范桂芝
云南省昭通市畜牧兽医技术推广站,云南昭通 657000
蛋白质是动物新陈代谢、生长繁殖等生理活动必不可少的一种营养物质,是动物重要的营养源之一,对于体组织、器官和细胞的形成、修补、增生,胎儿的形成,以及酶类和激素功能的实现都是不可缺少的;其作用是其他营养物质不可替代的;其成本占饲料成本的45%左右。粗蛋白是饲料营养成分中的一个主要营养指标,也是评价饲料营养价值的重要指标之一,是饲料中含氮物质的总称,包括纯蛋白质和氨化物(非蛋白质含氮物质,如氨基酸、尿素等)。因此,饲料粗蛋白测定在饲料检测中占据了非常重要的位置。目前生产中常用的检测饲料粗蛋白的方法有国标法、凯氏定氮法、强碱直接蒸馏法、双氧水法、双缩脲法等。其中,在使用国标法测定饲料粗蛋白时,由于操作方法和实验仪器的原因,样本经消化、蒸馏、滴定诸道工序,易产生误差。本文以GB/T6432-1994为准,总结在多年的饲料粗蛋白检测操作实践中积累的经验,参阅相关资料,提出了饲料粗蛋白测定应注意的四个关键环节,供大家参考。
饲料粗蛋白测定的称样与其他项目测定称样有所不同,其他项目测定可直接称样,而粗蛋白测定的称样由于凯氏定氮管(即消化管)较长,只能采取减量称样法。
即首先要在天平托盘上放一称样皿,再将需要取的样品放入称样皿中,然后将天平除零后采用减量法取样。
为保证称样准确,在取样过程中要注意细节。例如,取出样品时应该让样品紧贴样品勺,避免取出的样品洒落。每称完一个样品后,都应该用定量滤纸擦拭干净取样勺,以免影响下一个样品取样。
取样时应使用干燥的消化管,潮湿的消化管容易弄潮取样勺,既可能带出刚放入的样品,又可能影响下一次样品取样,导致取样不准确。另外,取样时最好使用比较轻巧的长把取样勺将样品直接送到消化管底部。最后,取出的样品放入消化管时,尽可能不沾管壁,以免造成样品消化不完全。
试样的用量可根据具体情况而定,标准中规定为0.5~1.0 g。该用量是针对浓缩料、配合饲料、鱼粉、豆粕等蛋白含量较高的样品而定的,但对于蛋白含量比较低的样品,如稻谷、玉米等可适当增加到2~3 g,否则,滴定时盐酸的消耗量只有1~2 mL,会增加读数和测定的误差。
样品消化前需加入硫酸铜-硫酸钾(或硫酸钠)混合催化剂,其目的是提高消化温度。除硫酸铜外,常用的催化剂还有汞、氧化汞、硒粉、还原铁或上述物质的混合物。催化剂的选择要根据样品的特性而定,对于一般的配合饲料样品、浓缩饲料样品等的消化,用硫酸铜作催化剂(在蒸馏氨时可作为碱性反应的指示剂),使用强热源即可;对于难消化物质的样品,硫酸铜催化效果不如汞,测得粗蛋白质含量偏低;对于富含脂肪或消化过程中易发泡的样品,可在消化前添加少量氧化剂,如过氧化氢。添加氧化剂可帮助有机质消化,一般不用高锰酸钾和次氯酸作氧化剂,因为氧化性较强的氧化剂会使氨氧化为氮气而损失。
混合催化剂的用量稍多一点不影响检测结果,但若过多(即硫酸钾的用量过大),会导致消化温度太高。这样,在消化过程中,随着硫酸的分解和水分的蒸发,硫酸钾的浓度将逐渐增大,会加速有机物的分解,生成的硫酸铵会分解出氨而使测定结果偏低。另外,消化液加水后,样液容易凝结成固体,蒸馏时需较长时间溶解,稍不注意,蒸馏不彻底会导致检测结果偏低。
硫酸的用量,要根据样品的取样量来确定,如果取2~3 g样,则需25 mL硫酸。对于含盐量高的样品,如某些劣质鱼粉、肉骨粉之类,需相应增加硫酸用量,因为NaCl+H2SO4→HCl↑,加热后HCl会挥发。
样品与催化剂混匀后再加入纯硫酸,加硫酸的同时应不断摇晃消化管底部,尽量使样品、催化剂和硫酸充分混溶,以免消化时烧焦未溶样品而影响检测结果。
样液消化时按国标GB/T6432-1994仲裁法要求是开始使用小火,待泡沫消失、样液焦化后再升温至380~410℃。但笔者通过反复试验发现,小火同样会使样液膨胀沾于消化管壁,因为温度低,形成的蒸汽回流不足以使沾于管壁的样液回流到管底,即使手工振摇消化管也很难将管壁上的样液全部回流到管底,而且这种逐步升温的方法需要时间较长,待样液变蓝绿色需要2~3 h。而使用国标GB/T6432-1994推荐法,一次性设置温度至420℃,只需半小时左右即可使样液变蓝绿色,而且样液回流较彻底,偶有个别发生沾壁,手工回流大多能办到。但如果样品用量大,硫酸用量相应增加,样液就多,消化时则需要适当控制温度。通过反复的试验比对发现,一次性设置温度至400℃左右的方法对检测结果并无影响。
在此需特别提醒,无论采用何种方法消化样液,手工回流时必须注意安全,不能剧烈摇晃,更不能用水冲洗管壁(切忌);摇晃时要将管口朝向无人处,以免烫伤自己或他人。如出现固体物无法回流的,该样品必须重做,否则将会因消化不彻底而不同程度影响检测结果。
蒸馏是将硫酸消化过的样液加入足够的强碱,在加热的情况下生成氨气,同时用足够的硼酸将氨气吸收的过程。蒸馏过程的操作较复杂,特别对于初学者来说应特别注意以下几点。
在空蒸前必需先打开冷凝水。空蒸是用空消化管先蒸馏10 min,目的是清洗管路和检查蒸馏器各管路是否密闭及蒸馏功能是否正常,特别要注意蒸馏管接口是否紧密,否则产生的氨气逸出将直接影响检测结果。必要时需进行蒸馏步骤的检验,即准确称取0.2 g硫酸铵代替试样,按蒸馏样液时的步骤进行操作,测得硫酸铵含氮量应为21.19%±0.20%,否则应检查加碱、蒸馏和滴定各步骤是否正确。
检查空蒸正常后,打开排废液阀才能插接盛有样液的蒸馏管,否则会发生回吸现象,管内气压会将大量样液压入废液管内,导致该样品检测彻底失败。开始蒸馏的同时必须关闭排废液阀,否则氨气会从废液管逸出,直接影响检测结果。
蒸馏时电流应稳定在4~5 A,如距此范围不大,通过锅炉加水阀调整即可。
如电流过高,会使样液上冲喷入其他管道,造成样液损失而影响检测结果。可在蒸馏的同时打开锅炉排水阀,待电流降至4~5 A后,关闭锅炉排水阀,再通过锅炉加水阀调整电流至4~5 A。
如电流过低,会导致蒸馏不彻底而影响检测结果。可在蒸馏的同时关闭锅炉电源开关,观察锅炉进水后再打开锅炉开关,然后通过锅炉加水阀调整电流至4~5 A。
滴定是饲料粗蛋白测定操作的最后一步,影响滴定结果的因素主要有以下几个方面。
标准滴定液标定的准确性直接影响检测结果,因此滴定液标定必须严格按照国标要求进行。在基准称量准确的基础上,滴定时为减少滴定误差,8个平行样加热前颜色应一致,加热后盐酸消耗最好不超过一滴。
滴定读数的准确度也直接影响检测结果的准确度。滴定时读数不准、误读、滴定液洒漏或滴定管中有气泡都将不同程度地影响检测结果。因此滴定前要排出滴定管中所有气泡,并把握好活塞松紧度,防止滴定液洒漏。
实验室工作是一项科学严谨、耐心细致的工作,一个样品,要得到准确的检测结果,从样品采集、粉碎磨样到最后结果计算都需要处处小心、时时注意。实验室任何项目及指标的测定都有其关键环节,饲料粗蛋白检测也是如此,关键是需要操作者在检测操作实践中一丝不苟、用心体会、认真把握、力求精益求精。只有通过不断的归纳总结,才能逐步提高自身的检测操作技能和工作效率。