全 文 ：194 2014, Vol.35, No.22 食品科学 ※分析检测
微波消解-电导率法快速测定花叶滇苦菜中粗蛋白
高向阳1,3，高遒竹2，王长青3，刘要卫1
（1.郑州科技学院食品科学与工程学院，河南 郑州 450064；2.江南大学食品学院，江苏 无锡 214122；
3.河南农业大学食品科学技术学院，河南 郑州 450002）
摘  要：建立一种快速、简便测定食品中蛋白质的方法，以郑州地区花叶滇苦菜为样品，以硝酸-过氧化氢混酸为
消解剂，利用微波技术进行快速消解，将蛋白质中的氮转化为NH4
＋。根据单因素试验确定中性甲醛的用量后，用中
性甲醛将弱酸根NH4
＋转化为强酸H＋，以NaOH标准溶液进行电导滴定。结果表明，花叶滇苦菜干基样品中粗蛋白的
平均含量为20.16%，平行测定的相对标准偏差为2.5%（n=6）。与标准方法对比测定，经F检验和t检验表明这2 种
测定方法无显著性差异，置信度为95%，结果令人满意。该方法具有快速、简便、准确、节省试剂、污染小、不需
要指示剂等优点。
关键词：花叶滇苦菜；微波消解；电导率；粗蛋白
Rapid Determination of Crude Protein in Sonchus asper by Microwave Digestion-Conductivity Titration
GAO Xiang-yang1,3, GAO Qiu-zhu2, WANG Chang-qing3, LIU Yao-wei1
(1. School of Food Science and Engineering, University for Science and Technology of Zhengzhou, Zhengzhou
450064, China; 2. School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China;
3. College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)
Abstract: A rapid and simple method to determine crude protein content in Sonchus asper was established in this study.
Samples were digested with nitric acid-hydrogen peroxide by microwave digestion technique to convert crude protein to
NH4
+. The NH4
+ generated in the digestion was further converted to H+ ions by neutral formalin for conductivity titration with
standard NaOH solution. The results indicated that the average content of protein in wild Sonchus asper from Zhengzhou
was determined to be 20.16% with relative standard deviation (RSD) of 2.5% (n = 6). Compared with the classic method,
the conductivity titration method did not exhibit significant difference as analyzed by F-test and t-test at 95% confidence
level. This method has the advantages of convenient operation, high sensitivity, quick determination, accurate results and no
requirements for indicators.
Key words: Sonchus asper; microwave digestion; conductivity; crude protein
中图分类号：O657.11 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）22-0194-04
doi:10.7506/spkx1002-6630-201422037
收稿日期：2014-06-04
基金项目：河南省重点学科建设项目（10466-X-082301）
作者简介：高向阳（1949—），男，教授，学士，主要从事食品安全监测、食品新资源开发研究。E-mail：ndgaoxy@163.com
花叶滇苦菜（Sonchus asper (L.) Hill.），又称续断
菊，菊科植物，苦苣菜属，1 a或2 a生草本。分布于国内
外各地，生于田野、果园、荒山、草地及河滩[1]，野生资
源十分丰富，是人们喜爱采集的常见野菜。研究[2]表明，
花叶滇苦菜中必需氨基酸含量分布合理，适宜人体吸收
利用。
蛋白质是重要的营养指标，是生命活动的物质基
础，分析蛋白质及氨基酸含量是开发食品资源，进行食品
质量管理和改善食品生产工艺的基础。目前，测定食品中
粗蛋白的方法有国家颁布的标准法即凯氏定氮法[3]、高效
液相色谱法[4]、恒pH滴定法[5]、自动凯氏定氮仪法[6]、化学
发光法[7]、甲醛法[8]、近红外光谱法[9]、浓度直读法[10]等。
凯氏定氮法样品消化过程繁琐，测定条件不易掌握，试
剂消耗量大，排放的废气污染环境，危害人体健康。高
效液相色谱法、化学发光法、近红外光谱法和浓度直读
法或仪器价格昂贵、分析成本较高，或需要具有特殊功
能的专用仪器，普及推广受限。
微波消解样品技术具有操作简便、消化速度快、试
剂用量少、污染小、工作效率高等优势，已被广泛用于
食品分析[10-19]。电导率滴定法具有仪器便携、操作简便、
快速准确、成本低廉、无需添加指示剂、易于现场检测
等突出优点已得到应用[20-21]。本实验将微波密闭压力消解
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技术与电导滴定法联用，使两者的优点得到充分发挥，
样品在微波密闭罐中程序压力消解，将蛋白质中的氮
转化为NH4
＋，除去多余酸，并用NaOH溶液调节pH 5.40
后，加入中性甲醛将NH4
＋转化为等物质的量的H＋，以
NaOH标准溶液进行电导滴定，以电导率为纵坐标，以消
耗的NaOH标准溶液体积为横坐标作图确定滴定终点。研
究表明，该法用于郑州地区野生花叶滇苦菜中粗蛋白的
分析，样品经与国标方法对照测定无显著性差异，测定
结果令人满意，为该食品新资源的进一步开发利用提供
了科学参考，有一定的推广应用价值。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
花叶滇苦菜于2014年3月20日采集于郑州市郊区，经
河南农业大学朱长山教授鉴定确认。
中性甲醛溶液：取质量浓度37～40 g/100 mL的甲醛
试剂（AR）一瓶约500 mL，加酚酞指示剂3～4 滴，
用NaOH溶液滴至浅粉色，30 s不褪色为止，用前临时
处理。
0.05 mol/L NaOH标准溶液：先粗配0.05 mol/L NaOH
溶液250 mL，用干燥至恒质量的基准邻苯二甲酸氢钾标
定和计算，其浓度为0.050 43 mol/L。
0.100 0 mol/L盐酸标准溶液：量取浓盐酸9 mL定容
至1 L；用恒质量的Na2CO3；以溴甲酚绿-甲基红为指示
剂，按经典方法[22]进行标定，平行测定3 次，平均浓度
0.106 3 mol/L。
氢氧化钠、硫酸铜（均为分析纯） 天津市德恩化
学试剂有限公司；邻苯二甲酸氢钾（基准试剂） 上海
试剂三厂；16 mol/L浓硝酸、18 mol/L浓硫酸（均为优级
纯）、盐酸（分析纯） 洛阳昊华化学试剂有限公司；
30 g/100 mL双氧水（优级纯） 汕头市西陇化工有限公
司；甲醛 广东光华科技股份有限公司；硼酸、硫酸钾
（均为分析纯） 天津市凯通化学试剂有限公司；所用
水为超纯水（电阻率18.25 MΩ•cm）。
1.2 仪器与设备
ETHOS A型微波消解/萃取系统 意大利Milestone
微波实验仪器研制公司；DDS-11A型数显电导率仪
中国杭州雷磁分析仪器厂；雷磁PHS-3C pH计 上海仪
电科学仪器股份有限公司；MS034S101电子分析精密天
平（精确到0.1 mg） 瑞士Mettler Toledo公司；GZX-
9140 MBE电热鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司
医疗设备厂；Molgene1820C超纯水机 重庆摩尔水处
理设备有限公司；Velp Scientifica系列自动凯氏定氮仪
意大利Velp公司。
1.3 方法
1.3.1 样品预处理
采集花叶滇苦菜后，用普通蒸馏水和超纯水分别清
洗3 次，除去灰尘和杂质，在55 ℃条件下恒温干燥24 h以
上，用粉碎机粉碎后，全部过35 目不锈钢筛，然后置于
真空袋中保存备用。
1.3.2 样品水分测定
按照GB 5009.3—2010《食品中水分的测定方法》[23]
测定水分的质量分数。
1.3.3 粗蛋白的测定
准确称取0.40 g（精确到0.000 1 g）左右，按1.3.1节
样品于聚四乙烯溶样罐中，加7.00 mL浓硝酸，1.00 mL
双氧水，轻摇，密闭罐盖，置于微波炉中。按表1设定的
程序消解完全后，于电热板上加热挥发至约1 mL左右，
将消解液移至小烧杯，用超纯水多次洗涤溶样罐，洗涤
液转入烧杯，定量移入100 mL容量瓶，用超纯水定容，
混匀，待测。
表 1 微波压力消解参数设定的程序
Table 1 Parameter settings for microwave-pressurized digestion
步骤 时间/min 功率/W 温度/℃
1 5 1 500 150
2 5 1 500 200
3 20 1 500 200
用移液管移取10.00 mL消解定溶液于50 mL小烧杯
中，加水10.00 mL，在pH计的监测下，用1 mol/L NaOH
溶液或0.1 mol/L NaOH逐滴滴加，调pH值至5.40后，加入
2.00 mL中性甲醛溶液，轻轻混匀。测定其电导率并记录
后，用0.050 43 mol/L NaOH标准溶液滴定，记录滴定体积
与其对应的电导率值，每次滴定体积控制在0.10～0.50 mL
之间。以测得的电导率值为纵坐标，以NaOH标准溶液的
滴定体积为横坐标作图绘制滴定曲线，根据滴定曲线确定
滴定终点体积V终，同时进行平行测定。
2 结果与分析
2.1 样品水分测定及精密度
取 1 . 3 . 1 节预处理后的样品 5 g 左右（称准至
0.000 1 g）于扁型玻璃称量瓶中，按照1.3.2节[23]测定花叶
滇苦菜中水分的质量分数，平行测定3 次，按公式（1）
计算干基样品的水分，结果如表2所示。
ω0/%˙ m1ˉm2m2ˉm3 h100 （1）
式中：ω0为样品中水分的质量分数/%；m1为称量瓶
和试样干燥前的质量/g；m2为称量瓶和试样干燥后的质
量/g；m3为称量瓶的质量/g。
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表 2 花叶滇苦菜水分质量分数测定的平均值（n＝3，干基）
Table 2 Average water content in Sonchus asper (n = 3, dry basis)
%
平行测定值 平均测定值 RSD
6.26 6.32 6.25 6.28 0.43
由表2可知，花叶滇苦菜干基样品中水分的质量分数
为6.28%，相对标准偏差（relative standard deviations，
RSD）为0.43%。
2.2 消解体系和料液比的选择
实验采用硝酸和双氧水混酸消解体系，按照ETHOS A
型微波消解/萃取系统针对蔬菜所推荐的消解程序：样品
0.4～0.5 g，硝酸与H2O2的体积分别为7 mL和1 mL，按照
表1所设定的消解程序消解30 min，溶液澄清透明，消解
效果较理想。
2.3 消解液中过量酸的影响
消解过程中添加过量氧化性混合酸，加入甲醛后可
以发生氧化还原反应而额外消耗甲醛，且在调节pH 5.40
时会过多消耗NaOH溶液，影响后续实验步骤和终点的确
定。因此需要赶酸，使用带有温度控制的电热板在通风
厨中进行赶酸，电热板的最高温度设置为180 ℃，至消解
罐中液体剩余约1 mL时停止，再定容至100 mL备用。
2.4 滴定时溶液pH值的确定
由于样品中蛋白质转化的等物质的量的NH4
＋是较弱
共轭酸（Ka=5.6×10
－10），不能直接被NaOH标准溶液准
确滴定。经预实验计算，除去样品中过量的硝酸时，用
NaOH溶液将消解液滴至pH 5.10～5.40，溶液中的NH4
＋
不与NaOH反应，此时可用中性甲醛将NH4
＋转换为等物质
的量的H＋后滴定，转换反应为：
6HCHOˇ4NH4ˇ˙(CH2)6N4ˇ4Hˇˇ6H2O
因此，控制消解液pH 5.40进行电导法测定。
2.5 甲醛用量的确定
按1.3.3节操作步骤向10.00 mL定溶液中，分别加入
1.00、1.50、2.00、3.00、4.00 mL甲醛溶液测定粗蛋白，
同时进行3 次平行测定，取平均值。实验表明：加入甲醛
大于2.00 mL时，粗蛋白的测定结果最大且稳定，考虑到
节省试剂，确定加入甲醛的体积为2.00 mL。
2.6 温度的影响
温度对电导率的测定有较大影响 [24]，用温度计测
量被测液体的温度后，将仪器上的温度补偿旋钮到该温
度，其影响即可得到补偿和校正。
2.7 滴定终点的确定
滴定终点前，由于溶液中的H＋离子具有较高的无限
稀释摩尔电导率[24]，导电能力较强，滴加NaOH标准溶液
后，快速与OH－定量反应，生成导电性弱的H2O，溶液电
导率随NaOH溶液的加入量增加而线性降低，达终点时，
溶液的电导率最低。终点后，由于过量的OH－具有较强
导电性，溶液的导电率随NaOH的加入量增加而线性增
加，因此，图1中2 条直线延长线的交点即为滴定终点。
NaOHⓦ⏢փ〟/mLy˙0.508 6xˇ10.032R2˙0.992 8y˙ˉ0.463 5xˇ11.834R2˙0.997 2V终11.512.011.010.50⭥ሬ⦷/ ˄mS/cm˅ 3 41 2
图 1 电导滴定曲线
Fig.1 Conductivity titration curve
由图1可知，滴定曲线由2 条直线组成，每条直线只
需进行5～7 个点的测定，即可以准确进行绘制。2 条直
线延长线交点所对应的消耗标准溶液的体积，即为滴定
终点V终。花叶滇苦菜干基样品中粗蛋白的质量分数按公
式（2）计算：
ω/%˙
mh˄1ˉω0˅ h100V㓸hch0.014 01h6.25h10 （2）
式中：ω为干基样品中蛋白质的质量分数 / %；
V终为滴定终点消耗NaOH标准溶液的体积 /mL；c为
NaOH标准溶液的物质的量浓度/（mol/L）；0.014 01为
1 mmol NaOH标准溶液相当于氮的质量/（g/mmol）；
6.25为氮换算为蛋白质的系数；m为称取样品的质量/g；
ω0为样品中水分的质量分数/%。
2.8 对照测定结果及精密度
利用该法按照1.3.3节操作步骤和国标法[3]各进行6 次平
行测定，用格鲁布斯检验法检验无可疑值后，按公式（1）
计算干基样品中蛋白质的质量分数，结果如表3所示。
表 3 对照测定结果
Table 3 Comparison of the analytical results obtained using the
conductivity titration method and the Chinese national standard
%
方法 样品测定值 均值 标准偏差 RSD
国标法 21.82 21.61 21.00 20.67 21.07 20.55 21.12 0.51 2.4
电导滴定法 19.90 20.56 20.31 19.96 20.09 20.12 20.16 0.88 2.5
由表3可知，国标法测得粗蛋白均值为21.12%，RSD
为2.4%，微波消解-电导滴定法测得的粗蛋白含量均值为
20.16%，RSD为2.5%，经过F值和t值检验表明，2 种方法
的测定结果无显著性差异，结论的置信度为95%[25]。
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3 结 论
微波消解法样品与试剂的反应是在密闭的容器内进
行的，试剂用量少，消化速度快且消化彻底；对环境和
分析人员的危害大大减小；按表1程序设置后可自动完成
全部操作，简单方便，减轻了分析人员的劳动强度，提
高了工作效率。
电导法测定花叶滇苦菜中的粗蛋白无需对试液进行
蒸馏和使用硼酸吸收液，不需要指示剂和催化剂，试液
处理后可直接滴定，所用仪器便宜、操作简便、消耗标
准溶液和试剂少，成本低廉，分析速度快。对花叶滇苦
菜样品进行6 次平行测定，粗蛋白含量均值为20.16%，
RSD为2.5%。与国标法对照测定，经过F值检验和t值
检验表明，2 种方法间无显著性差异，结论的置信度为
95%，为花叶滇苦菜等样品中粗蛋白的快速测定提供一
种新的分析方法，为该自然资源的进一步开发利用提供
科学参考，有一定的推广应用价值。
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