《甘蔗品質(zhì)的分析方法 第9部分總氮含量的測(cè)定》編制說(shuō)明

廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》（征求意見稿）編制說(shuō)明一、項(xiàng)目來(lái)源根據(jù)《廣西壯族自治區(qū)市場(chǎng)監(jiān)督管理局關(guān)于下達(dá)2020年第二批廣西地方標(biāo)準(zhǔn)制訂項(xiàng)目計(jì)劃的通知》(桂市監(jiān)函﹝2020﹞1832號(hào))精神，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院提出，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測(cè)技術(shù)研究所、廣西標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測(cè)測(cè)試中心（南寧）、廣西大學(xué)、廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院共同起草廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》（項(xiàng)目編號(hào)：2020-02183）。二、項(xiàng)目背景及目的意義隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)食糖需求不斷加大、質(zhì)量要求也同步提高，其中食糖的主要來(lái)源之一為甘蔗制糖業(yè)。而目前廣西作為全國(guó)最大的甘蔗種植區(qū)域，蔗糖產(chǎn)量與其他蔗糖產(chǎn)區(qū)相比，占全國(guó)蔗糖產(chǎn)量比重最大。自1994年以來(lái)，廣西的白砂糖產(chǎn)量均居全國(guó)首位，產(chǎn)量維持在全國(guó)總產(chǎn)量的60%以上。2014年自治區(qū)黨委和政府提出了建設(shè)甘蔗“雙高”基地的重大決策，并在全區(qū)范圍內(nèi)推動(dòng)了以“規(guī)?；?、良種化、機(jī)械化和水利化”為核心內(nèi)容的500萬(wàn)畝“雙高”基地建設(shè)；2016年提出“糖業(yè)二次創(chuàng)業(yè)”重振“甜蜜產(chǎn)業(yè)”的號(hào)召，把未來(lái)廣西制糖產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)放在甘蔗種植、加工制造與綜合利用、市場(chǎng)與服務(wù)體系三大板塊上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年廣西種植甘蔗面積為110.06萬(wàn)平方千米，產(chǎn)蔗量7478萬(wàn)噸，產(chǎn)糖量791.5萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)14%，占全國(guó)總產(chǎn)量60.61%，蔗農(nóng)種蔗總收入為350億元；近年來(lái)，糖料蔗種植面積約1230萬(wàn)畝，糖產(chǎn)量約616萬(wàn)噸，占全國(guó)食糖總量的60%以上，綜合產(chǎn)值近800億，涉及蔗農(nóng)2000萬(wàn)人。區(qū)內(nèi)50多個(gè)縣（市、區(qū)）財(cái)政收入主要來(lái)源于糖業(yè)，涉糖稅收占財(cái)政收入30%～70%。全區(qū)31個(gè)糖業(yè)集團(tuán)擁有糖廠104家，日均榨糖能力67萬(wàn)噸，平均單廠日榨能力6400噸，為全國(guó)平均數(shù)的兩倍；綜合利用量41%，處于全國(guó)領(lǐng)先水平。甘蔗是制糖工業(yè)的主要原料，從國(guó)民經(jīng)濟(jì)意義上來(lái)看，不單要求高產(chǎn)量，同時(shí)還要求有高品質(zhì)。在制糖生產(chǎn)中甘蔗成分的變化影響甘蔗制糖過(guò)程。在日常分析里，除分析甘蔗纖維分、蔗糖分、還原糖分、蔗汁重力純度外，還需分析蔗汁中硫酸鹽含量、氯化物含量、可溶性二氧化硅含量、膠體含量和總氮含量等。蔗汁中各種含氮物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)氮，氨基態(tài)氮，其他有機(jī)態(tài)氮，少量銨態(tài)氮和微量硝態(tài)氮等。蔗汁中含氮物質(zhì)的成分及含量，可作為判斷原料及制品質(zhì)量極有價(jià)值的一項(xiàng)指標(biāo)。其中蛋白質(zhì)態(tài)氮在糖汁清凈過(guò)程中變性凝固，同時(shí)帶走懸浮粒子和部分膠體，有利于糖汁的清凈，是無(wú)害氮。酰胺態(tài)氮在糖汁加熱蒸發(fā)時(shí)會(huì)分解析出氨，進(jìn)而生成氨基酸使堿度下降，其生成的可溶性鹽不能用通常的方法除去。酰胺態(tài)氮、氨基態(tài)氮、有機(jī)態(tài)氮、液態(tài)氮和硝態(tài)氮是清凈時(shí)不能除去的成蜜物質(zhì)，會(huì)引起廢蜜產(chǎn)量增加，統(tǒng)稱為有害氮。為評(píng)價(jià)原料及制品的品質(zhì)，通常需要測(cè)定蔗汁中總氮含量。因此，甘蔗糖廠在開榨前，必須先由各個(gè)蔗區(qū)采樣進(jìn)行品質(zhì)分析，需要測(cè)定蔗汁中總氮含量，以便為澄清、煮糖的操作和工藝條件的制定提供依據(jù)，以保證糖廠獲得優(yōu)質(zhì)原料蔗及糖制品，提高糖廠的經(jīng)濟(jì)效益。甘蔗蔗汁中總氮含量通常以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。目前對(duì)蔗汁總氮含量的測(cè)定及計(jì)算表示沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，以致在蔗汁品質(zhì)判定及制糖工藝優(yōu)化上沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn)可依。通過(guò)制定廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》，以標(biāo)準(zhǔn)為抓手，統(tǒng)一規(guī)范蔗汁總氮測(cè)定的原理、試劑、儀器設(shè)備、測(cè)定步驟、計(jì)算及結(jié)果表示、精密度等內(nèi)容要求，用標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化將更好指導(dǎo)制糖企業(yè)開展甘蔗蔗汁總氮測(cè)定，確保蔗汁總氮測(cè)定數(shù)據(jù)科學(xué)、精確，對(duì)制糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及促進(jìn)甘蔗科學(xué)研究和甘蔗工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。三、項(xiàng)目編制過(guò)程（一）成立標(biāo)準(zhǔn)編制工作組廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》項(xiàng)目任務(wù)下達(dá)后，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測(cè)技術(shù)研究所牽頭組織成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，制定了標(biāo)準(zhǔn)編寫方案，明確任務(wù)職責(zé)，確定工作技術(shù)路線，開展標(biāo)準(zhǔn)研制工作，具體由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測(cè)技術(shù)研究所、廣西標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測(cè)測(cè)試中心（南寧）、廣西大學(xué)、廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院相關(guān)人員配合。（二）收集整理文獻(xiàn)資料標(biāo)準(zhǔn)編制工作組收集了國(guó)內(nèi)有關(guān)總氮含量的測(cè)定的相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)資料。主要有：GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T10499糖料甘蔗試驗(yàn)方法GB/T35988甘蔗和蔗渣的蔗糖分、錘度及纖維分測(cè)定濕式分解法DB45/T450甘蔗和蔗渣的蔗糖分、錘度及纖維分測(cè)定濕式分解法DB45/T2206.1甘蔗品質(zhì)的分析方法第1部分：樣品的采集和預(yù)處理DB45/T2206.2甘蔗品質(zhì)的分析方法第2部分：還原糖分的測(cè)定（蘭—艾農(nóng)恒容法）DB45/T2206.3甘蔗品質(zhì)的分析方法第3部分：自然磷酸值的測(cè)定（三）研討確定標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編制工作組在對(duì)收集的資料進(jìn)行整理研究之后，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組召開了標(biāo)準(zhǔn)編制會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵性內(nèi)容進(jìn)行了初步探討。經(jīng)過(guò)研究，標(biāo)準(zhǔn)的主體內(nèi)容確定為總氮含量測(cè)定的術(shù)語(yǔ)和定義、原理、試劑、儀器設(shè)備、測(cè)定步驟、計(jì)算及結(jié)果表示、精密度。（四）調(diào)研及形成征求意見稿在前期工作的基礎(chǔ)之上，通過(guò)理清邏輯脈絡(luò)，整合已有的參考資料中有關(guān)總氮含量測(cè)定的要求，并結(jié)合總氮含量測(cè)定實(shí)際要求的基礎(chǔ)上，按照簡(jiǎn)化、統(tǒng)一等原則編制完成廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》（草案）。2020年9月，廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》獲自治區(qū)市場(chǎng)監(jiān)督管理局批準(zhǔn)立項(xiàng)。2020年10月至2021年3月，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組組織部門有關(guān)專家征求廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》（草案）意見。2021年4月，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組在南寧市組織全區(qū)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》（草案）進(jìn)行征求意見。經(jīng)過(guò)多次討論、研究，最終形成廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》（征求意見稿）和編制說(shuō)明。標(biāo)準(zhǔn)主要章節(jié)內(nèi)容及確定依據(jù)從2007年起，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測(cè)測(cè)試中心（南寧）就已經(jīng)開始對(duì)甘蔗中總氮含量進(jìn)行檢測(cè)，每年在甘蔗榨期期間都進(jìn)行幾十甚至上百個(gè)樣的檢測(cè)，數(shù)據(jù)量十分豐富，在不斷的試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)方法得到不斷完善，最終形成準(zhǔn)確度高、可操作性強(qiáng)的總氮含量試驗(yàn)方法。（一）原理制糖原料及糖廠制品所含的氮，幾乎是由氮以各種方式所取代的化合物或氨本身中的氮所組成。蔗汁中各種含氮物質(zhì)用濃硫酸-過(guò)氧化氫消化，將其中的蛋白質(zhì)和含氮化合物轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，再用硼酸吸收蒸餾出來(lái)的氨，經(jīng)硫酸溶液滴定，計(jì)算蔗汁中總氮含量。甘蔗蔗汁中總氮含量通常以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。1、使蛋白質(zhì)分解成氨R·CHNH2COOHR·CH2NH2+CO2↑R，·NH2+HOHR，·OH+NH3↑或R，·NH2+H2SO4========R，·SO4H+NH3↑2、使糖類脫水(C6H12O6)n-6nH2O=6nC3、使生成的碳和氫被氧化生成CO2和H2OH2SO4H2O+SO2+﹝O﹞C+2﹝O﹞===CO2↑H2+﹝O﹞==H2O4、使生成的NH3被硫酸固定產(chǎn)生硫酸銨2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4雙氧水或硫酸銅的作用是加速氧化過(guò)程，使碳加速氧化成CO2H2O2===H2O+﹝O﹞C+2﹝O﹞===CO2↑硫酸鉀的作用是提高溶液的沸點(diǎn)，從而使有機(jī)物分解時(shí)所生成的水容易被驅(qū)除，因而做酸濃度不會(huì)降低，促進(jìn)分解作用，當(dāng)“硝化"完畢，此時(shí)碳已完全被氧化，溶液呈透明澄清，然后加入濃NaOH使珞液身強(qiáng)堿性，硫酸鐵遇NaOH即游離出NH3,其反應(yīng)為(NH4)2SO4+2NaOH===Na2SO4+2NH4OH此步驟稱為堿化。堿化后用蒸餾法將NH3蒸出NH4OH===NH3↑+H2O（加熱蒸餾）蒸餾出的NH3用一定量的0.05mol/LH2SO4或8%H3BO3吸收。用H2SO4吸收的反應(yīng)2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4用H3BO3吸收的反應(yīng)2NH3+4H3BO3===(NH4)2B4O7+5H20吸收后，用0.1mol/LNaOH反滴定，成用0.05mol/L的H2SO4滴定生成(NH4)2B4O7以確定因吸收NH3而消耗的硫酸或硼酸量，從而推算出樣品中總氮量。用NaOH滴定多余H2SO4的反應(yīng)2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O用H2SO4滴定生成的(NH4)2B4O7的反應(yīng)H2SO4+(NH4)2B4O7+6H2O===(NH4)2SO4+4H3BO3（二）試劑1、除另有說(shuō)明外，所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水應(yīng)符合GB/T6682的要求。試驗(yàn)中所需標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液、制劑及制品，在沒(méi)有注明其他要求時(shí)均按GB/T601、GB/T603的規(guī)定制備。2、硫酸：密度1.84g/cm3。3、過(guò)氧化氫溶液：φ（H2O2）≥30％（優(yōu)級(jí)純）。4、氫氧化鈉溶液（10mol/L）：稱取氫氧化鈉40.0g用水溶解并轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶，加水稀釋至刻度，搖勻，轉(zhuǎn)移至塑料瓶保存。5、氫氧化鈉溶液（0.1mol/L）：稱取氫氧化鈉0.40g用水溶解并轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶，加水稀釋至刻度，搖勻，轉(zhuǎn)移至塑料瓶保存。6、硼酸-指示劑混合溶液：a)硼酸溶液（1％）：稱取硼酸10.0g用水溶解并轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶，加水稀釋至刻度，搖勻，保存；b)甲基紅指示劑（0.1％）：稱取甲基紅0.10g用乙醇溶解并轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶，加乙醇稀釋至刻度，搖勻，保存；c)溴甲酚綠指示劑（0.1％）：稱取溴甲酚綠0.10g用乙醇溶解并轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶，加乙醇稀釋至刻度，搖勻，保存。使用前，1L硼酸溶液中加入7mL甲基紅指示劑和10mL溴甲酚綠指示劑，混合均勻，并用氫氧化鈉溶液（5.5）調(diào)節(jié)至紫紅色（pH值為4.5）。7、硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.05mol/L）：量取2.7mL硫酸（密度1.84g/cm3）于裝有200mL水的1000mL容量瓶，用水稀釋至刻度。（三）儀器設(shè)備壓榨機(jī)。自動(dòng)定氮儀。消煮爐：溫度大于400℃自動(dòng)定氮儀配套消解管。恒溫干燥箱：可控溫50-300℃。天平：感量0.01g。吸量管：2mL、5mL、10mL、20mL容量瓶：100mL、1000mL。附溫糖錘度計(jì)或折光錘度計(jì)。精密溫度計(jì)：0℃～50℃，精度0.1℃。秒表。篩網(wǎng)：150μm(100目)。（四）測(cè)定步驟1.1試樣的消解將壓榨的蔗汁混勻后過(guò)150μm(100目)篩網(wǎng)濾去蔗渣，吸取5~15mL蔗汁于消解管底部，加入2mL濃硫酸，待試樣膨脹完畢后，再慢慢加入10~18mL濃硫酸，在消解爐中250℃加熱消解10min，待消解管中有大量白煙冒出時(shí)，再將溫度調(diào)節(jié)至390℃，使樣液不斷沸騰，直至消解管蔗汁呈黑色炭化物時(shí)取下冷卻，再分批次加入過(guò)氧化氫溶液，繼續(xù)消煮。如此反復(fù)多次，過(guò)氧化氫溶液滴入量逐漸減少，直至溶液完全透明。再加熱30min，趕除多余的過(guò)氧化氫。同時(shí)吸取5mL～10mL水代替蔗汁，做空白試驗(yàn)。取出消解管，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度定容，搖勻，溶液待測(cè)。1.2試樣的測(cè)定按儀器說(shuō)明書，設(shè)置氫氧化鈉溶液和硼酸溶液加入量。吸取1.1中溶液10~100mL加入自動(dòng)定氮儀消解管中蒸餾后，使用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定。（五）計(jì)算及結(jié)果表示主要依據(jù)《甘蔗制糖化學(xué)管理分析方法》的要求并結(jié)合區(qū)內(nèi)外的實(shí)際確定,明確了蔗汁中總氮含量的計(jì)算公式。蔗汁中總氮含量N，通常用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，按式（1）計(jì)算： (1)式中：N——蔗汁中總氮含量，%；V1——滴定試樣消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；V0——滴定空白試樣消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；c——硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；D——分取倍數(shù)，定容體積與分取體積之比；V——蔗汁體積，mL；d——蔗汁視密度（20℃），用蔗汁錘度查附錄A得到；0.014——1mmolN的質(zhì)量，g。2——滴定反應(yīng)系數(shù)取平行測(cè)定值的算術(shù)平均值為測(cè)定結(jié)果，保留小數(shù)點(diǎn)后三位。方法的準(zhǔn)確度選取3個(gè)甘蔗樣品進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品稱取3平行樣，按試驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選取2家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見表1，分析結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD值)在0.14%～2.08%，說(shuō)明本方法的準(zhǔn)確度較好，具有普遍性，適合推廣使用。表1樣品準(zhǔn)確度測(cè)定結(jié)果實(shí)驗(yàn)室樣品編號(hào)滴定試樣消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1(mL)滴定空白試樣消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V0(mL)硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C(mol/L)分取倍數(shù)D蔗汁體積v(mL)蔗汁視密度（20℃）蔗汁中總氮含量N（%）蔗汁中總氮含量平均值N（%）標(biāo)準(zhǔn)偏差農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測(cè)測(cè)試中心（南寧）1-18.370.170.0515.01.096560.2090.2100.0002950.141-28.390.170.0515.01.096560.2101-38.390.170.0515.01.096560.2103-17.930.170.0515.01.093370.1990.1980.0011550.583-27.840.170.0515.01.093370.1963-37.880.170.0515.01.093370.1976-16.890.170.0515.01.094730.1720.1720.0005120.306-26.870.170.0515.01.094730.1716-36.910.170.0515.01.094730.172貴港市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心1-18.200.170.0515.01.096560.2050.2100.0043512.081-28.390.170.0515.01.096560.2101-38.540.170.0515.01.096560.2143-17.860.170.0515.01.093370.1970.1970.0007390.373-27.910.170.0515.01.093370.1983-37.860.170.0515.01.093370.1976-16.880.170.0515.01.094730.1720.1710.0007810.466-26.900.170.0515.01.094730.1726-36.840.170.0515.01.094730.171精密度選取7個(gè)甘蔗平行樣品按試驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選取2家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果見表1，分析結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD值)在0.66%～0.90%，說(shuō)明方法的精密度高。而且在重復(fù)條件下2家實(shí)驗(yàn)室獲得的測(cè)試結(jié)果的絕對(duì)差值相比這兩個(gè)測(cè)定值的算術(shù)平均值為0.75％，滿足《甘蔗品質(zhì)的分析方法第9部分：總氮含量的測(cè)定》中精密度的要求。表2樣品精密度測(cè)定結(jié)果實(shí)驗(yàn)室樣品編號(hào)滴定試樣消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V1(mL)滴定空白試樣消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積V0(mL)硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度C(mol/L)分取倍數(shù)D蔗汁體積v(mL)蔗汁視密度（20℃）蔗汁中總氮含量N（%）蔗汁中總氮含量平均值N（%）標(biāo)準(zhǔn)偏差農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測(cè)測(cè)試中心（南寧）7-15.380.170.0515.01.093830.1330.1330.0008830.667-25.410.170.0515.01.093830.1347-35.370.170.0515.01.093830.1337-45.350.170.0515.01.093830.1337-55.380.170.0515.01.093830.1337-65.350.170.0515.01.093830.1337-75.300.170.0515.01.093830.131貴港市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心7-15.330.170.0515.01.093830.1320.1320.0011890.907-25.220.170.0515.01.093830.1297-35.340.170.0515.01.0