9 蛋白质及氨基酸的测定

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蛋白质是复杂的含氮有机化合物,所含的主要 化学元素为C、H、O、N,在某些蛋白质中还含有 微 量的P、Cu、Fe、I等元素,但含氮则是蛋白质区别 其他有机化合物的主要标志。
(3)蛋白质系数
不同的蛋白质其氨基酸构成比例及方式不同, 故各种不同的蛋白质其含氮量也不同,一般蛋 白质含氮量为16%,即一份氮素相当于6.25份 蛋白质,此数值(6.25)称为蛋白质系数。
中呈灰色,在酸性溶液中呈红色。
蛋白质的分光光度测定法
1、原理 样品与硫酸和催化剂一同加热消化,使
蛋白质分解,分解的氨与硫酸结合生成硫酸 铵。然后在pH4.8的乙酸钠-乙酸缓冲溶液中, 铵与乙酰丙酮和甲醛反应生成黄色的3,5-二 乙酰-2,6-二甲基-1,4-二氢化吡啶化合物。 在波长400nm处测定吸光度,与标准系列比 较定量,结果乘以换算系数,即为蛋白质含 量。
蛋白质是食品的最重要质量指标,其含量与 分解产物直接影响食品的色、香、味。
(1)食品中的蛋白质含量/%
牛肉 猪肉 兔肉 鸡肉
20 9.5 21 20
大豆 米 面粉 菠菜 苹果
40 8.5 10 2.4 0.4
(2)蛋白质的测定意义
测定食品中蛋白质的含量,对于评价食品的营 养价值、合理开发利用食品资源、提高产品质量、 优化食品配方、指导经济核算及生产过程控制均具 有极重要的意义。
在接受瓶中加入10ml 40g/L硼酸及2滴混合指示剂,将冷 凝管下端插入液面以下。
③ 滴定
取下接收瓶,以0.01000mol/L盐酸标 准溶液滴定至微红色为终点。
④ 结果计算W
Hale Waihona Puke Baidu
(V1
V0) c m
0.014
V2
100
F
100
式中W—蛋白质的含量,g/100g;
V0—滴定空白蒸馏液消耗盐酸标准液体积,mL; V1—滴定样品蒸馏液消耗盐酸标准液体积,mL; V2—蒸馏时吸取样品稀释液体积,mL; C—盐酸标准液的浓度,mol/L;
9 蛋白质及氨基酸的测定
概述
蛋白质概况 蛋白质是含氮的有机化合物,分子量很大。主
要由C、H、O、N、S五种元素组成。某些蛋白质 中还含有微量的 P、Cu、Fe、I 等。
在食品和生物材料中常包括蛋白质,可能还包 括有非蛋白质含氮的化合物,(如核酸、含氮碳水 化合物、生物碱等;含氮类脂、卟啉和含氮的色 素)。
3.主要仪器: ① 紫外分光光度计 ② 离心机(3000 — 5000 r/min)
4.操作:用凯氏法测定作标样做标准曲线
氨基酸态氮的测定
(一)双指示剂甲醛滴定法:
1.原理:氨基酸本身有碱性 —NH2— 基,又有 酸性 —COOH 基,成中性内盐,加入甲醛 溶液后,与 —NH2— 结合,碱性消失,再 用强碱来滴定 —COOH 基。并用间接的方 法测定氨基酸的总量。反应式如下:
不同种类食品的蛋白质系数有所不同,如 玉米,荞麦,青豆,鸡蛋等为6.25,花生为 5.46,大米为5.95,大豆及其制品为5.71,小麦 粉为5.70,牛乳及其制品为6.38。
蛋白质含量测定最常用的方法

凯氏定氮法是通过测出样品中的总含氮量再乘以相应的
蛋白质系数而求出蛋白质的含量,由于样品中含有少量非蛋
⑦蒸馏过程应注意接头处无松漏现象,蒸馏完毕,
先将蒸馏出口离开液面,继续蒸馏1min,将附 着在尖端的吸收液完全洗入吸收瓶内,再将吸 收瓶移开,最后关闭电源,绝不能先关闭电源, 否则吸收液将发生倒吸。
⑧硼酸吸收液的温度不应超过40°C,否则氨吸
收减弱,造成损失,可置于冷水浴中。
⑨混合指示剂在碱性溶液中呈绿色,在中性溶液
①消化
消化反应方程式如下:
2NH2(CH2)2COOH + 13H2SO4 = (NH4)2SO4 + 6CO2 + 12SO2 + 16H2O
浓硫酸具有脱水性,使有机物脱水后被炭化为碳、氢、氮。 浓硫酸又具有氧化性,将有机物炭化后的碳化为二氧化碳,硫酸则被还 原成二氧化硫 2H2SO4 +C =2SO2+ 2H2O +CO2
是个经典分析方法,至今仍 被作为标准检验方法。

此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定。
凯氏定氮法:常量法、微量法及经改 进后的改良凯氏定氮法
微量凯氏定氮法样品质量及试剂用量较少, 且有一套微量凯氏定氮器。
目前通用以硫酸铜作催化剂的常量、半微量、 微量凯氏定氮法。
在凯氏法改良中主要的问题是,氮化合物中 氮的完全氨化问题及缩短时间、简化操作的问题, 即分解试样所用的催化剂。
5.操作方法:采用凯氏法测出的蛋白质样品为
标准样绘标准曲线。
三.紫外吸收法
1.原理:利用蛋白质的特有基团,
R │ (— NH—CH—CO) 对紫外光有吸收作用在280 nm下,吸光度与蛋白 质浓度成直线关系,求含量。
2.适用范围:常用于生物化学工作,因为 干扰因素多,故在食品分析领域应用不广 泛。
0.014—氮的毫摩尔质量,g/mmol;
F—蛋白质系数;
m—样品质量,g。
改 进 后 的 水 化 装 置
硫酸钾的作用
加入硫酸钾可以提高溶液的沸点而加快有机物 的分解,它与硫酸钾作用生成硫酸氢钾可提高反应 温度其反应式如下:
K2SO4+H2SO4=2KHSO4 2KHSO4=K2SO4+H2O↑+SO3 一般纯硫酸的沸点在340℃左右,而添加硫酸 钾后,可使温度提高到400℃以上,原因主要在于 随着消化过程中硫酸不断地被分解,水分不断逸出 而使硫酸钾浓度增大 ,故沸点升高。 但硫酸钾加入量不能太大,否则消化体系温度 过高,又会引起已生成的铵盐发生热分解而造成损 失: (NH4)2SO4=NH3↑+(NH4)HSO4 2(NH4)HSO4=2NH3↑+2SO3↑+2H2O
二氧化硫使氮还原为氨,本身则被氧化为三氧化硫,氨随之与硫酸作 用生成硫酸铵留在酸性溶液中。
H2SO4+2NH3 = (NH4)2SO4
② 蒸馏
在消化完全的样品溶液中加入浓氢氧化钠使呈碱性, 加热蒸馏,即可释放出氨气,反应方程式如下:
2NaOH+ (NH4)2SO4= 2NH3+ Na2SO4 + 2H2O
常量改良凯氏定氮法在催化剂中增加了二氧 化钛。
常量凯氏定氮法 (1) 原理
样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化,使 蛋白质分解,其中碳和氢被氧化为二氧化碳和 水逸出,而样品中的有机氮转化为氨与硫酸结 合成硫酸铵。然后加碱蒸馏,使氨蒸出,用硼 酸吸收后再以标准盐酸或硫酸溶液滴定。根据 标准酸消耗量可计算出蛋白质的含量。
2.特点:适用于发酵工业,如发酵液中含氮
量,其发酵过程中氮量减少情况等。(适于食 品中游离氨基酸的测定)
3. 操作方法:同时取两份样:
① + 中性红指示剂,用氢氧化钠直接滴,中 和样液中其它酸性物质。
② + 百里酚酞+ 中性甲醛+ NaOH 滴,中和了 样液中氨基酸的羧基与其它酸性物质的总和。
二者之差可计算氨基酸含量。
硫酸铜的作用
① 催化剂 2CuSO4=Cu2SO4+SO2↑+O2 ↑ C+2CuSO4=Cu2SO4+SO2↑+CO2↑
Cu2SO4+2H2SO4=2CuSO4+2H2O+SO2↑ 此反应不断进行,待有机物被消化完后, 不再有硫酸亚铜(褐色)生成,溶液呈现清 澈的蓝绿色。
② 可以指示消化终点的到达
3. 说明及注意事项: ① 加入甲醛以后应立即滴定,不宜放置 时间过长,以免甲醛聚合,影响测定结 果。 ② 样品中若含有铵盐,由于胺离子也能 与甲醛反应,将使测定结果偏高:
4NH4++6HCHO→(CH2)6N4+6H2O+4H+
电位滴定法
(1) 原理 根据氨基酸的两性作用,加入甲醛以固
定氨基的碱性,使羧基显示出酸性,将酸度 计的玻璃电极及甘汞电极同时插入被测液中 构成电池,用氢氧化钠标准溶液滴定,依据 酸度计指示的pH值判断和控制滴定终点。 (2) 仪器
④硫酸铜起到催化作用,加速氧化分解。硫酸铜
也是蒸馏时样品液碱化的指示剂,若所加碱量 不足,分解液呈蓝色不生成氢氧化铜沉淀,需 再增加氢氧化钠用量。
⑤若取样量较大,如干试样超过5g,可按每克试
样5ml的比例增加硫酸用量。
⑥消化时间一般约4小时左右即可,消化时间过
长会引起氨的损失。一般消化至透明后继续30 分钟即可.
4. 结果计算
氨基酸态氮(%) (V2 V1) c 0.014 100 m
式中 c ——氢氧化钠标准溶液的浓度,mol/L; V1——用中性红作指示剂滴定时消耗氢氧化钠标准溶液 的体积,mL; V2——用百里酚酞作指示剂滴定时消耗氢氧化钠标准溶 液的体积,mL; m——测定用样品溶液相当于样品的质量,g 0.014——氮的毫摩尔质量,g/m mol
食品和其原料中蛋白质含量的测定,主要 (也是最常用的)用凯氏定氮法测定总氮量,然 后乘一个蛋白质换算系数。这里也包括非蛋白的 氮,所以只能称为粗蛋白的含量(但马铃薯等非 蛋白氮多的要单测)。
蛋白质是生命的物质基础,人体11%~13%总 热量来自蛋白质。无论动物、植物都含有蛋白质, 只是含量及类型不同。
注:测蛋白质时叫双缩脲法,并不另加双缩脲。 样品不用消化
2. 方法特点及应用范围
本法灵敏度较低,但操作简单快速,故在生物化学 领域中测定蛋白质含量时常用此法。本法亦适用于豆 类、油料、米谷等作物种子及肉类等样品测定。
3.主要仪器: 分光光度计,离心机(4000 r/min) 4. 试剂: (1) 碱性硫酸铜溶液 (2) 四氯化碳
微量凯氏定氮法
1、原理及适用范围同前 2、与常量法不同点: 滴定用盐酸浓度由0.05 mol/L→ 0.01 mol/L , 可用微量滴定管。
① 样品消化 将消化完全的消化液冷却后,完全转入
100mL容量瓶中,加蒸馏水至刻度,摇匀。
② 蒸馏
按图安装好微量定氮蒸馏装置。于水蒸气发生瓶内装水至 2/3容积处,加甲基橙指示剂数滴及硫酸数毫升,以保持水呈 酸性,加入数粒玻璃珠,加热煮沸水蒸气发生瓶内的水。
③ 吸收与滴定
加热蒸馏所放出的氨,可用硼酸溶液进行吸收, 待吸收完全后,再用盐酸标准溶液滴定,因硼酸呈微 弱酸性(k=5.8×10-10),用酸滴定不影响指示剂的 变色反应,但它有吸收氨的作用,吸收及滴定的反应 方程式如下:
2NH3 + 4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O (NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3
③ 下一步蒸馏时作为碱性反应的指示剂。
(5) 注意事项
①所用试剂应用无氨蒸馏水配制。加指
示剂数滴及硫酸数毫升,以保持水呈 酸性。
②若样品含脂肪或糖较多时,应注意发
生的大量泡沫 应加入少量辛醇或液体 石蜡,或硅消泡剂,防止其溢出瓶外, 并注意适当控制热源强度。
③若样品消化液不易澄清透明,可加入
300g/L2~3mL过氧化氢后再加热。
2、适用范围
本方法适用于各类果品制品中蛋白质 含量的测定。
本方法的检出限为0.070μg/mL;线性 范围为0μg/mL~10.0μg/mL。
自动凯氏定氮法
1、原理及适用范围同前
2、特点:
(1)消化装置用优质玻璃制成的凯氏消化瓶,红 外线加热的消化炉。
(2)快速:一次可同时消化8个样品,30分钟可消 化完毕。
白质用凯氏定氮法通过测总氮量来确定蛋白质含量,包含了
核酸、生物碱、含氮类脂、卟啉、以及含氮色素等非氮蛋白
质含氮化合物,所以这样的测定结果称为粗蛋白。
凯氏定氮法是测定总有机氮量较为准确、操作较为简单
的方法之一,可用于所有动、植物食品的分析及各种加工食
品的分析,可同时测定多个样品,故国内外应用较为普遍,
1. 原理 脲(尿素)NH2—CO—NH2 加热至150~160℃时, 两分子缩和成双缩脲。
NH2—CO—NH2 + NH2—CO—NH2
NH2—CO—NH—CO—NH2 + NH3
双缩脲能和硫酸铜的碱性溶液生成紫色络和物,这 种反应叫双缩脲反应。(缩二脲反应) 蛋白质分子中含有肽键 —CO—NH— 与双缩脲结构 相似。在同样条件下也有呈色反应,在一定条件下, 其颜色深浅与蛋白质含量成正比,可用分光光度计 来测其吸光度,确定含量。(560nm)
(3)自动:自动加碱蒸馏,自动吸收和滴定,自 动数字显示装置。可计算总氮百分含量并记录,12 分钟完成1个样。
北京福德泰和科技有限公司 产品名称: 凯氏定氮仪
蛋白质测定仪
双缩脲法
传统的凯氏定氮法应用范围广,灵敏度 高、准确,不要大仪器,但费时间,有环境 污染。 新开发的:双缩脲法、
紫外分光光度法、 染料结合法、 水杨酸比色法等。
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