杜馬斯燃燒法—快速、環保的氮分析技術

2024年11月電子報

杜馬斯燃燒法（Dumas Combustion Method）是法國化學家 Jean Baptiste Dumas 於 1831 年創立的早期定氮技術，通過測量氮氣體積來推算有機物的含氮量。此法比丹麥科學家 Kjeldahl 在 1883 年提出的凱氏定氮法早了 52 年，但因早期只能測定少量樣品，應用範圍有限。1964 年，德國 Heraeus 公司推出全球首台杜馬斯法快速定氮儀 Rapid N，1989 年則推出可測定克級樣品的 Macro N，推動了該技術在食品、飼料、肥料、植物、土壤和臨床等領域的廣泛應用。如今，杜馬斯法已成為歐美多國的法定氮/蛋白質分析方法，這項古老技術正重新煥發出生命力！讓我們一起深入瞭解這項技術的優點、缺點及其應用範圍。

杜馬斯燃燒法的操作原理

杜馬斯法基於燃燒原理，樣品在高溫下（通常約900°C）於純氧環境中完全燃燒。樣品中的氮元素轉化為氮氧化物，經過一系列過濾及處理後轉化為氮氣。通過熱導檢測器（TCD）測定氮氣含量，並計算出樣品中的氮含量。

此技術的優勢之一在於不需要使用濃硫酸等有害化學品，從而減少了操作過程中的風險，並降低了廢棄物處理的難度。

杜馬斯燃燒法的優點

1. 速度快：杜馬斯燃燒法的分析時間通常在3分鐘內，比起傳統凱氏法需要的數小時，大幅縮短了實驗室的等待時間，提升了效率，特別適合處理大量樣品的實驗室使用。
2. 環保且安全：杜馬斯法無需使用有害化學品，例如濃硫酸或氫氧化鈉，因此更符合現代實驗室的環保與安全標準，並能減少化學物質對操作人員的危害。
3. 高精確度：杜馬斯法在純氧環境中燃燒樣品，並通過現代化的熱導檢測器進行檢測，能夠提供高精度的氮含量測定結果，特別適合需要準確結果的分析場景。
4. 高通量：杜馬斯燃燒法的分析儀通常設計有自動進樣功能，使得樣品可以連續不間斷地進行測試，大大提升了工作效率。

杜馬斯燃燒法的缺點

1. 設備成本高：相較於凱氏法所需的基礎設備，杜馬斯燃燒法的儀器初始購置成本較高。
2. 需使用高純度氣體：杜馬斯燃燒法需要高純度的氧氣和氦氣，這些氣體會增加日常操作成本，特別是需要長期不間斷分析的實驗室。

杜馬斯燃燒法與凱氏定氮法比較表：

杜馬斯燃燒法的應用範圍

杜馬斯燃燒法適用於各種樣品的氮含量分析，從固體到液體基質都能精確測定，且符合多項國際標準。以下是其應用範疇：

1. 食品與飼料：食品中蛋白質的含量是衡量營養價值的重要指標，而杜馬斯法因其準確性與快速性，常用於分析食品和飼料中的蛋白質含量。
2. 農業：杜馬斯燃燒法可用於肥料中氮含量的測定，這對農業的土壤營養管理至關重要。此外，該方法能夠快速提供氮含量數據，以幫助調整施肥方案。
3. 環境監測：在土壤及水樣等環境樣品中，氮含量是反映污染狀況的重要指標。杜馬斯燃燒法能夠提供精確且快速的氮分析，對於污染監測和生態評估具有重要意義。
4. 燃料分析：燃料（如煤、焦炭等）的氮含量會影響其燃燒效率及環境排放。杜馬斯法能夠快速分析這些燃料中的氮含量，以評估其質量及環境影響。
5. 化學和製藥工業：杜馬斯法也適用於檢測化學試劑和藥物中的氮含量，以保證產品的質量和一致性。

總結

杜馬斯燃燒法以其高效、安全和環保的特點，成為現代氮分析的理想選擇。它不僅能夠縮短分析時間，還能提供精確的數據，特別適合高通量的實驗室。隨著技術的發展，杜馬斯燃燒法的設備正在逐步普及並優化，未來有望在更多領域得到廣泛應用。對於需要進行高精度氮含量測定的實驗室，杜馬斯燃燒法無疑是一個值得考慮的選擇。