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高温石墨消解自动定氮法分析植物果实中的全氮

返回列表 来源: 仪德 发布日期: 2021.10.11
氮元素是植物树体正常生长发育以及生产优质果实的根本,氮元素的含量直接影响植物生长健康状况和优质果实的产量,是衡量植物果实产品质量的重要指标。

测定植物果实中的全氮


目前分析测定植物中全氮的方法为传统凯氏定氮法,该方法应用于食品、土壤样品等多个领域,能够测定全氮的含量。传统凯氏定氮法虽应用比较广泛,但分析流程耗时长,消解时间约90min,蒸馏时间约10 ~20min,并且容易产生人为误差,人力与物力的消耗较大。仪器全自动化是趋势,格丹纳研发的全自动凯氏定氮仪是一款无需搭配冷却循环水机的新型检测氮含量的仪器,实现自动加酸,自动加碱,自动蒸馏,自动淋洗。

而石墨消解仪加热均匀,可以通过数字显示面板对温度进行控制,能防止样品飞溅,节省人力和时间成本。本次实验采用的格丹纳DS-360-42H高温石墨消解仪控温范围可高达415℃,满足实验室高温加热的需求。

本文使用 高温石墨消解仪对植物果实样品进行预处理,使用全自动定氮仪分析测定全氮含量,通过研究称样量、样品消解温度和消解时间、自动定氮仪的蒸馏时间等因素对全氮测定结果的影响,确定了最佳的分析测试条件及测试流程,建立了采用高温石墨消解仪消解,全自动定氮仪测定植物果实中全氮的分析测试方法。

1.实验部分

1.1仪器

DS-360-42H高温石墨消解仪(格丹纳)
全自动凯氏定氮仪(N310型号,格丹纳)

1.2标准溶液和主要试剂

盐酸标准滴定溶液:参照GB/T 601——2002《化学试剂标准滴定溶液的制备》配制。

40%氢氧化钠溶液

2%硼酸溶液

甲基红–溴甲酚绿指示液:参照GB/T 603—2002《化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备》制备溶液Ⅰ和溶液Ⅱ。

催化剂:硫酸钾–无水硫酸铜(10:1,质量比)。

浓硫酸:分析纯。

1.3实验样品

国家标准物质GBW10019(苹果)、GBW10020(柑橘)、GBW10014(圆白菜)、GBW10016(茶叶);新鲜葡萄果实(样品编号为A、B、C);苹果、柑橘、圆白菜实际样品。

1.4实验步骤

1.4.1样品加工
将新鲜植物果实样品使用蒸馏水反复清洗干净,置于GM200植物样品破碎机中进行处理并且充分混匀,置于纯净容器中待取样。

1.4.2样品消解
称取0.20g已破碎的植物果实样品置于消化管内,加2g 硫酸钾和硫酸铜混合催化剂,加10mL浓硫酸,加盖与消化管配套的回流塞,放置于高温石墨消解仪上。将高温石墨消解仪设定消解温度为400℃,共消解50min。消解完全的样品溶液呈澄清的蓝绿色,此时样品消解完全。

DS-360-42H高温石墨消解仪


1.4.3蒸馏滴定
将消解完全的样品静置冷却至室温,然后开始蒸馏,蒸馏滴定全部由自动定氮仪完成。将40%氢氧化钠溶液﹑蒸馏水﹑硼酸﹑甲基红–溴甲酚绿指示液分别加入自动定氮仪相应的装置内。打开自动定氮仪和循环冷却水,将与自动定氮仪配套的消化管安置于自动定氮仪相应的位置上。设置参数,选择常规分析,根据实际设置样品称样量(本实验称样量为0.20g),设置加入硼酸与甲基红–溴甲酚绿指示液的体积为15mL,加入氢氧化钠溶液的体积为40mL,蒸馏时间为3min,盐酸滴定液浓度为0.0257mol/L,点击确定,即开始蒸馏。接下来自动定氮仪会根据设置的参数加入相应的溶液,在消化管内蒸馏,蒸汽经过自动定氮仪内部的冷凝系统3min后蒸馏完成,仪器显示面板上会显示消耗盐酸滴定体积和含氮量,即完成了此样品的蒸馏滴定。

全自动凯氏定氮仪


2.结果与讨论

石墨消解仪加热快、保温性好,能够保证反应所需要的温度。催化剂和浓硫酸都是足够能使样品充分发生反应。在样品消解过程中,当温度较低时,消解反应不完全而导致结果偏低;当温度较高时,生成的硫酸氢铵也会分解,释放出氨而造成损失,使氮的测定值偏低。同时,与石墨消解仪配套的消化管较长,加盖防止白烟逸出的回流塞,能够有效控制反应产生的白烟在管内的回流。

方法准确度和精密度
采用高温石墨消解仪消解,自动定氮仪对标准物质GBW10019、GBW10020、GBW10014、GBW10016 进行12次分析测定,考察测量方法的精密度和准确度,测试结果列于表2。该方法的相对误差小于5%,相对标准偏差(RSD)小于5%,准确度和精密度良均优于行业标准NY/T 2419—2013规定的相关技术要求。

准确度和精密度实验


传统凯氏定氮法的分析流程繁琐、测试时间长、消耗的人力物力和时间成本较大。传统的消解方式难以精准地控制温度,样品容易在加热过程中飞溅,导致测试结果偏低。本文建立了高温石墨消解仪消解,全自动定氮法测定植物果实样品中全氮的分析测试体系,简化了分析测试流程,缩短了分析时间,提高了准确度和精密度。加盖回流塞防止了样品飞溅,有效减少了人为误差,能满足实验室快速、准确检测大批量植物果实样品中全氮的需求。

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