)設(shè)置界面及全自動(dòng)凱氏定氮儀工作圖片

4 結(jié)果與討論

4.1 計(jì)算公式

試樣中蛋白質(zhì)含量按下式計(jì)算（適用于全量蒸餾，即全部消解液用于蒸餾）：

式中：

X     — 試樣中蛋白質(zhì)含量，單位為克每百克（g/100g）

V₁      — 滴定試樣消解液消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，單位為毫升（mL）

V₀      — 滴定空白消解液消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，單位為毫升（mL）

C     — 硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，單位為摩爾每升（mol/L），此處為 c(1/2H₂SO₄)

0.0140 — 與1.00 mL硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液 [c(1/2H₂SO₄)=1.000 mol/L]相當(dāng)?shù)牡馁|(zhì)量，單位為克每毫摩爾（g/mmol）

m     — 試樣質(zhì)量，單位為克（g）

F      — 蛋白質(zhì)折算系數(shù)（大豆及其制品取 6.25）

100    — 換算為每百克試樣的系數(shù)

注：全自動(dòng)凱氏定氮儀內(nèi)置上述計(jì)算公式，可直接讀取蛋白質(zhì)含量結(jié)果。

4.2 測試結(jié)果

注1：硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液濃度c = 0.1059mol/L；V₀：0.166mL。

注2：蛋白質(zhì)折算系數(shù) F = 6.25，結(jié)果保留三位有效數(shù)字。

圖4 檢測結(jié)果截圖

4.3 精密度

在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測定結(jié)果的差值不得超過算術(shù)平均值的 5%（因蛋白質(zhì)含量>10 g/100g），符合GB 5009.5-2025標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 方案特點(diǎn)與優(yōu)勢

5.1 針對大豆樣品的方法優(yōu)勢

樣品代表性：通過粉碎過篩確保樣品均勻，避免顆粒大小差異導(dǎo)致消化不好。

消解高效：石墨消化爐溫控精準(zhǔn)，420℃恒溫消解保證大豆中蛋白質(zhì)分解。

流程簡化：消解后直接上機(jī)，無需轉(zhuǎn)移定容，減少操作步驟和人為誤差。

5.2 儀器設(shè)備優(yōu)勢

石墨消化爐：加熱均勻、升溫快、耐腐蝕，可同時(shí)處理多批樣品，提高效率。

全自動(dòng)凱氏定氮儀：自動(dòng)化完成加堿、蒸餾、滴定、計(jì)算，結(jié)果直接讀取，數(shù)據(jù)可存儲導(dǎo)出，符合現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室對智能化、可追溯的要求。

5.3 關(guān)鍵操作要點(diǎn)

樣品粉碎：必須通過20目篩，防止顆粒不均勻?qū)е孪瘯r(shí)間延長或消化不好。

消解終點(diǎn)判斷：消解液應(yīng)呈藍(lán)綠色透明狀，且加熱至少1 h，確保氮釋放。

堿液添加量：加堿量應(yīng)根據(jù)消解時(shí)加入的硫酸量確定。通常堿液（40% NaOH）的添加量應(yīng)為消解用濃硫酸體積的4倍左右，以確保中和硫酸并使溶液呈強(qiáng)堿性。

堿量是否充足的判斷：可通過觀察反應(yīng)液顏色變化來判斷。硫酸銅在堿性條件下會生成褐色沉淀（氫氧化銅），若蒸餾時(shí)溶液顏色未發(fā)生變化，說明堿液添加量不足，需要補(bǔ)加。

空白控制：空白值應(yīng)穩(wěn)定且低（通常V₀<0.2?mL），若偏高需檢查試劑純度、消化管清潔度或蒸餾系統(tǒng)密封性。

滴定液濃度：定期標(biāo)定硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液，確保濃度準(zhǔn)確；注意使用與濃度匹配的滴定管精度。

折算系數(shù)：大豆蛋白質(zhì)折算系數(shù)為6.25，若檢測大豆制品（如大豆分離蛋白）應(yīng)參照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

6 結(jié)論

本方案采用全自動(dòng)凱氏定氮儀配合石墨消化爐，建立了大豆中蛋白質(zhì)含量的測定方法。方法嚴(yán)格遵循GB 5009.5-2025國家標(biāo)準(zhǔn)，消解與檢測無縫銜接，操作簡便、結(jié)果準(zhǔn)確可靠，適用于大豆原料、豆制品及飼料等樣品的批量檢測，可為育種、收購、加工及質(zhì)量控制提供有力支持。

7 參考文獻(xiàn)

[1] GB 5009.5-2025 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定[S].
[2] GB/T 601 化學(xué)試劑 標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備[S].

本文檔為通用技術(shù)方案，具體儀器操作請參考對應(yīng)設(shè)備說明書。