Hvad er Kjeldahl-metoden?
Forskere bruger Kjeldahl-metoden til at analysere procentdelen af organisk nitrogen i et stof. Kvælstofniveauerne kan derefter bruges til at bestemme mængden af protein. Metodens fulde navn er Kjeldahl-metoden til nitrogenanalyse - nogle gange bruges proteinanalyse i stedet for nitrogenanalyse, men udtrykkene henviser til den samme metode.
Kemiker Johan Kjeldahl præsenterede først sin metode for Dansk Kemiselskab i 1883. Han bestemte, at da kvælstof er et vigtigt element i protein, kunne kvælstofanalyse bruges til at bestemme mængden af protein i et stof. Hans fund er blevet forbedret siden den tid, men den grundlæggende metode forbliver på plads.
Kjeldahl-metoden består af tre trin, ofte benævnt fordøjelse, destillation og titrering. Fordøjelse nedbryder nitrogenet i ammoniak, og destillation adskiller ammoniakken fra andre komponenter. Mængden af ammoniak beregnes ved hjælp af titrering, derefter kan mængderne af nitrogen og protein beregnes baseret på mængden af ammoniak.
Under fordøjelsestrinnet blandes en lille prøve af det stof, der skal analyseres, med svovlsyre, kaliumsulfat og en katalysator, der fremskynder reaktionen. Denne blanding opvarmes til en meget høj temperatur - op til 750 ° F (ca. 400 ° C) - i cirka en time og afkøles derefter. Reaktionerne, der finder sted i den opvarmede blanding, nedbryder store molekyler til mindre komponenter, herunder ammoniumioner.
Destillationstrinnet omdanner ammoniumioner til ammoniakgas ved at tilsætte natriumhydroxid til blandingen. Derefter hæves opløsningens temperatur og omdanner ammoniakken til en flygtig gas, der stiger i en damp. Dampene er fanget i en opløsning, såsom saltsyre eller borsyre.
Ammoniak, der er fanget i en syre, neutraliserer noget af syren, hvilket betyder, at den sænker pH-værdien. Mængden af syre, der er tilbage efter denne neutralisering, titreres med en base, såsom natriumhydroxid. Et farvestof sættes til syre- og ammoniakopløsningen, der ændrer farve, når pH ændres. Derefter sættes små mængder af basen til syren, lige indtil opløsningen skifter farve. Den nødvendige mængde base for at nå dette slutpunkt kan bruges til at beregne mængden af ammoniak i den originale opløsning.
For at beregne mængden af nitrogen skal en videnskabsmand først kende antallet af mol syre og base, der var til stede i den endelige opløsning. Ved at trække mol basen fra molerne syre får man mol ammoniak. Mol ammoniakmolekylerne i den endelige opløsning er de samme som kvælstofmolderne, så dette antal ganges med 14 - atommassen af nitrogen - for at finde gram nitrogen.
Procent nitrogen findes ved at dividere gram nitrogen med de samlede gram i den originale prøve og multiplicere med 100. Procentproteinet Kjeldahl-metoden findes ved at multiplicere procent kvælstof med en konverteringsfaktor. Denne konverteringsfaktor er normalt 6,25 med undtagelse af nogle få stoffer som hvede og mejeriprodukter.