专利名称：一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法
技术领域：
本发明涉及氮含量的分析测定技术领域，尤其涉及一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法。
背景技术：
植物及植物制品中的水溶性氮，包括非蛋白质氮和蛋白质氮。其中水溶性蛋白质或水溶性非蛋白质氮中的氨基酸与还原性糖组分容易发生Maillard(美拉德，又称麦拉德、梅拉德、梅纳或羰胺)反应，产生棕黑色的大分子物质类黑精，同时还会产生成百上千个不同气味的中间体分子，包括还原酮、醛和杂环化合物等，这些物质为食品提供了宜人可口的风味和诱人的色泽，因此，水溶性氮的含量对植物及植物制品的品质有着重要的影响。 例如，在烟草中，水溶性蛋白质容易在卷烟燃吸或烟叶陈化过程中与糖等发生Maillard反应，产生香味物质，这些物质对烟气的贡献较大；而且水溶性蛋白质在燃烧过程中裂解产生不良气味的情况较弱，所以整体而言水溶性含氮成分对烟气品质的正面贡献较大，它与烟气的劲头和香气的丰满度、厚实度有密切的关系，因此建立一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法具有十分重要的意义。
对于氮含量的测定，通常的方法是将含氮化合物消解，得到得硝酸盐被定量还原为亚硝酸盐，利用亚硝酸盐与磺胺和N-萘基乙二胺盐酸盐反应显色的性质，采用分光光度法测定其中的氮含量。如邹琳等采用流动注射分析仪测定了水中的总氮和总磷的含量(邹琳，周圣东，陈卫.高压消解\流动注射光度法同时测定水中总氮与总磷.中国给水排水， 2009,25(22) :93 97.)，其过程为在110°C条件下，将水样通过碱性过硫酸钾和硫酸两次消解，得到的消解产物分别进入流动注射分析仪中的总氮、总磷分析系统，得到水样中总氮、总磷的含量。在总氮分析系统中，消解产物通过一个镀铜的镉圈后，硝酸根被定量还原为亚硝酸根，在酸性条件下，亚硝酸根与磺胺、N-萘基乙二胺盐酸盐在45°C恒温条件下反应生成紫红色物质，其最佳吸收波长为550nm，采用分光光度法对得到的紫红色物质进行测定，得到水中的总氮含量。
这种高压消解对无机氮具有较好的消解效果，但是对于植物碱、氨基酸、水溶性蛋白质氮等水溶性氮类化合物，如烟碱、茶碱、缬氨酸等来说，由于其结构较为复杂，采用高压消解时存在消解不完全、不彻底的现象，从而造成对水溶性氮测定的回收率低，得到的测量结果不准确。对于植物及植物样品来说，其中的水溶性氮主要为植物碱、氨基酸、水溶性蛋白质氮类，而且植物及植物制品中还含有还原性成分，如糖类，这些还原性成分会与氧化剂反应，从而影响对含氮组分的消解，采用上述方法对其中的水溶性氮测定时，得到的消解产物不够完全和彻底，导致测定结果不准确。发明内容
本发明的目的在于提供一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法，本发明提供的方法对水溶性氮的测定具有较高的回收率，得到测定结果准确。
本发明提供一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法，包括以下步骤
a)提取植物及植物制品中的水溶性氮，得到含有水溶性氮的待测试样；
b)在加热条件下，向所述待测试样中加入过硫酸钾，得到混合溶液；
c)将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物；
d)检测所述消解产物，得到紫外光谱数据；
e)根据所述紫外光谱数据和预定的标准曲线，得到植物及植物制品中水溶性氮含量。
优选的，所述紫外催化为在非硫酸酸性环境中进行紫外催化。
优选的，所述紫外催化的温度为90°C 110°C。
优选的，所述高温加热的温度为95°C 150°C。
优选的，所述高温加热为加压高温加热。
优选的，所述加压高温加热的压力为5Psi 8Psi。
优选的，所述加压高温加热的压力为5. 5Psi 7. 5Psi。
优选的，所述步骤b)中的加热温度为90°C 110°C。
优选的，所述步骤a)具体为
向所述植物及植物制品中加入水，得到混合物；
过滤所述混合物，得到含有水溶性氮的待测试样。
优选的，所述步骤b)前还包括
向所述待测试样中加入过氧化氢，氧化所述待测试样中的还原性组分；
和/或向所述待测试样中加入活性炭，除去所述待测试样中的无机色素；
和/或向所述待测试样中加入乙二胺四乙酸二钠，除去所述待测试样中的金属离子。
本发明提供一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法，包括以下步骤提取植物及植物制品中的水溶性氮，得到含有水溶性氮的待测试样；在加热条件下，向所述待测试样中加入过硫酸钾，得到混合溶液；将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物；检测所述消解产物，得到紫外光谱数据；根据所述紫外光谱数据和预定的标准曲线，得到植物及植物制品中水溶性氮含量。在本发明提供的方法中，过硫酸钾在加热条件下释放出活性氧原子
，得到的活性氧原子
会首先对植物及植物制品进行初步消解，然后在紫外催化条件下，部分活性氧原子
在紫外催化条件下与水反应生成自由基， 该自由基使样品中水溶性氮组分得到消解；接着，活性氧原子
在高温条件下对植物及植物制品进行进一步消解，最终使各类水溶性氮组分消解完全。本发明提供的方法在对植物及植物制品中的水溶性氮组分消解的同时也消解了其中的还原性成分，使其失去了还原作用，消除了对水溶性氮组分消解的干扰，得到的消解结果具有良好的均一性，提高了对植物及植物制品中水溶性氮含量测定的回收率，得到的测定结果准确。另外，本发明提供的测定方法具有良好的稳定性和重复性。
实验结果表明，本发明提供的方法对植物及植物制品中烟碱测定的回收率为 98. 8% 100. 9%，对茶碱测定的回收率达到100. 8%，对缬氨酸测定的回收率为93. 7% 101.4%，得到的结果准确。另外，本发明提供的方法采用连续消解的方式，操作简单、省时， 步骤简便，且消解条件温和，本发明提供的方法批量处理样品能力较强，处理周期较短，大大提高了检测效率。
图1为本发明实施例1得到的紫外光谱图2为本发明实施例1得到的非线性二级标准曲线；
图3为本发明实施例1得到的线性标准曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法，包括以下步骤
a)提取植物及植物制品中的水溶性氮，得到含有水溶性氮的待测试样；
b)在加热条件下，向所述待测试样中加入过硫酸钾，得到混合溶液；
c)将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物；
d)检测所述消解产物，得到紫外光谱数据；
e)根据所述紫外光谱数据和预定的标准曲线，得到植物及植物制品中水溶性氮含量。
为了便于对植物及植物制品中水溶性氮含量的测定，本发明优选对得到的植物及植物制品进行前处理，具体包括以下步骤
将植物及植物制品烘干、粉碎，得到植物及植物制品粉末。所述烘干温度优选为 250C 40°C，更优选为280C 38°C，最优选为30°C 35°C，所述植物及植物制品粉末的粒度优选为60目 120目，更优选为65目 110目，最优选为80目 100目。
得到植物及植物制品粉末后，获得所述植物及植物制品粉末的干重，所述植物及植物制品粉末的干重优选按照以下方法获得
测定所述植物及植物制品粉末中的水分含量，用称量得到的植物及植物制品粉末的质量扣除得到的植物及植物制品粉末中的水分含量，得到所述植物及植物制品粉末的干重。本发明优选采用烘箱法测定所述植物及植物制品粉末中的水分含量，对所述烘箱法没有特殊限制。植物及植物制品粉末的质量根据测定结果的精确度而定，本发明中，测定结果的准确度优选为0. OOOlg 0. Olg,更优选为0. OOlg 0. Olgo
得到植物及植物制品粉末的干重后，本发明提取植物及植物制品粉末中的水溶性氮，得到含有水溶性氮的待测试样。
在本发明中，优选向植物及植物制品粉末中加入水，过滤得到的混合溶液，得到滤液，即为含有水溶性氮的待测试样。所述水的体积与植物及植物制品粉末的质量比优选为 (25 100) mL: (0. 3 1. 0) g，更优选为 00 80)mL (0.5 0.8)g。
为了减小植物及植物制品中还原性组分对其中水溶性氮含量测定的干扰，本发明在对所述待测试样进行消解前优选氧化所述待测试样中的还原性组分。本发明中所述植物及植物制品中主要的还原组分为糖类化合物，优选当所述待测样品中总糖含量> 15%时， 更优选>20%时，优选向所述待测样品中加入过氧化氢，氧化所述待测试样中的还原性组分。所述过氧化氢与待测样品中的还原性组分进行氧化还原反应，使其失去还原作用，所述过氧化氢的质量浓度优选为3% 50%，更优选为10% 30%，本发明对所述氧化还原反应中原料的配比，反应条件等没有特殊限制，为本领域技术人员熟知的还原性物质与过氧化氢之间的氧化还原反应。
为了减小杂质对水溶性氮测定的干扰，本发明在对所述待测试样进行消解前优选除去所述待测试样中的杂质，得到含有水溶性氮的待测试样。如所述待测试样中含有无机色素时，可以采用以下方法处理优选向所述滤液中加入活性炭，过滤得到的混合溶液，除去其中的无机色素；所述待测试样中含有金属离子时，可以采用以下方法处理优选向所述滤液中加入乙二胺四乙酸二钠溶液，过滤得到的混合溶液，除去其中的金属离子，所述乙二胺四乙酸二钠溶液的浓度优选为0. lg/L 5g/L，更优选为0. 2g/L 3g/L，最优选为 0. 8g/L 2g/L ；所述待测试样中含有无机色素和金属离子时，可以先用上述方法除去无机色素再除去金属离子，也可以先用上述方法除去金属离子再除去无机色素。
得到含有水溶性氮的待测试样后，本发明在加热条件下，向所述待测试样中加入过硫酸钾，得到混合溶液。所述过硫酸钾在加热条件下释放出活性氧原子
，得到的活性氧原子
会对待测试样中的水溶性氮进行消解，得到消解产物。所述过硫酸钾与所述植物及植物制品干重的质量比优选为1 (1 20)，更优选为1 O 15)，最优选为 1 (3 10)；优选向待测试样中加入过硫酸钾溶液，所述过硫酸钾溶液的摩尔浓度优选为 0. lmol/L lmol/L，更优选为 0. 15mol/L 0. 8mol/L,最优选为 0. 25mol/L 0. 5mol/L ； 所述加热温度优选为90°C 110°C，更优选为95°C 105°C。
得到混合溶液后，本发明将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物；
首先将所述混合溶液进行紫外催化，得到紫外催化的消解产物。在紫外催化过程中，上述得到的部分活性氧原子
在紫外催化的条件下与水反应，优选在紫外灯照射条件下，生成自由基，所述自由基可对待测试样中各类有机氮等还原性组分进行消解，得到紫外催化的消解产物。所述紫外催化优选在非硫酸酸性环境中进行紫外催化，更优选为在盐酸酸性环境中进行紫外催化；所述紫外催化的温度优选为90°C 110°C，更优选为95°C 105 "C。
得到紫外催化的消解产物后，本发明将所述紫外催化的消解产物继续进行高温加热，得到所述待测试样的消解产物。在高温加热过程中，上述得到的活性氧原子
在高温条件下对所述紫外催化的消解产物进行更进一步的消解，得到所述待测样品的消解产物。所述高温加热的温度优选为95°C 150°C，更优选为110°C 140°C，最优选为120°C 130°C ；所述高温加热优选为加压高温加热，所述加压高温加热的压力优选为5Psi 8I^i， 更优选为5. 5Psi 7. 5Psi。
得到所述待测试样的消解产物后，检测所述消解产物，本发明优选采用紫外分光光度法检测所述消解产物，得到所述消解产物的紫外光谱数据。首先将得到的消解产物还原，得到亚硝酸盐，然后将所述亚硝酸盐优选与磺胺和Ν-α-萘基)乙二胺二盐酸盐反应， 得到紫红色产物，采用紫外分光光度法测定得到的紫红色产物，得到所述消解产物的紫外光谱数据。优选用镉将得到的消解产物还原，得到亚硝酸盐；所述磺胺的浓度优选为Ig/ L 50g/L，更优选为10g/L 40g/L，最优选为20g/L 30g/L ；所述N-萘基乙二胺盐酸盐的浓度优选为0. lg/L 10g/L,更优选为0. 5g/L 8g/L，最优选为lg/L 5g/L ；所述测定波长优选为520nm 560nm，更优选为530nm 550nm，最优选为5;35nm M5nm。
根据上述技术方案得到的紫外光谱数据和预定的标准曲线，即可得到植物及植物制品中水溶性氮含量。
在本发明中，所述标准曲线优选按照以下方法获得
配制系列浓度的标准溶液；
在加热条件下，向所述标准溶液中加入过硫酸钾，得到混合溶液；
将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物；
检测所述消解产物，得到系列浓度标准溶液的紫外光谱数据；
根据所述紫外光谱数据绘制标准曲线。
本发明中所述标准溶液优选为硝酸钠水溶液，采用国家标准物质研究中心的硝酸盐氮标准，配制系列浓度的标准溶液。首先，配制标准物质的储备液，将得到的储备液稀释至标准溶液的浓度。所述标准溶液的质量浓度优选为0. 001% 10%，更优选为0. 01% 5%，最优选为0. ；优选用水将标准物质储备液稀释到标准溶液的浓度。
得到系列浓度的标准溶液后，本发明在加热条件下，向所述标准溶液中加入过硫酸钾，得到混合溶液。所述过硫酸钾在加热条件下释放出活性氧原子
，得到的活性氧原子
会对所述标准溶液进行消解，得到消解产物。所述过硫酸钾与所述标准溶液中标准物质的质量比优选为1 (1 20)，更优选为1 O 15)，最优选为1 (3 10);优选向所述标准溶液中加入过硫酸钾溶液，所述过硫酸钾溶液的摩尔浓度优选为0. lmol/L lmol/L，更优选为0. 15mol/L 0. 8mol/L,最优选为0. 25mol/L 0. 5mol/L ；所述加热温度优选为90°C 110°C，更优选为95°C 105°C。
得到混合溶液后，将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物。 所述紫外催化和高温加热过程与上述技术方案中的紫外催化和高温加热过程相同。
按照上述技术方案中的紫外催化和高温加热过程，得到消解产物后，检测所述消解产物，得到系列浓度标准溶液的紫外光谱数据。所述检测过程与上述技术方案中的检测过程相同。
根据上述技术方案中的检测过程，得到系列浓度标准溶液的紫外光谱数据后，根据所述紫外光谱数据及其对应的浓度绘制标准曲线，所述标准曲线优选为非线性二级标准曲线或线性标准曲线。
根据上述技术方案得到的植物及植物制品消解产物的紫外光谱数据和标准曲线， 经过计算得到植物及植物制品中水溶性氮的质量，再将所述水溶性氮的质量除以上述植物及植物制品的干重，得到植物及植物制品中水溶性氮含量。
本发明中，对植物及植物制品含有的水溶性氮中的烟碱、茶碱和缬氨酸进行了测定，结果表明，本发明提供的方法对烟碱、茶碱和缬氨酸测定的回收率较高，测定结果准确。
烟碱，俗称尼古丁，是一种存在于茄科植物中的生物碱，具有式(I)结构
权利要求
1.一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法，包括以下步骤a)提取植物及植物制品中的水溶性氮，得到含有水溶性氮的待测试样；b)在加热条件下，向所述待测试样中加入过硫酸钾，得到混合溶液；c)将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物；d)检测所述消解产物，得到紫外光谱数据；e)根据所述紫外光谱数据和预定的标准曲线，得到植物及植物制品中水溶性氮含量。
2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述紫外催化为在非硫酸酸性环境中进行紫外催化。
3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述紫外催化的温度为90°C 110°C。
4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述高温加热的温度为95°C 150°C。
5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述高温加热为加压高温加热。
6.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述加压高温加热的压力为5Psi SI3Si。
7.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述加压高温加热的压力为 5. 5Psi 7. 5Psi。
8.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述步骤b)中的加热温度为90°C 110°C。
9.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述步骤a)具体为向植物及植物制品中加入水，得到混合物；过滤所述混合物，得到含有水溶性氮的待测试样。
10.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述步骤b)前还包括向所述待测试样中加入过氧化氢，氧化所述待测试样中的还原性组分；和/或向所述待测试样中加入活性炭，除去所述待测试样中的无机色素；和/或向所述待测试样中加入乙二胺四乙酸二钠，除去所述待测试样中的金属离子。
全文摘要
本发明提供一种植物及植物制品中水溶性氮含量的测定方法，包括以下步骤提取植物及植物制品中的水溶性氮，得到含有水溶性氮的待测试样；在加热条件下，向所述待测试样中加入过硫酸钾，得到混合溶液；将所述混合溶液依次进行紫外催化和高温加热，得到消解产物；检测所述消解产物，得到紫外光谱数据；根据所述紫外光谱数据和预定的标准曲线，得到植物及植物制品中水溶性氮含量。本发明提供的方法能够更加完全和彻底的消解植物及植物制品中的水溶性氮，在消解水溶性氮的同时也消解了其中的还原性组分，使其失去还原作用，减少了对水溶性氮组分消解的干扰，从而提高了消解结果的均一性，提高了对水溶性氮测定的回收率，提高了测定结果的准确性。
文档编号G01N21/33GK102519902SQ201110460149
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者孔浩辉, 程志颖 申请人:广东中烟工业有限责任公司