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1、- -马铃薯淀粉废水中蛋白质含量的测定XXX西北师范大学化学化工学院，XXXX730070摘要：测定马铃薯淀粉生产中的蛋白质含量，可对研究如何降低马铃薯淀粉生产废水中的有机物含量，减轻废水对环境的污染，实现淀粉生产废水的循环利用提供理论依据。本文建立了用凯氏定氮法测定马铃薯淀粉废水中蛋白质含量的方法，并与标准方法比照，实验证明此方法准确度高，选择性及重现性好。关键词：马铃薯；蛋白质含量；凯氏定氮法Determination of Proteinin Wastewaterof Potato StarchXXX(College of Chemistry and Chemical Engineeri
2、ng, NorthwestNormalUniversity, Lanzhou 730070, Gansu,China)Abstract：The determination of protein in potato starch wastewater provides theoretical basis on how to reduce the production of organicpollutants, abate wastewater release and recycle starch wastewater.The Kjeldahl methodwas used to optimize
3、 the conditions ofprotein content in potato starch wastewater.As pared with the standard method, theKjeldahl method is of higher accuracy, better selectivity and better reproducibility.Keywords：Potato;Protein content;Kjeldahl method1 引言1.1目前马铃薯淀粉废水中蛋白质的根本情况中国是世界马铃薯生产大国，马铃薯在我国许多地区广泛种植，马铃薯产业成为中国为数不多的，
4、具有国际竞争力的农业产业，马铃薯产业的开展已经列入当地政府农业产业化规划。马铃薯淀粉的加工是马铃薯的主导产业，特别是高品质的马铃薯淀粉的生产应用量还将大幅度提高。由于淀粉加工工艺设备日臻成熟，形成产业集中投资热点，20062021年我国每年都有二十多万吨产能建成投产。每5.56.5吨鲜马铃薯生产一吨商品淀粉，加工过程需参加0.51.5 倍的软化水洗涤淀粉，排出了大量的废水和废渣，这些工艺废水含有大量的有机物，是高污染的废水，不加处理直接排放将造成严重的环境污染1。因此，环境保护问题，严峻地摆在了我们面前。马铃薯淀粉废水主要来自两个局部。第一局部为清洗马铃薯产生的废水。这局部废水主要成分为马铃薯
5、外表的泥沙，经简单的沉淀处理后就可循环使用。第二局部为提取工段的废水，这局部废水由两个生产阶段产生：一是淀粉乳提取产生的废水，主要是马铃薯自身的含水量，即细胞液，故该废水中的蛋白质含量较高。这局部废水不能循环使用，又因回收蛋白本钱费用高，目前全部外排。二是淀粉提取产生的废水，生产过程中对水质的要求高，但用水量小，也称为工艺废水。该废水中主要含有淀粉、蛋白质等有机物2，COD(化学需氧量)、BOD生物需氧量浓度非常高。目前马铃薯淀粉企业排放的污水主要为细胞液和工艺废水。淀粉废水中蛋白质的测定，可对废水处理前后各项指标及处理本钱等各方面因素进展分析，间接反映有机物、COD浓度等提供依据。1.2有关
6、蛋白质的测定方法近年来，人们开展了许多测定蛋白质的方法1，如双缩脲法、Folin酚试剂法、改良的简易Folin酚试剂法、考马斯亮蓝法2、紫外吸收法、染料结合法、水杨酸比色法等3，但就方法的准确性、精细度以及应用程度而言，国际经典测定方法凯氏定氮法为首选4。经典的凯氏定氮法试样消化阶段必须有定氮催化剂与硫酸参与，催化剂一般用CuSO4和K2SO4。在食品中蛋白质含量测定方法中最常用最根本的方法是凯氏定氮法。在GB5009.5-86中也将其定为法定检测方法，凯氏定氮法有常量凯氏定氮法和微量凯氏定氮法，其原理是样品中含氮有机化合物与浓硫酸共热使蛋白质消化。其中氨与硫酸化合生成硫酸铵，然后加碱蒸馏放出
7、氨，氨用硼酸溶液吸收，再用盐酸标准溶液滴定，求出总氮量换算为蛋白质含量。测定的步骤为消化蒸馏吸收滴定5,6。2 实验局部2.1实验原理马铃薯淀粉废水经加硫酸、催化剂消化使蛋白质分解，其中氮元素与硫酸化合成硫酸铵。然后加碱蒸馏使氨游离，用硼酸溶液吸收后，再用盐酸或硫酸滴定，根据盐酸消耗量，再乘以一定的数值即为蛋白含量，测定的步骤为消化蒸馏吸收滴定7,8。其反响步骤如下：1.有机物中的氮在强热和CuSO4浓H2SO4作用下，硝化生成NH42SO4反响式为：2NH2(CH2)2COOH+13H2SO4 (NH4)2SO4+6CO2+12SO2+ 16H2O2.在凯氏定氮仪中与碱作用，通过蒸馏释放出N
8、H3，收集于H3BO3溶液中，反响式为：(NH4)2SO4+2NaOH 2NH3+2H2O+Na2SO42NH3+4H3BO3 (NH4)2B4O7+5H2O3. 用浓度的H2SO4或HCl标准溶液滴定，根据HCl消耗的量计算出氮的含量，然后乘以相应的换算因子，即得蛋白质的含量。(NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O(NH4)2SO4+4H3BO32.2实验试剂1、催化剂：硫酸铜(CuSO4)10克、硫酸钾K2SO4)150克。在研钵中混合磨碎配成催化剂。比例为：1:15硫酸铜：硫酸钾。硫酸钾分析纯，莱阳市双双化工XX，硫酸铜(分析纯，XX市化学试剂一厂)。2、浓硫酸含量98%，无氮)XX
9、后放置时间过长会影响消化效果，一般不要超过半年(分析纯，莱阳市新兴化工XX。3、硼酸 (H3BO3)20克溶于蒸馏水1000mL配成2的水溶液分析纯，XX化学试剂厂。4、混合指示剂：甲基红C5H15N3O2溶于乙醇配成0.1%乙醇溶液，溴甲酚绿溶于乙醇配成0.5溶液，二种溶液等体积混合，阴凉处保存(保存期3个月)，甲基红分析纯，化学试剂厂，溴甲酚绿分析纯，XX市凯XX学试剂XX。5、碱液NaOH400克溶于蒸馏水中配成1000mL的水溶液分析纯，XX市恒兴化学试剂制造XX)。6、盐酸HCl0.05mol/L标准溶液，(4.2mL盐酸注入1000mL蒸馏水中无水碳酸钠法标定)。7、马铃薯淀粉废水
10、取自渭源县海盛马铃薯淀粉厂。实验用水均为一次蒸馏水，所用试剂级别均为分析纯。2.3实验仪器1、KDN-04A蛋白质测定仪(定氮仪) (XX贝特仪电设备厂)。2、KDN-08型蛋白质氮消化器(XX贝特仪电设备厂)。3、京制00000249号电子天平赛多利斯仪器系统XX。4、其它仪器：微量酸式滴定管1个，5mL、烧杯3个，500mL、锥形瓶4个，250mL、玻璃漏斗直径8mm、优质胶管内径8mm,长50cm2-3根，内径14-15mm，长1.5-2m3根。3 结果与讨论3.1 样品的消化1. 准确量取样品2.0mL，在每个试样中参加一定量催化剂和浓硫酸。2. 将管架连同消化管插入消化器，套上排气管
11、，将消化管稍加旋转保持密封。3. 翻开自来水龙头，开足水流使抽气泵有足够吸力。4. 翻开电源开关开场消化，如果有冒泡现象，关掉电源，待气泡跌下去后再开电源开关，消化适当时间后，待消化管里试样呈蓝绿色，清澈表示消化到达要求，关掉电源进展自然冷却到室温或不烫手后，取下排污管用抹布擦干净密封圈上的液体，关自来水龙头。5. 在每个消化管里加蒸馏水到50ml刻度处摇匀，然后送蛋白质氮测定仪测试。操作完结，将消化器擦洗干净，如果消化第二批样品，按操作步骤重新开场。研究结果说明，消化时参加4克催化剂和8-10ml浓硫酸，消化45分钟可使蛋白质转为铵盐。3.2 样品中蛋白质含量的测定1. 在托架上放上锥形瓶瓶
12、中参加2%硼酸溶液25mL跟3滴混合指示剂，摇匀为灰红色，冷凝器导出管插入液面。2. 将盛有消化液的消化管消化器上消化好的加蒸馏水到50mL刻度线摇匀轻轻套上蒸馏管密封圈，按下台架，使消化管底部坐落其上，合上保护罩。3. 开碱液开关，加碱液至100mL刻度处关。4. 开蒸汽开关开场蒸馏，见锥形瓶中接收液150mL刻度处将其取下来。5. 关蒸汽开关，翻开保护罩，戴手套，将消化管取下，废液倒掉，测第二个样品时按测定步骤进展操作。6. 测定完毕，关自来水龙头，自控器开关，开水阀，气阀开关，放掉自控器里的水，如放水慢，可翻开蒸汽开关来加快放水速度，放完后关蒸汽开关。7. 关电源开关，将仪器擦洗干净，以
13、保整洁，导气管在操作中绝对不能有其它物质沾上而影响测定的准确性。8.用标准盐酸对锥形瓶内的接收液进展滴定，滴到终点时颜色由蓝色突变为红色。9. 空白试验。试验研究结果说明，用40%NaOH溶液40mL可满足中和硫酸和将硫酸铵完全转化为氨，氨蒸馏时间在15分钟，此时硼酸吸收液至150mL。3.3水样分析测定结果将马铃薯淀粉废水样品与浓硫酸、催化剂共热消化，其中氨与硫酸反响生成硫酸铵，然后加碱蒸馏放出氨，氨用硼酸溶液吸收，再用盐酸标准溶液滴定，根据以下式计算蛋白质的含量：样品中蛋白质的含量(%) =F100V1：样品消耗盐酸标准液的体积，mL；V0：试剂空白消耗盐酸标准溶液的体积，mL；c：盐酸标
14、准溶液的物质的量浓度(0.0446mol/L，无水碳酸钠法标定)0.014：盐酸标准溶液1mL相当于氮克数；w：样品的质量，g；F：氮换算为蛋白质的系数(对淀粉废水，F=6.25)。表1 淀粉废水样品的测量结果样品编号123456HCl的消耗量ml6.456.426.556.496.506.48蛋白质的含量%1.261.251.271.261.261.26相对标准偏差(%)0.50由上述实验结果可以看出，淀粉废水样品中蛋白质的平均含量为1.26%，相对标准偏差050%, 测量的精细度较好。4结论采用凯氏定氮法测定了马铃薯淀粉废水中蛋白质含量，通过消化和蒸馏将水样中蛋白质转化为NH3，用硼酸溶液
15、吸收，用酸碱滴定法测定NH3含量，然后折算成水样中总蛋白质的含量。结果说明，最正确实验条件为：催化剂中mCuSO4:mK2SO4=1:15，最正确用量为4g，浓硫酸的用量为8-10ml，消化时间为45min，40%碱液用量为50mL；蒸馏时间为15min，锥形瓶中承受液最正确量为150mL，测得马铃薯淀粉废水中蛋白质的含量为1.26%，相对标准偏差为0.5%，即凯氏定氮法是一种简便、快速、准确的测定方法。参考文献1X玉兰,李珊,X坤. 食品中蛋白质含量测定方法的改良和应用J.XX医学院学报,1999, (2):123-124.2 水和废水监测分析方法指南编委会主编 水和废水监测分析方法指南上册
16、M, 中国环境科学 1990年.3黄晓东. 降低凯氏定氮法操作误差的一些途径J.XX工业学报,1995,(1):35-36.4X龙翔,X庭芳,李令媛. 生化实验方法和技术M.: 高等教育,1981:164-169.5陆晓滨,李敬龙,董见磊. 提高凯氏定氮法蛋白质测定速度的研究J.中国调味品,2003, (1):37-39.6 王雅. 蛋白质测定实验的研究J 实验室研究与探索, 2005, 24(4): 58-59.7蔡武成，袁厚积. 生物物质常用化学分析法M.:化学工业,1982:93-99.8 李宁. 几种蛋白质测定方法的比较J.XX农业大学学报, 2006,(2):132-134.致 谢本
17、论文是在导师杜新贞教授的耐心指导下顺利完成的。他渊博的知识、独到精辟的学术思想、严谨的治学态度、一丝不苟的敬业精神和真诚宽容的待人态度都使我深受感动，受益匪浅。以及对我的谆谆教导，使我在毕业论文的完成过程中获益颇多，对我以后从事工作有很大启发。在即将离开校园走向工作岗位之际，向杜教师表示我诚挚的谢意！在实验过程中薛林科师兄给予了我许多指导和帮助，在此我表示最真诚的感谢。另外，实验室的师兄师姐也给予了我很多支持和帮助，在他们的帮助和鼓励下，我顺利的完成了论文，在此对他们一并表示感谢！最后，感谢所有关心、支持和帮助我顺利完成学业的教师、同学和朋友，他们浓厚的学习气氛和互相帮助的良好风气感染了我，帮助我不断成长，使我可以顺利完成学业！. 优选-
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