TGXAS-甘蔗蔗汁中總氮含量的測定 硫酸滴定法編制說明

團體標準《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》（征求意見稿）編制說明一、項目來源《廣西標準化協(xié)會關于下達2022年第七十九批團體標準制修訂項目計劃的通知》(桂協(xié)標﹝2022﹞193號)文件精神，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院提出，廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測技術研究所、廣西標準化協(xié)會、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（南寧）、廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、廣西大學、廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術大學、貴港市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗測試中心共同起草的團體標準《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》（項目編號：2022-7906）已獲批立項。二、項目背景及目的意義隨著我國市場經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，人們對食糖需求不斷加大、質(zhì)量要求也同步提高，其中食糖的主要來源之一為甘蔗制糖業(yè)。而目前廣西作為全國最大的甘蔗種植區(qū)域，蔗糖產(chǎn)量與其他蔗糖產(chǎn)區(qū)相比，占全國蔗糖產(chǎn)量比重最大。自1994年以來，廣西的白砂糖產(chǎn)量均居全國首位，產(chǎn)量維持在全國總產(chǎn)量的60%以上。2014年自治區(qū)黨委和政府提出了建設甘蔗“雙高”基地的重大決策，并在全區(qū)范圍內(nèi)推動了以“規(guī)?；?、良種化、機械化和水利化”為核心內(nèi)容的500萬畝“雙高”基地建設；2016年提出“糖業(yè)二次創(chuàng)業(yè)”重振“甜蜜產(chǎn)業(yè)”的號召，把未來廣西制糖產(chǎn)業(yè)重點放在甘蔗種植、加工制造與綜合利用、市場與服務體系三大板塊上。據(jù)統(tǒng)計，2016年廣西種植甘蔗面積為110.06萬平方千米，產(chǎn)蔗量7478萬噸，產(chǎn)糖量791.5萬噸，同比增長14%，占全國總產(chǎn)量60.61%，蔗農(nóng)種蔗總收入為350億元；近年來，糖料蔗種植面積約1230萬畝，糖產(chǎn)量約616萬噸，占全國食糖總量的60%以上，綜合產(chǎn)值近800億，涉及蔗農(nóng)2000萬人。區(qū)內(nèi)50多個縣（市、區(qū)）財政收入主要來源于糖業(yè)，涉糖稅收占財政收入30%～70%。全區(qū)31個糖業(yè)集團擁有糖廠104家，日均榨糖能力67萬噸，平均單廠日榨能力6400噸，為全國平均數(shù)的兩倍；綜合利用量41%，處于全國領先水平。據(jù)廣西糖業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃顯示，截至2020年底，全區(qū)累計完成優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高糖糖料蔗基地（以下簡稱“雙高”基地）建設504萬畝，超額完成國家下達的目標任務，實現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營目標。完成“雙高”基地水利化建設345.3萬畝，“雙高”基地良種化率100%，綜合機械化率63.7%。專家抽樣測產(chǎn)顯示，2020/2021年榨季“雙高”基地樣本點平均畝產(chǎn)6.89噸、蔗糖分15.6%，成效突出。全區(qū)超額完成國家提出的1150萬畝糖料蔗生產(chǎn)保護區(qū)劃定任務，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)上圖入庫。2019—2020年共建設101.2萬畝非“雙高”基地糖料蔗生產(chǎn)保護區(qū)高標準蔗田，進一步改善了糖料蔗生產(chǎn)條件。2019/2020年榨季，全區(qū)糖料蔗良種覆蓋率達到93%，比2014/2015年榨季提高10個百分點，其中桂糖42號種植面積329.7萬畝、桂柳05—136號種植面積303.4萬畝，分別占全區(qū)糖料蔗種植面積的29.3%、26.9%，改變了長期以來臺糖系列品種占主導地位的局面。甘蔗是制糖工業(yè)的主要原料，從國民經(jīng)濟意義上來看，不單要求高產(chǎn)量，同時還要求有高品質(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)量極有價值的一項指標。其中蛋白質(zhì)態(tài)氮在糖汁清凈過程中變性凝固，同時帶走懸浮粒子和部分膠體，有利于糖汁的清凈，是無害氮。酰胺態(tài)氮在糖汁加熱蒸發(fā)時會分解析出氨，進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、有機態(tài)氮、液態(tài)氮和硝態(tài)氮是清凈時不能除去的成蜜物質(zhì)，會引起廢蜜產(chǎn)量增加，統(tǒng)稱為有害氮。為評價原料及制品的品質(zhì)，通常需要測定蔗汁中總氮含量。因此，甘蔗糖廠在開榨前，必須先由各個蔗區(qū)采樣進行品質(zhì)分析，需要測定蔗汁中總氮含量，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)濟效益。甘蔗蔗汁中總氮含量通常以質(zhì)量百分數(shù)表示。目前對蔗汁總氮含量的測定及計算表示沒有標準，以致在蔗汁品質(zhì)判定及制糖工藝優(yōu)化上沒有具體的標準可依。通過制定團體標準《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》，以標準為抓手，統(tǒng)一規(guī)范蔗汁總氮測定的原理、試劑、儀器設備、測定步驟、計算及結果表示、精密度等內(nèi)容要求，用標準化和規(guī)范化將更好指導制糖企業(yè)開展甘蔗蔗汁總氮測定，確保蔗汁總氮測定數(shù)據(jù)科學、精確，對制糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及促進甘蔗科學研究和甘蔗工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。三、項目編制過程（一）成立標準編制工作組團體標準《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》項目任務下達后，廣西農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測技術研究所牽頭組織成立了標準編制工作組，制定了標準編寫方案，明確任務職責，確定工作技術路線，開展標準研制工作，具體由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與檢測技術研究所、廣西標準化協(xié)會、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（南寧）、廣西大學、廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院相關人員配合。（二）收集整理文獻資料標準編制工作組收集了國內(nèi)有關總氮含量的測定的相關技術文獻資料。主要有：GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法GB/T10499糖料甘蔗試驗方法GB/T35988甘蔗和蔗渣的蔗糖分、錘度及纖維分測定濕式分解法DB45/T450甘蔗和蔗渣的蔗糖分、錘度及纖維分測定濕式分解法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：自然磷酸值的測定（三）研討確定標準主體內(nèi)容標準編制工作組在對收集的資料進行整理研究之后，標準編制工作組召開了標準編制會議，對標準的整體框架結構進行了研究，并對標準的關鍵性內(nèi)容進行了初步探討。經(jīng)過研究，標準的主體內(nèi)容確定為總氮含量測定的原理、試劑、儀器設備、測定步驟、計算及結果表示、精密度。（四）調(diào)研及形成草案、征求意見稿2022年10月，在前期工作的基礎之上，通過理清邏輯脈絡，整合已有的參考資料中有關總氮含量測定的要求，并結合總氮含量測定實際要求的基礎上，按照簡化、統(tǒng)一等原則編制完成團體標準《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》（草案）。2021年11月，標準編制工作組在南寧市組織全區(qū)相關領域?qū)＜覍F體標準《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》（草案）進行征求意見。經(jīng)過多次討論、研究，最終形成團體標準《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》（征求意見稿）和編制說明。四、標準制定原則（一）實用性原則本文件是在充分收集相關資料和文獻，分析甘蔗蔗汁中總氮含量測定方法當前現(xiàn)狀，調(diào)研甘蔗蔗汁中總氮含量測定方法情況，在現(xiàn)有國家、行業(yè)標準相關甘蔗蔗汁中總氮含量測定方法要求的基礎上，結合多年經(jīng)驗而總結起草的。符合當前甘蔗蔗汁中總氮含量測定方法的方向與需求，有利于行業(yè)的長遠發(fā)展，具有較強的實用性和可操作性。（二）協(xié)調(diào)性原則本文件編寫過程中注意了與甘蔗蔗汁中總氮含量測定方法相關法律法規(guī)的協(xié)調(diào)問題，在內(nèi)容上與現(xiàn)行法律法規(guī)、標準協(xié)調(diào)一致。（三）規(guī)范性原則本文件嚴格按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》的要求和規(guī)定編寫本標準的內(nèi)容，保證標準的編寫質(zhì)量。（四）前瞻性原則本文件在兼顧當前區(qū)內(nèi)甘蔗蔗汁中總氮含量測定方法現(xiàn)實檢驗情況的同時，還考慮到了甘蔗蔗汁中總氮含量測定方法快速發(fā)展的趨勢和需要，在標準中體現(xiàn)了個別特色性、前瞻性和先進性條款，作為對甘蔗蔗汁中總氮含量測定檢測的指導。五、標準主要章節(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)督檢測測試中心（南寧）就已經(jīng)開始對甘蔗中總氮含量進行檢測，每年在甘蔗榨期期間都進行幾十甚至上百個樣的檢測，數(shù)據(jù)量十分豐富，在不斷的試驗過程中試驗方法得到不斷完善，最終形成準確度高、可操作性強的總氮含量試驗方法。（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的氨，經(jīng)硫酸溶液滴定，計算蔗汁中總氮含量。甘蔗蔗汁中總氮含量通常以質(zhì)量百分數(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，從而使有機物分解時所生成的水容易被驅(qū)除，因而做酸濃度不會降低，促進分解作用，當“硝化"完畢，此時碳已完全被氧化，溶液呈透明澄清，然后加入濃NaOH使珞液身強堿性，硫酸鐵遇NaOH即游離出NH3,其反應為(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2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4用H3BO3吸收的反應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2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O用H2SO4滴定生成的(NH4)2B4O7的反應H2SO4+(NH4)2B4O7+6H2O===(NH4)2SO4+4H3BO3（二）試劑1、除另有說明外，所用試劑均為分析純，實驗用水應符合GB/T6682的要求。試驗中所需標準滴定溶液、制劑及制品，在沒有注明其他要求時均按GB/T601、GB/T603的規(guī)定制備。2、硫酸：密度1.84g/cm3。GB/T601硫酸制備方法3、過氧化氫溶液：φ（H2O2）≥30％（優(yōu)級純）。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。條文說明：如果要配置1L10mol/L、0.1mol/L的氫氧化鈉溶液，則需氫氧化鈉質(zhì)量為40g和0.4g6、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）。硫酸標準溶液（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。條文說明：如果要配置1L0.05mol/L的硫酸溶液，則需濃硫酸體積為0.05*1000/18.4=2.72毫升（三）儀器設備壓榨機。（榨取蔗汁）自動定氮儀。（試樣測定）消煮爐：溫度大于400℃（消解）自動定氮儀配套消解管。（裝取試樣）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。附溫糖錘度計或折光錘度計。精密溫度計：0℃～50℃，精度0.1℃。秒表。篩網(wǎng)：150μm(100目)。（四）測定步驟1.1試樣的消解將壓榨的蔗汁混勻后過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，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取下冷卻，再分批次加入過氧化氫溶液，繼續(xù)消煮。如此反復多次，過氧化氫溶液滴入量逐漸減少，直至溶液完全透明。再加熱30min，趕除多余的過氧化氫。同時吸取5mL～10mL水代替蔗汁，做空白試驗。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。1.2試樣的測定按儀器說明書，設置氫氧化鈉溶液和硼酸溶液加入量。吸取1.1中溶液10~100mL加入自動定氮儀消解管中蒸餾后，使用硫酸標準溶液進行滴定。（五）計算及結果表示主要依據(jù)《甘蔗制糖化學管理分析方法》的要求并結合區(qū)內(nèi)外的實際確定,明確了蔗汁中總氮含量的計算公式。蔗汁中總氮含量N，通常用質(zhì)量百分數(shù)表示，按式（1）計算： (1)式中：N——蔗汁中總氮含量，%；V1——滴定試樣消耗硫酸標準溶液的體積，mL；V0——滴定空白試樣消耗硫酸標準溶液的體積，mL；c——硫酸標準溶液的濃度，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——滴定反應系數(shù)取平行測定值的算術平均值為測定結果，保留小數(shù)點后三位。六、方法的準確度選取3個甘蔗樣品進行測定，每個樣品稱取3平行樣，按試驗方法進行實驗，選取2家實驗室進行比對試驗，測定結果見表1，分析結果相對標準偏差(RSD值)在0.14%～2.08%，說明本方法的準確度較好，具有普遍性，適合推廣使用。表1樣品準確度測定結果實驗室樣品編號滴定試樣消耗硫酸標準溶液的體積V1(mL)滴定空白試樣消耗硫酸標準溶液的體積V0(mL)硫酸標準溶液的濃度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（%）標準偏差農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（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)督檢驗測試中心1-18.200.170.0515.01.096560.2050.2100.0043512.081-28.390.170.0515.01.096560.2101-38.540.170.0515.01.096560.2143-17.860.170.0515.01.093370.1970.1970.0007390.373-27.910.170.0515.01.093370.1983-37.860.170.0515.01.093370.1976-16.880.170.0515.01.094730.1720.1710.0007810.466-26.900.170.0515.01.094730.1726-36.840.170.0515.01.094730.171七、精密度選取7個甘蔗平行樣品按試驗方法進行實驗，選取2家實驗室進行比對試驗，測定結果見表1，分析結果相對標準偏差(RSD值)在0.66%～0.90%，說明方法的精密度高。而且在重復條件下2家實驗室獲得的測試結果的絕對差值相比這兩個測定值的算術平均值為0.75％，滿足《甘蔗蔗汁中總氮含量的測定硫酸滴定法》中精密度的要求。表2樣品精密度測定結果實驗室樣品編號滴定試樣消耗硫酸標準溶液的體積V1(mL)滴定空白試樣消耗硫酸標準溶液的體積V0(mL)硫酸標準溶液的濃度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（%）標準偏差農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢測測試中心（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)督檢驗測試中心7-15.330.170