植物中硝态氮_氨态氮_总氮测定方法的比较研究7

第24卷,第2期　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分2004年2月　　　　　　　　　　　　SpectroscopyandSpectralAnalysis

析

Vol124,No12,pp2042206

February,2004　

植物中硝态氮、氨态氮、总氮测定方法的比较研究

吕伟仙1,葛　滢1,吴建之2,常　杰13

11浙江大学生命科学学院,浙江杭州　310029　　21浙江大学分析测试中心,浙江杭州　310028

摘　要　植物样品经硫酸+过氧化氢凯氏法消煮后,分别用直接吸光光度法、靛酚蓝比色法、过硫酸钾氧化

吸光光度法获得硝态氮(包括亚硝态氮)、氨态氮、总氮的含量。通过样品测试数据的比较,证明分别测得的氨态氮、硝态氮含量之和与所测总氮结果一致。本文为植物生态学和植物学中氮元素各种形态含量的分析提供了选择测定方法的依据。

主题词　植物;凯氏法;硝态氮;氨态氮;总氮中图分类号:O657132　　文献标识码:A　　　文章编号:100020593(2004)0220204203

　　氮是植物生长发育不可缺少的营养元素,被称为生命

元素。植物中氮以有机氮、硝态氮、亚硝态氮组成。有机氮是构成蛋白质的成分,表明植物正在利用的氮的含量;氮是一种储藏形式的氮,氮[1];,态氮的状况。目前,,一般参定[2];有机氮的测定通常采用靛酚蓝比色法和碱蒸馏法[3];而总氮的测定则需要在硫酸2过氧化氢凯氏消煮前加入水杨酸并用还原剂将硝基氮还原成氨基氮,然后用碱蒸馏法滴定,这些方法操作繁琐,不太适合大批样品分析。2000年,吴建之等报道了用过硫酸钾氧化吸光光度法直接测定植物总氮[4],改进了植物中总氮的测定方法,并实现了同一份消煮液可测定氮及其他十几种常量及微量元素[5]。在此基础上,本文作了进一步研究,利用野外明党参和峨参作为实验材料,样品经硫酸2过氧化氢法消煮后,分别用过硫酸钾氧化吸光光度法测定总氮,靛酚蓝比色法测定氨态氮,紫外吸光光度法直接测定硝态氮。对21个样品的测试数据进行了比较和分析,证明这三种方法之间的相应关系是:总氮=氨态氮+硝态氮。

　　:015000g置于凯氏烧瓶底,加入浓硫酸6mL,混匀浸润放置过夜。在恒温器上慢慢加热至开始冒白烟,控温稍冷(约1min),逐滴加入H2O220滴,继续加热微沸几分钟,再放冷,滴加H2O2数滴,以此反复多次,直至消煮液完全清亮为止,最后一次应微沸15min,以除尽剩余H2O2,冷却后加入无氨水10mL,移入50mL容量瓶中,定容。移入塑料小瓶中,置于冰箱中保存。113　测定原理和方法

氨态氮在硫酸2过氧化氢消煮中,植物样中含氮的有机化合物在浓硫酸的作用下,水解成为氨基酸,氨基酸又在硫酸的脱氨作用下,还原成氨,氨与硫酸结合成为硫酸铵。试液中的硫酸铵在碱性条件下与次氯酸盐和苯酚作用,生成可溶性的染料靛酚蓝,利用溶液蓝色的深浅比色测定氨态氮含量。具体操作是:将消煮液用无氨水准确稀释10倍(吸5mL定容50mL),吸取稀释液015mL(含NH4+115～215mg)于50mL比色管中,加入1mLEDTA-甲基红溶液,用013mol・L-1NaOH调节至pH≈6(即甲基红由红色变为黄色),再依次加入5mL酚溶液和5mL次氯酸钠溶液,摇匀,用水定容,放置1h以上,用

1cm光径的比色杯测OD625,用同样稀释和加入各种试剂的空白消煮溶液调节吸收值的零点[3]。

硝态氮在经过硫酸2过氧化氢消煮的植物消煮液中,硝态氮和亚硝态氮以硝酸根离子(NO3-)存在,利用NO3-在紫外光区220nm处有特征吸收峰,可以直接测定试液的吸光度来定量硝态氮。测定时,吸取5mL消煮液于50mL比色管

1　实验部分

111　仪器与试剂

7512GW分光光度计(惠普上海分析仪器有限公司),分

析天平(精度为010001g,AB204N梅特勒2托利多仪器(上

海)有限公司),电热手提式压力蒸汽消毒器(上海医用核子仪器厂)。

　收稿日期:2002211205,修订日期:2003204215

)和国家自然科学基金项目(39970058)资助　基金项目:国家重点基础研究规划项目(G2000046805

　作者简介:常　杰,1962年生,浙江大学生命科学学院教授　3通讯联系人

中,无氨水稀释至刻度,摇匀,在波长210nm处,用1cm石英比色皿,以无氨水作参比,在紫外分光光度计进行硝态氮测定。

总氮在120～124℃碱性介质条件下,过硫酸钾分解产生的氧使试液中的氨氮氧化为硝酸盐,然后测定溶液的OD210,根据标准曲线定量总氮含量。吸取5mL上述消煮液于50mL比色管中,定容。吸此稀释液5mL于50mL比色管,加入014mol・L-1NaOH溶液5mL,加入氧化剂溶液15mL,无氨水稀释至刻度,摇匀,与标准系列一同放入消煮器中,在120℃高压氧化30min(严格控制温度),取出冷至室温,在波长210nm处,用1cm石英比色皿,以无氨水作参比,在紫外分光光度计进行总氮测定[4]。114　标准曲线绘制

(1)分别吸取5mg・L-1NH42N标准溶液0,015,1,2,3,4,5mL放入50mL容量瓶中,各加1毫升稀释10倍的空白消煮液,用氨态氮测定的方法(同上)中和及显色,测定吸收值后绘制标准曲线。其线性关系很好,回归方程和相关系数分别为

氨态氮:A=112304cNH4++010177;rNH4+=019978

(n=7)

(2)分别吸取含硝态氮标准工作液0,1,2,3,4,5,6mL于50mL比色管,各加1mL空白消煮液,mL,摇匀,测定OD210后绘制标准曲线,

　　(3)分别吸取含硝态氮标准工作液0,1,2,3,4,5,6

mL于50mL比色管,水稀释至25mL左右,加入氧化剂溶液

15mL,水稀释至刻度,摇匀,测定OD210后绘制标准曲线。

其线性关系很好,回归方程和相关系数分别为

总氮:A=016036ct+010521;rt=019991(n=7)(t指总氮)

2　结果与讨论

211　方法可行性

按上述三种方法对21个植物样品(包括根、茎、叶和花)进行了平行三份试验,测定结果见表1。为了能使NH4+

+NO3-和总氮数据结果看起来更为直观,我们对它们进行了t2检验(表2)和回归分析(图1)。回归方程:y=019491x+010911,相关系数r=019940(n=21)

。

回归方程和相关系数分别为

　　硝态氮:A=01-+01NO3-19994

(n=7)

Fig11　Correlationsbetweenthesumofnitricnitrogen,

ammoniacalnitrogenandtotalnitrogen

　

Table11Comparisonofthedeterminationresultsofthethreenitrogenstatesinplants

NH4MEAN

(/mg・g-1)×100

RSD

/%[***********][***********][***********][***********]110111763MEAN(/mg・g-1)×100

0113

[***********][***********][***********][***********]0122RSD/%[***********][***********][***********][***********]01720108NH4+NO3/(mg・g-1)×100

2134

[***********][***********][***********][***********]2199总氮

MEAN(/mg・g-1)×100

2139

[***********][***********][***********][***********]2197RSD/%[***********][***********][***********][***********]31025110差值/(mg・g-1)×100

-0105

01070113-[***********]150107-01110106-[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]177

212　显著性分析

表2列出了NH4++NO3-、总氮数据的泊松相关系数、t值、F值。泊松相关系数为0199,t

归分析结果相关系数r=019948(n=21)。分析结果表明,

+-用以上三种实验方法测出的NH4+NO3、总氮符合理论上的要求,结果在误差范围内。

Table21t,F2Test:pairedsamplesanalysis

观测值

NH4+NO3

2121

df2020

泊松相

关系数

0199

假设平均差

0100

t检验P,单尾

t单尾

临界

1168

P,双尾

t双尾

临界

2102

FP,单尾

F单尾

临界

2112

[***********]42

总氮

3　结　论

　　植物样品用三种测定方法分别测得的总氮、氨态氮及硝态氮的结果表明,总氮≈NH4++NO3-与理论值符合。这样就可以根据需要或现有条件选择实验方法,还可以灵活运用测其中两种氮形态含量而推出另一个形态的含量。本文为植物学和植物生态学的化学元素分析选择测定方法提供了依据。

本文研究所用植物样品均为自然界中生长的植物,硝态氮、亚硝态氮含量小于012mg・g-1,占总氮比例小于10%,但这是一种储藏形式的氮,当氮被活跃吸收的时候,

参

植物器官中积累大量的硝态氮。有报道在开花之前,茎内硝酸盐可达到总氮含量的20%～40%,而在根中可达到15%～20%[6],在植物体内充分利用氮时,硝态氮的含量就降低,所以了解植物中氮元素各种形态的含量对植物生态学研究来说是很有意义的。另外植物中过量的硝态氮对人的身体健康有负面影响,食品成分的国家标准规定硝态氮含量不得超过015mg・g-1,但蔬菜中硝态氮含量随施用氮肥的增加会超过食品营养允许标准[7],及化肥流失,所以提,加强对植物。(中国农业科技导报),2002,4(2):56.

(食品中亚硝

[1]　XIAOYan2boetal()).TheDeterminationMethodsofNitriteandNitrateinFood[2]　26)(“1996年修订26”

)[3]　南京农学院.土壤农化分析.北京:农业出版社,1980.191.

(北京:中国标准出版社).GB/T5009.,33-1996.348.

(理化检验2化学分册),2000,36(4):166.(理化检验2化学分册),1999,35(3):110.

[4]　WUJian2zhietal(吴建之等).PhysicalTestingandChem.Anal.,PartB:Chem.Anal.[5]　WUJian2zhietal(吴建之等).PhysicalTestingandChem.Anal.,PartB:Chem.Anal.[6]　Posnitschek2SchimmelI.ZPflanzenphysiol,1983,[7]　CHENZhen2deetal

(109):215.

(陈振德等).ChinaVegetables(中国蔬菜),1988,(1):40.

StudyontheMethodfortheDeterminationofNitricNitrogen,AmmoniacalNitrogenandTotalNitrogeninPlant

LΒWei2xian1,GEYing

1

,WUJian2zhi2,CHANGJie13

　310029,China2.CentreofAnalysisandDetection,ZhejiangUniversity,Hangzhou　310028,China

1.CollegeofLifeScience,ZhejiangUniversity,Hangzhou

Abstract　Thispaperreportsthedeterminationofthreenitrogenstatesinplants:nitricnitrogen,ammoniacalnitrogenandtotalnitrogen.TheplantsamplewasdigestedbytheKjeldathlmethodwithHrelationshipamongthethreeNstatesisthatthetotalN=NH

2SO4

+H2O2.Thesolutionofthesamplewasdeterminedbythreemethods:absorp

2S2O8

2

tionphotometricmethod,indigoticcolorimetry,andUVabsorptionphotometricmethodafterK

+

4

oxidation.Bycomparingtheresults,the

+NO3-.Suitablemethodswerefoundforthedeterminationoftheelements,

thusprovidingascientificbasisfortheselectionofsuitablemethodsforchemicalelementanalysisinplants.Keywords　Plant;Kjeldathlmethod;Nitricnitrogen;Ammoniacalnitrogen;Totalnitrogen

(ReceivedNov.5,2002;acceptedApril15,2003

)