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

1 前言

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

本方案依據《GB 5009.5-2025 食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》中凱氏定氮法的全自動凱氏定氮儀法（5.2節），采用全自動凱氏定氮儀配合石墨消化爐進行測定。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，消化管直接轉移至凱氏定氮儀，由儀器自動完成蒸餾、滴定及結果計算，具有自動化程度高、結果準確、重復性好的特點，適用于大豆及其他高蛋白食品中蛋白質的批量檢測。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

HM-DN2/HM-DN3全自動凱氏定氮儀（配有滴定系統、蒸餾系統，可直接對消化管進行蒸餾滴定），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（用于樣品粉碎）

圖1 HM-DN3全自動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?），硫酸標準滴定溶液 [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規定的三級水。

試劑選擇說明：大豆蛋白質含量較高（約35%~40%），建議使用 0.1 mol/L 硫酸標準滴定溶液進行滴定。當蛋白質含量≤1 g/100g時可選用0.05 mol/L溶液。

3 實驗方法

3.1 試樣制備

取具有代表性的大豆樣品，用粉碎機粉碎，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。啟動消解程序， 420℃恒溫消解至少1h，直至消解液呈藍綠色透明狀，確保消解。

消解結束后，取下消化管冷卻至室溫。無需轉移消解液，消化管可直接用于后續蒸餾滴定。同時進行空白試驗（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

開機預熱全自動凱氏定氮儀，檢查堿液、吸收液（硼酸溶液+混合指示劑B）、滴定液（硫酸標準滴定溶液）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。

根據儀器操作說明，設置蒸餾滴定參數（如加堿量、蒸餾時間、接收液體積等）。儀器將自動加入溶液堿化蒸餾（加堿量根據消解用酸量設定，通常為酸體積的4倍）進行堿化蒸餾，釋放的氨被硼酸吸收，然后用硫酸標準滴定溶液自動滴定至終點（混合指示劑B由藍綠色變為淺灰紅色）。

儀器自動記錄滴定體積并計算蛋白質含量。分別記錄試樣消耗體積 V₁和空白消耗體積 V₀。

圖3 滴定參數設置界面及全自動凱氏定氮儀工作圖片

4 結果與討論

4.1 計算公式

試樣中蛋白質含量按下式計算（適用于全量蒸餾，即全部消解液用于蒸餾）：

式中：

X     — 試樣中蛋白質含量，單位為克每百克（g/100g）

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

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

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

0.0140 — 與1.00 mL硫酸標準滴定溶液 [c(1/2H₂SO₄)=1.000 mol/L]相當的氮的質量，單位為克每毫摩爾（g/mmol）

m     — 試樣質量，單位為克（g）

F      — 蛋白質折算系數（大豆及其制品取 6.25）

100    — 換算為每百克試樣的系數

注：全自動凱氏定氮儀內置上述計算公式，可直接讀取蛋白質含量結果。

4.2 測試結果

注1：硫酸標準滴定溶液濃度c = 0.1059mol/L；V₀：0.166mL。

注2：蛋白質折算系數 F = 6.25，結果保留三位有效數字。

圖4 檢測結果截圖

4.3 精密度

在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的差值不得超過算術平均值的 5%（因蛋白質含量>10 g/100g），符合GB 5009.5-2025標準要求。

5 方案特點與優勢

5.1 針對大豆樣品的方法優勢

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致消化不好。

消解高效：石墨消化爐溫控精準，420℃恒溫消解保證大豆中蛋白質分解。

流程簡化：消解后直接上機，無需轉移定容，減少操作步驟和人為誤差。

5.2 儀器設備優勢

石墨消化爐：加熱均勻、升溫快、耐腐蝕，可同時處理多批樣品，提高效率。

全自動凱氏定氮儀：自動化完成加堿、蒸餾、滴定、計算，結果直接讀取，數據可存儲導出，符合現代實驗室對智能化、可追溯的要求。

5.3 關鍵操作要點

樣品粉碎：必須通過20目篩，防止顆粒不均勻導致消化時間延長或消化不好。

消解終點判斷：消解液應呈藍綠色透明狀，且加熱至少1 h，確保氮釋放。

堿液添加量：加堿量應根據消解時加入的硫酸量確定。通常堿液（40% NaOH）的添加量應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堿性。

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

空白控制：空白值應穩定且低（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密封性。

滴定液濃度：定期標定硫酸標準滴定溶液，確保濃度準確；注意使用與濃度匹配的滴定管精度。

折算系數：大豆蛋白質折算系數為6.25，若檢測大豆制品（如大豆分離蛋白）應參照產品標準執行。

6 結論

本方案采用全自動凱氏定氮儀配合石墨消化爐，建立了大豆中蛋白質含量的測定方法。方法嚴格遵循GB 5009.5-2025國家標準，消解與檢測無縫銜接，操作簡便、結果準確可靠，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、加工及質量控制提供有力支持。

7 參考文獻

[1] GB 5009.5-2025 食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定[S].
[2] GB/T 601 化學試劑 標準滴定溶液的制備[S].

本文檔為通用技術方案，具體儀器操作請參考對應設備說明書。