分光光度法米醋總酸量及氨基酸氮含量測定

關鍵詞：分光光度法；米醋；氨基酸氮；美析儀器; V-1300

米醋的主要成分為醋酸，此外還有少量的其他弱酸。要測定其總酸度，我們可以用NaOH標準溶液滴定，用酚酞作指示劑，從而測得其總酸度。

對于氨基酸氮含量的測定，主要有4種方法：

（1）我們先是使-NH₂與甲醛結合，其堿性消失，破壞內鹽的存在，就可以用堿來滴定-COOH基，以間接方法測定氨基酸的量。由于米醋中氨基酸的含量比較少，所以測出的結果準確度較低，選擇性較差，滴定終點不易掌握，結果不夠理想，而且甲醛會對環境造成污染。

（2）把氨基酸中的-NH₂轉化成NH₄⁺，因NH₄⁺的酸性太弱，不能用NaOH標準溶液直接測定，所以用甲醛法進行測定NH₄⁺。甲醛與NH作用生成質子化(CH₂)₆ N₄H⁺和H⁺反應式為：         

（3）氨基酸氮的測定還可以利用Hantzsh反應原理，用乙酰丙酮—甲醛混合溶液作為氨基酸的衍生物，采用吸光度法測定食醋中氨基酸態氮的含量。

（4）電位滴定法根據氨基酸的兩性作用，加入甲醛以固定氨基的堿性，使羧基顯示出酸性，將酸度計的玻璃電極及甘汞電極（或復合電極）插入被測液中構成電池，用堿液滴定，根據酸度計指示的pH值判斷和控制滴定終點。

二、實驗原理：

1、關于總酸量的測定

醋酸為有機弱酸（Ka=1.8×10-5）, 與NaOH反應式如下：

        HAc + NaOH = NaAc + H₂O

反應產物為強堿弱酸鹽，滴定突躍在堿性范圍內，可選用酚酞等堿性范圍變化的指示劑。食用米醋中的主要成分是醋酸，其總酸度用HAc的含量來表示。

2、關于食醋中氨基酸含氮量的測定

用甲醛法測氨基酸含氮量

氨基酸具有酸、堿兩重性質，因為氨基酸含有-COOH基顯示酸性，又含有-NH₂基顯示堿性。由于這兩個基的相互作用，使氨基酸成為中性的內鹽。當加入甲醛溶液時，-NH₂與甲醛結合，其堿性消失，破壞內鹽的存在，就可用堿來滴定-COOH基，以間接方法測定氨基酸的含氮量。用堿*中和-COOH基時的PH值為8.4~9.2，可用酚酞作為指示劑，NaOH作為滴定劑。

         氨基酸態氮含量=（N×V×0.014×100%）/W

（N：NaOH標準溶液當量濃渡；V：NaOH標準溶液消耗的總量(m1)；W：樣品溶液相當樣品重量(克)；0.014：氮的毫克當量。）

用吸光度法測氨基酸含氮量

β-二酮與甲醛的混合試劑與α-氨基酸具有非常靈敏的顯色反應。根據Hantzsch反應原理，認為顯色產物為3，5-二乙酰-2，6-二甲基-1，4-二氫化吡啶羰酸衍生物，反應式如下：

三、所需儀器、試劑的計劃用量及配制方法

儀器：

1.臺秤 2.電子天平 3.錐形瓶  4.鐵架臺  5.移液管  6.燒杯  7.堿式滴定管    8.容量瓶  9.塑料試劑瓶 10.稱量瓶  11.量筒  12.酒精燈   13.V-1300型可見分光光度計

試劑：

1、NaOH溶液  0.1mol/L 用燒杯在粗天平上稱取4g固體NaOH，加入新鮮的或煮沸的除去CO₂的蒸餾水，溶解*后，轉入帶橡皮的試劑瓶中，加水稀釋至1L，充分搖勻。

2、酚酞指示劑  2g/L乙醇溶液

3、鄰苯二甲酸氫鉀（KHC₈H₄O₄）基準物質  在100—125℃干燥1h后，置于干燥器中備用。

4、食用醋酸試樣

5、中性甲醛溶液18%(1+1)

6、氨氮標準溶液：稱量105℃干燥2h的分析純硫酸銨0.0472克于100mL容量瓶中，混勻，用水稀釋成1mg/L

7、顯色劑：15mL37%甲醛和7.8 mL乙酰丙酮混合，加水至100 mL

8、緩沖溶液： pH=4.7的NaAc-HAc緩沖溶液，取NaAc83g溶于水加冰醋酸60mL稀釋至1L。

9、百里酚藍指示劑

四、實驗步驟

1、0.1 mol/LNaOH標準溶液濃度的標定

在稱量瓶中以差減法稱量KHP3份，每份0.4—0.5g,,分別倒入2—3滴酚酞指示劑，加入40—50mL蒸餾水，待試劑*溶解后，加入2—3滴酚酞指示劑，用待標定的NaOH溶液滴定至微紅色并保持半分鐘即為終點，計算NaOH溶液的濃度和各次標定結果的相對偏差。

食用米醋中總酸量的測定

用移液管移取食醋試樣20.00mL于100.0mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋、定容，搖勻。用移液管移取食醋稀釋液20.00mL于250mL錐形瓶中，加入25mL蒸餾水，2滴酚酞指示劑，用NaOH標準溶液滴定至溶液由無色變為微紅，30s不褪色即為終點，記錄消耗NaOH的體積（平行做3次，相對平均偏差應小于0.2%）。根據NaOH標準溶液的濃度和滴定時消耗的體積（V），可計算出食醋中總酸量。

3、甲醛溶液的處理

甲醛中常含有微量酸，應事先中和。其方法如下：取原瓶裝甲醛上層清液于燒杯中，加水稀釋一倍，加入2～３滴酚酞指示劑，用標準NaOH溶液滴定甲醛溶液至呈現微紅色。

4、食用米醋中氨基酸含氮量測定

用移液管取1.00ml上述實驗中的 NaOH標準溶液于100ml的容量瓶中、定容、待用。

⑴用甲醛法測定

另取20ml的待測溶液，加入2滴酚酞指示劑，用 NaOH滴加到 剛好顏色變成粉紅色30秒內顏色不變化，加入甲醛溶液10mL，再加入百里酚藍指示劑10滴，用0.001mol/L的 NaOH滴定至藍紫色，30s內不褪色為終點，記錄加入甲醛后消耗NaOH標準溶液的毫升數。

⑵用吸光度法測定

①吸收曲線的制作和測量波長的選擇

用吸量管吸取0.0mL和1.0mL氨氮標準溶液分別注入兩個50mL容量瓶中，各加入20.0mL緩沖溶液，20.0mL顯色劑，水稀釋到刻度，混勻。于100℃水浴中加熱15min，取出用冷水冷卻到室溫，移入1cm比色皿，以試劑空白為參比，在360—460nm之間，每隔5nm測一次吸光度，在坐標紙上，以波長λ為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制A與λ關系的吸收曲線，從吸收曲線上選擇測定N的適宜波長，一般選用zui大吸收波長。

②標準曲線的制作

在7個50mL的容量瓶中，用移液管分別加入0mL，0.2 mL，0.4 mL，0.6 mL，0.8 mL，1.0 mL1mg/L氨氮溶液，均加入20mL緩沖溶液，20mL顯色劑，搖勻，再用水稀釋到刻度，搖勻。于100℃水浴中加熱15min,取出用冷水冷卻到室溫。用1cm比色皿，以試劑為參比溶液，在所選擇的波長下，測量各溶液的吸光度。以含N量為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制標準曲線。

③食用米醋中氨基酸含氮量測定

用移液管準確吸取適量待測液10mL于50mL容量瓶（或比色皿）中，按標準曲線的制作步驟，加入各種試劑，測量吸光度。從標準曲線上查出和計算試液中鐵的含量（單位為μg/mL）

五、數據記錄和結果

1、鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）的稱重（每份約0.4～0.5g）

2、*溶液濃度的標定

計算公式：C_NaOH= m_KHP/M_KHP×V_NaOH×10^-3

3、食用米醋中總酸量的測定

4、食用米醋中氨基酸氮含量的測定

用甲醛法測定：

計算公式：米醋氮含量=1/10×V_NaOH×C_NaOH*M_N

用吸光度法測定：

1、吸收曲線的制作

2、標準曲線的制作及溶液含鐵量的測定

吸取待測液體積（mL）：  10.00mL        

定  容  體  積（mL）：  50mL

在曲線上查得米醋含量： 0.010 ug/mL     

計算原試液中氮的含量： 0.050 ug/mL

六、問題與討論

1、為什么稱取鄰苯二甲酸氫鉀基準物要在0.4-0.6g范圍內？能否少于0.4g或多于0.6g？為什么？

因為一般分析天平的誤差為±0.0002g，為了使測量的相對誤差在0.1%以下，式樣的質量就不可以太小，從相對誤差的計算中就可以得到試樣的質量必須在0.2g以上，所以稱取得質量在0.4g以上可以保證用分析天平的誤差在允許的范圍之內，又因為在滴定分析中，滴定管讀書常有±0.01的誤差，在一次滴定中，需要讀數兩次，因此，可能造成±0.02的誤差，所以，為了使測量時的相對誤差小于0.1%，消耗滴定劑的用量必須在20.00ml以上，以減小相對誤差，所以稱取鄰苯二甲酸氫鉀基準物質的質量在0.4—0.6g以內，可以保證本次實驗中滴定鄰苯二甲酸氫鉀所用的*標準溶液的體積即在20.00以上，又不至于太多，方便操作。

2、加入百里酚藍指示劑的量可以隨意定嗎？如果不可以，多少才比較合適？

加入百里酚藍指示劑的量不同，對滴定終點的觀察是有影響的，在上述實驗過程當中當滴入百里酚藍的量為2-3滴的時候，滴定終點的顏色是粉紅色的，而且不明顯，隨著滴數的增加，滴定終點的顏色逐漸明顯，當加了12滴左右的時候，滴定終點變成藍紫色，比較容易觀察。

3、實驗中測量出來的酸的量可否用ρ_Hac（g.L^-1）表示？

不可以，因為米醋中不僅含有醋酸，還存在其他的酸，因此測出來的酸包含有其他各種形式的酸，所以要用每升溶液中含有氫離子的量來表示。

4、酚酞指示劑由物色變成微紅色時，溶液的pH為多少？變紅的溶液在空氣中放置會變成無色的原因是什么？

酚酞指示劑由物色變成微紅色時，溶液的pH為8左右。變紅的溶液在空氣中放置會變成無色的原因是溶液也會吸收空氣中的的二氧化碳等酸性氣體，使溶液的PH下降到8以下，所以溶液又會變成無色。

5、 實驗中的甲醛的用量是否可以隨意加入？是否越多越好？

不是的，當加入的量太少時，-NH2無法充分反應，這時候測出來的值會偏小。而甲醛是致癌物質，無論是吸入蒸汽還是攝入液體都會引起中毒，對眼、皮膚和呼吸器官有強烈的刺激，所以不能用過多的甲醛。

6、參比溶液有什么作用？本實驗中的用什么做參比？

用參比溶液來調節儀器的零點，可消除由于吸收池壁及溶劑對入射光的反射和吸收帶來的誤差，并消除干擾的影響，本實驗用空白試劑，即0.0ml的氨氮溶液作為參比溶液。

7、 用吸光光度法測定的時候，溫度是否對反應速度有影響？

有影響，本反應隨著溫度的升高，反應速度加快，當把溶液放在100℃的水浴中加熱15min，即顯色*，吸光度達到zui高恒定值，當我們把溶液放在室溫下，要等一天才能顯色*，可見溫度對顯色是有影響的。

8、顯色劑的量是否可以任意加入？

不是的，本實驗顯色劑加入過少，則顯色不明顯，但如果顯色劑的量過多，又會使顯色過深，試劑難以分辨。而且在本實驗中，如果加入過多顯色劑，待測液的顏色會比任何一瓶標準試劑都深。

9、用吸光光度法和甲醛法測出來的值為什么會有那么大差別？用吸光光度法有什么好處？

因為米醋中氮含量十分少，用甲醛法測定的時候由于用*標準溶液滴定鄰苯二甲酸氫鉀基準物質的時候有誤差，而且滴定含氮量用的*濃度很低，滴定的過程中可能會與空氣中的二氧化碳反應，又增大了誤差，所以甲醛法的誤差比較大，測得的值不太準確。相對來說，吸光光度法就有較高的準確度和精密度，而且本法的操作簡便，快速，靈敏，選擇性好，更適用于米醋中氨基酸氮含量的測定。