凱氏定氮法與納什比色法測定植物組織中總氮含量的比較

摘要：氮是植物生長發育的重要營養元素之一，植物葉片中氮素含量高低常可作為施氮效應及氮素需要的診斷指標。凱氏滴定法和納什比色法都可以用來測定甘蔗組織中的全氮含量，本文對兩種測定方法的結果進行了分析比較，為植物樣品的快速測定提供一定的參考依據。結果表明2種全氮測定方法的測定結果差異不顯著，可根據自己的試驗條件和試驗目的要求，選擇合適的測定方法。

關鍵詞：氮素；凱氏定氮；納什比色

中圖分類號：G642.1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）18-0143-03

氮是植物生長發育的重要營養元素之一，植物葉片中氮素含量高低?？勺鳛槭┑暗匦枰脑\斷指標。因此，氮素含量的測定在教學中是一個重要的教學內容，在科研研究中是常測定的一個指標。植物組織全氮測定常用方法是凱氏定氮法，即利用濃H2SO4-H2O2消煮，[1]將樣品中有機物和有機含氮化合物轉化為無機銨鹽，再用蒸餾滴定的方法測定全氮含量。有文獻報道，植物樣品中氮的含量也可采用納什比色法測定，[2]即獲得消化液后，采用納什比色方法測定消煮液中銨離子的濃度，然后通過計算獲得樣品中氮的含量。

甘蔗是需氮量較大的作物，氮肥不足會影響甘蔗的生長，氮營養過剩則會增加生產成本，造成肥料浪費和環境污染。本試驗利用H2SO4-H2O2法消化獲得消煮液，用蒸餾滴定法和納什比色法測定甘蔗葉片樣品中的全氮含量，分析比較2種方法的測定結果及其優缺點，為植物樣品的快速測定提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1材料來源

取生長盛期健康的甘蔗+3葉片，在105℃烘箱內殺青30min，在60℃～70℃烘干至恒重，用粉碎機粉碎密封保存備用。

1.2待測液的獲得

準確稱取0.2g（精確至0.0001g）粉碎樣品置于消化管中，3次重復，加入5mL濃H2SO4，瓶口加一個小漏斗，搖勻，過夜，另取一個消化管，不加樣品，只加同樣的濃硫酸作為對照。將消化管置于控溫式遠紅外消煮爐上消煮，中間視消化情況加1mLH2O21～2次加速氧化，直至消煮液呈無色或清亮色。待消化管冷卻，用少量水沖洗小漏斗，將消化液無損失轉入100mL容量瓶并定容，澄清上清液即為待測液。

1.3滴定法測定全氮[3]

對蒸餾裝置進行洗滌，并確保干凈后，準確吸取定容后的消煮液10.0mL于反應器中開始蒸餾，將餾出液出口的冷凝管下端管口插入盛有30ml的硼酸吸收液和5～6滴混合指示劑的三角瓶中，當三角瓶中溶液開始變綠時開始記時，四分鐘后將三角瓶移離冷凝管口，繼續蒸餾1分鐘后將三角瓶移離蒸餾裝置，用水沖洗冷凝管及餾出液管，然后用0.01mol/LHCL標準酸滴定，溶液由綠色變為淡紫色為滴定終點并記錄所用酸體積，同時作一空白試驗。依據公式計算全氮含量：

N（%）=（V1-V0）×C×14×Ts×10-3×100/m

其中：N：植株的全氮含量；V1：樣品測定值消耗標準酸的體積數（mL）；V0：空白試驗所消耗標準酸的體積數（mL）；C：標準酸的濃度（mol/L）；14：氮原子的原子質量（g/mol）；Ts：分取倍數；m：干樣品質量（g）。

1.4納什比色測定[4]

標準曲線的制作：分別吸取10μg/mLN（NH4-N）標準液0、2.50、5.00、7.50、10.00、12.50mL于6個50mL容量瓶中，每個加入100g/L酒石酸鈉溶液2mL，充分搖勻，加入納什試劑2.5mL，用水定容后充分搖勻。30min后用分光光度計在波長420nm測定。用所得數據制作標準曲線，根據標準曲線計算NH4+濃度。

吸取待測液2mL于50mL容量瓶中，按照標準曲線的方法測定樣品中中的NH4+OD值，同時在樣品測定的同時做空白試驗，根據標準曲線計算比色液中NH4+-N濃度，再根據下面公式計算含氮量。

N（%）=p×V×Ts×10-4/m

其中：p：從標準曲線查的顯色液N（NH4+-N）的質量濃度（μg/mL）；V：顯色液體積（mL）；Ts-分取倍數：m：干樣品質量（g）。

2.結果與分析

2.1比色方法的線性關系

根據所測定的OD值，制作標準曲線如圖1所示，標準曲線的函數關系式為Y=0.2228x-0.0297，相關系數R2=0.9995，線性關系較高，可以滿足試驗的下一步計算。

2.2兩種測定方法的結果比較

試驗中所采用的兩種測定方法結果的偏差除了第16號外，其他幾個樣品的結果偏差都小于2%，滴定法與納氏比色法比值大于1的樣品有1、8、10、13號（表1）。滴定法測定結果的標準差和標準誤都小于納氏比色法測定結果，同時滴定法的變異系數也比納氏比色法的要小，但二者都小于2%（表2），兩種測定結果都是可靠的。對兩種測定方法的t檢驗結果從表3可知，95%置信區間的上下限分別為0.017和0.174，t值為2.582大于0.021，說明兩組測定結果之間差異不顯著，即用凱氏滴定法和納氏比色測定法兩種方法測定甘蔗樣品的全氮含量差異不顯著，表明用兩種方法的任何一種測定甘蔗葉片全氮，均不影響其試驗結果。

3 討論與結論

凱氏定氮法是測定植物組織全氮的國家標準方法。該方法雖不需復雜的儀器設備，但滴定終點易受人為因素的影響，且蒸餾耗時太多，對快速批量測試來說費時費力。納什比色法采用比色的方法，根據分光光度計比色槽的設定可同時測定5～7個樣品，避免人工蒸餾和滴定的繁瑣過程，大大提高了工作效率。

本試驗測定結果表明，凱氏定氮法和納什比色法二者測定結果關系不顯著，其中凱氏滴定法變異系數小，蒸餾結果準確可靠，優于納什比色法，但納什比色法設備簡單，效率較高，且與滴定法沒有達到顯著差異，如果樣品量較大，又僅僅是比較不同處理間的氮含量差異，納什比色法是一種快速效率較高的測定方法，減少了凱氏定氮法中的蒸餾與滴定操作，節省時間與資源，更為方便。在實驗過程中，可根據自己試驗的目的要求，選擇合適的測定方法。

值得注意的是要使測定結果有更好的準確度，在測定過程中要認真掌握各個細節及相應的注意事項。如在滴定法測定時要注意加入NaOH量得控制，過多反應劇烈，造成NH4+-N損失，過少蒸餾又不完全。[5，6]在應用納什比色法測定時要注意顯色溶液的pH值應≥11，NH4+-N的濃度控制在0.2～3.0mg/L；穩定時間要有保證，當溫度低時應穩定1h再進行比色測定。[7]只有注意到這幾個測定細節，才能保證測定結果的準確性。

因此，凱氏滴定法和納什比色法都可以用來測定甘蔗組織中的全氮含量，二者的測定結果差異不顯著。在方法選擇上，可根據自己的試驗條件和試驗目的要求，選擇合適的測定方法，但在使用兩種方法的同時，應該細致掌握各方法的注意事項。

參考文獻：

[1]衛生部.GB/T5009.5-2010食品中蛋白質的測定[S].北京：中國標準出版社，2010.

[2]鄧宇馳，陸國盈，韋暉，等.不同水肥供應對宿根甘蔗葉片礦質營養的影響[J].廣西農業科學，2009，40（5）：538-542.

[3]韓世健，陸國盈，蔣明明，等.水磷耦合對甘蔗葉片NPK含量的影響[J].廣西農業科學，2010，41（9）：938-942.

[4]廣西農業大學植物生理教研室.植物生理學實驗指導書[M].南寧：廣西大學出版社，1995.

[5]孫宗訓.凱氏定氮法和奈氏比色法測定植株全氮方法的比較[J].現代農業科技，2011，（24）：41-42.

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[7]陸守平.納氏比色法測定土壤中的總氮[J].微量元素與健康研究，2011，28（3）：53-54.