蛋白質(zhì)是由碳、氫、氧、氮及少量硫元素組成。這些元素在蛋白質(zhì)中含量都有一定比例關(guān)系,其中含碳50~55%、氫6~8%、氧20~23%、氮15~17%和硫0.3~2.5%。此外在某些蛋白質(zhì)中還含有微量的磷、鐵、鋅、銅和鉬等元素。
由于氮元素是蛋白質(zhì)區(qū)別于糖和脂肪的特征,而且絕大多數(shù)蛋白質(zhì)的氮元素含量相當接近,一般恒定在15~17%,平均值為16%左右,因此在蛋白質(zhì)的定量分析中,每測得1克氮就相當于6.25克蛋白質(zhì)。所以只要測定出生物樣品中的含氮量,再乘以6.25,就可以計算出樣品中的蛋白質(zhì)含量。
生物樣品中的含氮量可用以下反應來測定:
含氮有機物與濃硫酸共熱,被氧化成二氧化碳和水,而氮則轉(zhuǎn)變成氨,氮進一步與硫酸作用生成硫酸銨。由大分子分解成小分子的過程通常稱為”消化”。為了加速消化,通常需要加入硫酸鉀或硫酸鈉以提高消化液的沸點(290℃→400℃),加入硫酸銅作為催化劑,過氧化氫作為氧化劑,以促進反應的進行。
反應(1)(2)在凱氏燒瓶內(nèi)完成,反應(3)在凱氏蒸餾裝置中進行,其特點是將蒸汽發(fā)生器、蒸餾器及冷凝器三個部分融為一體。由于蒸汽發(fā)生器體積小,節(jié)省能源,本儀器使用方便,效果良好。
硫酸銨與濃堿作用可游離出氨,借水蒸氣將產(chǎn)生的氨蒸餾到一定濃度的硼酸溶液中,硼酸吸收
氨后使溶液中的H+濃度降低,然后用標準無機酸滴定,直至恢復溶液中原來H+濃度為止,zui后根據(jù)
所用標準酸的量計算出待測物中總氮量。
三、儀器和試劑
儀器
消化管或凱氏燒瓶、凱氏定氮蒸餾裝置、電爐、100mL 錐形瓶、100mL 量筒、表面皿、酸式滴定管、小漏斗、玻璃珠等。
試劑
1. 血清或卵清蛋白等其他含蛋白質(zhì)樣品
2. 消化液:30%過氧化氫、硫酸與水的比例為3∶2∶1,臨用時配制。
3. 催化劑:硫酸銅(CuSO4•5H2O)與硫酸鉀(K2SO4)以1:3配比研磨混合。
4. 50%氫氧化鈉溶液
5. 2%硼酸溶液
6. 標準鹽酸溶液(約0.01mol/L)
7. 混合指示劑(田氏指示劑)混合指示劑由50mL 0.1%甲烯藍乙醇溶液與200mL0.1%甲基紅乙醇溶液混合配成貯于棕色瓶中配用。這種指示劑酸性時為紫紅色,堿性時為綠色,變色范圍很窄且很靈敏。
四、實驗步驟
(一)安裝微量凱氏定氮儀
定氮儀由蒸汽發(fā)生器、反應室、冷凝管三部分組成。蒸汽發(fā)生器包括一個電爐及一個3~5升容積的燒瓶。反應室上邊有兩個小燒杯,一個供加樣,一個盛放堿液。樣品和堿液由此可直接到反應室中。反應室中心有一長玻璃管,其上端通到反應室外層,下端靠近反應室的底部。反應室下端底部有一開口,上有橡皮管和管夾。由此放出反應廢液。反應所產(chǎn)生的氮可通過反應室上端細管經(jīng)冷凝管通入收集瓶中。反應室與冷凝管之間由橡皮管相連。
安裝儀器時,將蒸汽發(fā)生器垂直地固定在鐵架臺上,用橡皮管把蒸汽發(fā)生器、反應室、冷凝管連接起來。橡皮管連接的部位應在同一水平位置。冷凝管下端與實驗臺的距離以放得下收集瓶為準。安裝完畢后,不得輕易移動,以免儀器損壞。要認真檢查整個裝置是否漏氣,以保證所測結(jié)果的準確性。