恒美智造全自动凯氏定氮法仪器-测定大豆中的蛋白质

方案编号：HM-KDN-001
适用仪器：HM-DN2、HM-DN3全自动凯氏定氮仪、HM-SM系列石墨消化炉
发布日期：2026年2月27日

1 前言

蛋白质是人体必需的营养成分，大豆作为重要的植物蛋白来源，其蛋白质含量是衡量大豆品质的核心指标之一。我国相关标准对不同用途的大豆（如食品加工、饲料用）均有明确的蛋白质含量要求，准确测定大豆中的蛋白质含量对育种、收购、加工及质量控制具有重要意义。

本方案依据《GB 5009.5-2025 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》中第一法凯氏定氮法的全自动凯氏定氮仪法（5.2节），采用全自动凯氏定氮仪配合石墨消化炉进行测定。该方法将消解与检测流程无缝衔接：样品在石墨消化炉中消化完全后，消化管直接转移至凯氏定氮仪，由仪器自动完成蒸馏、滴定及结果计算，具有自动化程度高、结果准确、重复性好的特点，适用于大豆及其他高蛋白食品中蛋白质的批量检测。

2 仪器与试剂

2.1 仪器

• HM-DN2/HM-DN3全自动凯氏定氮仪（配有滴定系统、蒸馏系统，可直接对消化管进行蒸馏滴定）
• HM-SM系列石墨消化炉（控温精度±1℃，最高温度≥420℃）
• 分析天平（感量0.001 g）
• 消化管（与消化炉和定氮仪配套）
• 移液管、量筒等玻璃器皿
• 粉碎机（用于样品粉碎）

图1 HM-DN3全自动凯氏定氮仪及石墨消化炉外观图

2.2 试剂

• 硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）
• 硫酸钾（K₂SO₄）
• 硫酸（H₂SO₄，98%）
• 氢氧化钠（NaOH）
• 硼酸（H₃BO₃）
• 硫酸标准滴定溶液 [c(1/2 H₂SO₄)=0.1 mol/L]
• 甲基红指示剂（1 g/L乙醇溶液）
• 溴甲酚绿指示剂（1 g/L乙醇溶液）
• 混合指示剂B：1份甲基红乙醇溶液与5份溴甲酚绿乙醇溶液混匀
• 水：符合GB/T 6682规定的三级水

试剂选择说明：大豆蛋白质含量较高（约35%~40%），建议使用0.1 mol/L硫酸标准滴定溶液进行滴定。当蛋白质含量≤1 g/100g时可选用0.05 mol/L溶液。

3 实验方法

3.1 试样制备

取具有代表性的大豆样品，用粉碎机粉碎，使其完全通过0.9 mm（20目）孔径的筛子，充分混匀后装入密闭容器中备用。

3.2 试样称量与消解

准确称取粉碎后的大豆试样约0.2 g（精确至0.001 g），置于干燥的消化管中。依次加入：

• 硫酸铜 0.4 g
• 硫酸钾 6 g
• 硫酸 15 mL

轻轻摇匀，将消化管置于石墨消化炉上。启动消解程序，420℃恒温消解至少1h，直至消解液呈蓝绿色透明状，确保消解完全。

消解结束后，取下消化管冷却至室温。无需转移消解液，消化管可直接用于后续蒸馏滴定。同时进行空白试验（不加样品，其余步骤相同）。

图2 石墨消化炉消解过程图

3.3 蒸馏与滴定

1. 开机预热全自动凯氏定氮仪，检查碱液（氢氧化钠溶液）、吸收液（硼酸溶液+混合指示剂B）、滴定液（硫酸标准滴定溶液）是否充足
2. 将含有消解液的消化管（包括试样和空白）依次放入定氮仪的样品盘上
3. 根据仪器操作说明，设置蒸馏滴定参数（如加碱量、蒸馏时间、接收液体积等）。仪器将自动加入氢氧化钠溶液碱化蒸馏（加碱量根据消解用酸量设定，通常为酸体积的4倍）进行碱化蒸馏，释放的氨被硼酸吸收，然后用硫酸标准滴定溶液自动滴定至终点（混合指示剂B由蓝绿色变为浅灰红色）
4. 仪器自动记录滴定体积并计算蛋白质含量。分别记录试样消耗体积V₁和空白消耗体积V₀

图3 滴定参数设置界面及全自动凯氏定氮仪工作图片

4 结果与讨论

4.1 计算公式

试样中蛋白质含量按下式计算（适用于全量蒸馏，即全部消解液用于蒸馏）：

X = (V₁ - V₀) × C × 0.0140 × F × 100 / m

式中：

• X：试样中蛋白质含量，单位为克每百克（g/100g）
• V₁：滴定试样消解液消耗硫酸标准滴定溶液的体积，单位为毫升（mL）
• V₀：滴定空白消解液消耗硫酸标准滴定溶液的体积，单位为毫升（mL）
• C：硫酸标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L），此处为 c(1/2 H₂SO₄)
• 0.0140：与1.00 mL硫酸标准滴定溶液[c(1/2 H₂SO₄)=1.000 mol/L]相当的氮的质量，单位为克每毫摩尔（g/mmol）
• m：试样质量，单位为克（g）
• F：蛋白质折算系数（大豆及其制品取6.25）
• 100：换算为每百克试样的系数

注：全自动凯氏定氮仪内置上述计算公式，可直接读取蛋白质含量结果。

4.2 测试结果

注1：硫酸标准滴定溶液浓度 c = 0.1059 mol/L；V₀：0.166 mL。
注2：蛋白质折算系数 F = 6.25，结果保留三位有效数字。

图4 检测结果截图

4.3 精密度

在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的5%（因蛋白质含量>10 g/100g），符合GB 5009.5-2025标准要求。

5 方案特点与优势

5.1 针对大豆样品的方法优势

• 样品代表性：通过粉碎过筛确保样品均匀，避免颗粒大小差异导致消化不完全
• 消解高效：石墨消化炉温控精准，420℃恒温消解保证大豆中蛋白质彻底分解
• 流程简化：消解后直接上机，无需转移定容，减少操作步骤和人为误差

5.2 仪器设备优势

• 石墨消化炉：加热均匀、升温快、耐腐蚀，可同时处理多批样品，提高效率
• 全自动凯氏定氮仪：自动化完成加碱、蒸馏、滴定、计算，结果直接读取，数据可存储导出，符合现代实验室对智能化、可追溯的要求

5.3 关键操作要点

6 结论

本方案采用全自动凯氏定氮仪配合石墨消化炉，建立了大豆中蛋白质含量的测定方法。方法严格遵循GB 5009.5-2025国家标准，消解与检测无缝衔接，操作简便、结果准确可靠，适用于大豆原料、豆制品及饲料等样品的批量检测，可为育种、收购、加工及质量控制提供有力支持。

7 参考文献

[1] GB 5009.5-2025 食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定[S].
[2] GB/T 601 化学试剂 标准滴定溶液的制备[S].

本文档为通用技术方案，具体仪器操作请参考对应设备说明书。

山东恒美电子科技有限公司 应用研究部