Kjeldahl yöntemi - Kjeldahl method
Kjeldahl yöntemi veya Kjeldahl sindirimi ( Danimarka telaffuzu: [kʰelˌtɛˀl] ) 'de analitik kimya nicel olarak belirlenmesi için bir yöntemdir , nitrojen içerdiği organik maddelerin yanı sıra nitrojen, inorganik bileşikler, içinde ihtiva edilen amonyak ve amonyum (NH 3 / NH 4 + ). Değişiklik yapılmadan, nitrat gibi diğer inorganik azot formları bu ölçüme dahil edilmez. Kjeldahl azot içeriği ile protein içeriği arasında ampirik bir ilişki kullanmak, proteinleri analiz etmek için önemli bir yöntemdir. Bu yöntem 1883 yılında Johan Kjeldahl tarafından geliştirilmiştir .
Yöntem
Yöntem konsantre ile 360-410 ° C'ye kadar bir nümunenin oluşur sülfürik asit (H 2 SO 4 gibi azaltılmış azot serbest bırakmak üzere oksidasyonu yoluyla ( "digests" ya da "destructs") organik örnek bileşenlerine ayrılır), amonyum sülfat . Sıcak konsantre sülfürik asit, karbonu (bitümlü kömür olarak) ve sülfürü oksitler ( sülfürik asidin karbon ile reaksiyonlarına bakınız ):
- C + 2 H 2 SO 4 → CO 2 + 2 SO 2 + 2 H 2 O
- S + 2 H 2 SO 4 → 3 SO 2 + 2 H 2 O
Selenyum , Hg 2 SO 4 veya CuSO 4 gibi katalizörler genellikle sindirimin daha hızlı ilerlemesini sağlamak için eklenir. Na 2 SO 4 ya da K 2 SO 4 de H kaynama noktasını arttırmak için eklenir 2 SO 4 . Sindirim, likör dumanların salınmasıyla berraklaştığında tamamlanır. Aşağıda gösterilen bir damıtma sistemi inşa edilmiştir.
 |
|
Kondansatörün ucu bilinen hacimde standart asit (yani bilinen konsantrasyondaki asit) içine daldırılır. Bir zayıf asit gibi borik asit (H 3 BO 3 ) amonyak aşırı sık kullanılır. Standart HCI , H, 2 SO 4 veya başka bir kuvvetli asit yerine kullanılabilir, ancak bu daha az yaygın olduğu. Numune solüsyonu daha sonra az miktarda sodyum hidroksit (NaOH) ile damıtılır . NaOH, bir damlatma hunisi ile de eklenebilir . NaOH, amonyumu (NH 4 + ) amonyağa (NH 3 ) tepkimeye sokar ve bu da numune çözeltisini kaynatır. Amonyak, standart asit çözeltisinden kabarcıklar çıkarır ve zayıf veya güçlü asitle amonyum tuzlarına geri reaksiyona girer.
Asit çözeltisindeki amonyum iyon konsantrasyonu ve dolayısıyla numunedeki azot miktarı titrasyon yoluyla ölçülür. Borik asit (veya başka bir zayıf asit) kullanılmışsa, doğrudan asit-baz titrasyonu , konsantrasyonu bilinen güçlü bir asitle yapılır. HCI veya H 2 SO 4 kullanılabilir. Standart asit çözeltisini yapmak için güçlü asitler kullanılmışsa, bunun yerine dolaylı geri titrasyon kullanılır: çözeltiyi nötralize etmek için konsantrasyonu bilinen güçlü baz (NaOH gibi) kullanılır. Bu durumda amonyak miktarı, HCl ve NaOH miktarı arasındaki fark olarak hesaplanır. Doğrudan titrasyon durumunda, zayıf asidin (örn. borik asit) tam miktarını bilmek gerekli değildir çünkü titrasyona müdahale etmez (etkili bir şekilde yakalamak için amonyaktan fazla olması gerekir). Bu nedenle, doğrudan titrasyonda bir standart çözeltiye (örn. HCl) ihtiyaç duyulurken, geri titrasyonda iki standart çözeltiye (örn. HCl ve NaOH) ihtiyaç duyulur. Bu titrasyon reaksiyonları için uygun göstergelerden biri Tashiro'nun göstergesidir .
Uygulamada, bu analiz büyük ölçüde otomatiktir; özel katalizörler ayrışmayı hızlandırır. Başlangıçta, tercih edilen katalizör cıva oksitti. Bununla birlikte, çok etkili olmasına rağmen, sağlık endişeleri, bunun yerine kuprik sülfat ile sonuçlandı. Kuprik sülfat, cıva oksit kadar verimli değildi ve daha düşük protein sonuçları verdi. Kısa süre sonra, AOAC International'ın Resmi Yöntemleri ve Tavsiye Edilen Uygulamalarında protein için tüm analiz yöntemlerinde şu anda onaylanmış katalizör olan titanyum dioksit ile desteklendi.
Uygulamalar
Kjeldahl yönteminin evrenselliği, kesinliği ve tekrarlanabilirliği, onu gıdalardaki protein içeriğini tahmin etmek için uluslararası kabul görmüş bir yöntem haline getirmiştir ve diğer tüm yöntemlerin değerlendirildiği standart yöntemdir. Ayrıca toprakları, atık suları, gübreleri ve diğer malzemeleri tahlil etmek için de kullanılır. Bununla birlikte, proteinlerdeki nitrojene ek olarak protein olmayan nitrojeni ölçtüğü için gerçek protein içeriğinin bir ölçüsünü vermez. Bu, 2007 evcil hayvan maması olayı ve 2008 Çin süt tozu skandalı tarafından kanıtlanmıştır , ki bu , azot açısından zengin bir kimyasal olan melamin , sahte yüksek protein içeriği için hammaddelere eklendiğinde. Ayrıca, farklı proteinlerin farklı amino asit dizilerini hesaba katması için farklı düzeltme faktörlerine ihtiyaç vardır. Yüksek sıcaklıkta konsantre sülfürik asit kullanma ihtiyacı ve nispeten uzun test süresi (bir saat veya daha fazla) gibi ek dezavantajlar, ham protein içeriğini ölçmek için Dumas yöntemiyle olumsuz bir şekilde karşılaştırılır .
Toplam Kjeldahl azotu
Toplam Kjeldahl nitrojen veya TKN toplamıdır azot organik maddeler bağlanmış, nitrojen , amonyak (NH 3 -N) ve amonyum (NH 4 + (örneğin, atık su arıtma toprak, su ya da atık suyun kimyasal analizi N) bitki atığı).
Günümüzde TKN, birçok arıtma tesisinde düzenleyici raporlama için ve tesis operasyonlarını izleme aracı olarak gerekli bir parametredir.
Dönüşüm faktörleri
TKN genellikle için bir vekil olarak kullanılmaktadır protein olarak gıda örnekleri . TKN'den proteine dönüşüm, numunede bulunan protein tipine ve proteinin hangi fraksiyonunun arginin ve histidin gibi azotlu amino asitlerden oluştuğuna bağlıdır . Ancak, dönüştürme faktörlerinin aralığı nispeten dardır. Gıdalar için N faktörleri olarak bilinen örnek dönüştürme faktörleri, süt ürünleri için 6,38'den et, yumurta, mısır (mısır) ve sorgum için 6,25'ten çoğu tahıl için 5,83'e kadar değişir; Pirinç için 5,95, buğday unu için 5,70 ve yer fıstığı için 5,46. Uygulamada, uygulanabilirliği ne olursa olsun, hemen hemen tüm gıda ve yemler için 6.25 kullanılmaktadır. 6.25 faktörü, yayınlanmış başka bir faktörün yokluğunda ABD Besin Etiketi düzenlemeleri tarafından özellikle gereklidir.
| Hayvansal kökenli | faktör | Çim tohumları | faktör | Fasulye ve fıstık | faktör |
|---|---|---|---|---|---|
| Yumurtalar | 6.25 | Arpa | 5.83 | hint fasulyesi | 5.30 |
| Et | 6.25 | Mısır ( mısır ) | 6.25 | kuru fasulye | 6.25 |
| Süt | 6.38 | Darı | 5.83 | Lima fasulyesi | 6.25 |
| Yulaf | 5.83 | lacivert fasulye | 6.25 | ||
| Pirinç | 5,95 | Maş fasulyesi | 6.25 | ||
| Çavdar | 5.83 | Soya fasulyesi | 5.71 | ||
| sorgum | 6.25 | kadife fasulye | 6.25 | ||
| Buğday : Bütün çekirdek | 5.83 | Yer fıstığı | 5.46 | ||
| Buğday : Kepek | 6.31 | ||||
| Buğday : Endosperm | 5.70 |
Duyarlılık
Kjeldahl yöntemi orijinal versiyonda zayıf duyarlıdır. Mineralizasyon ve distilasyondan sonra NH 4 + miktarını belirlemek için başka tespit yöntemleri kullanılmış ve gelişmiş hassasiyet elde edilmiştir: bir plazma atomik emisyon spektrometresine (ICP-AES-HG, 10–25 mg/L) bağlı hat içi hidrit üreteci , potansiyometrik titrasyon (>0.1 mg nitrojen), zon kapiler elektroforezi (1.5 µg/ml nitrojen) ve iyon kromatografisi (0.5 µg/ml).
sınırlamalar
Kjeldahl yöntemi azot ihtiva eden bileşikler için geçerli değildir nitro ve azo grupları ve nitrojen (örn halkalarda mevcut piridin , kinolin , izokinolin dönüşmez bu bileşiklerin azot gibi) , amonyum sülfat bu yöntemin koşullar altında gerçekleştirilir.
Ayrıca bakınız
- Dumas yöntemi , başka bir nitrojen analiz yöntemi
- Devarda'nın alaşımı , nitrat analizi için güçlü bir indirgeyici ajan
- Bisinkoninik asit tahlili , protein-azot için kolorimetrik bir tahlil
- Yanma analizi başka bir karbon, hidrojen ve azot analiz yöntemi
Referanslar
bibliyografya
- Atık Su Mühendisliği: Arıtma ve Yeniden Kullanım , Metcalf & Eddy, McGraw-Hill Higher Education; 4. baskı, 1 Mayıs 2002, ISBN 978-0071241403