Qu'est-ce que la méthode Kjeldahl?

Les scientifiques utilisent la méthode Kjeldahl pour analyser le pourcentage d'azote organique contenu dans une substance. Les niveaux d'azote peuvent ensuite être utilisés pour déterminer la quantité de protéines. Le nom complet de la méthode est la méthode Kjeldahl d'analyse de l'azote - parfois, l'analyse des protéines est utilisée à la place de l'analyse de l'azote, mais les termes font référence à la même méthode.

Le chimiste Johan Kjeldahl a présenté sa méthode pour la première fois à la Danish Chemical Society en 1883. Il a déterminé que, l'azote étant un élément majeur des protéines, une analyse de l'azote pourrait être utilisée pour déterminer la quantité de protéines dans une substance. Ses découvertes ont été améliorées depuis ce temps, mais la méthode de base reste en place.

La méthode Kjeldahl comprend trois étapes, communément appelées digestion, distillation et titration. La digestion décompose l'azote en ammoniac et la distillation sépare l'ammoniac des autres composants. La quantité d'ammoniac est calculée à l'aide d'un titrage, puis les quantités d'azote et de protéines peuvent être calculées en fonction de la quantité d'ammoniac.

Au cours de l'étape de digestion, un petit échantillon de la substance à analyser est mélangé avec de l'acide sulfurique, du sulfate de potassium et un catalyseur qui accélère la réaction. Ce mélange est chauffé à une température très élevée - environ 400 ° C (environ 750 ° F) - pendant environ une heure, puis refroidi. Les réactions qui se produisent dans le mélange chauffé décomposent les grosses molécules en composants plus petits, notamment les ions ammonium.

L'étape de distillation convertit les ions ammonium en gaz ammoniac en ajoutant de l'hydroxyde de sodium au mélange. Ensuite, la température de la solution est élevée, convertissant l'ammoniac en un gaz volatil qui monte en vapeur. Les vapeurs sont piégées dans une solution, telle que l'acide chlorhydrique ou l'acide borique.

L'ammoniac emprisonné dans un acide neutralise une partie de l'acide, ce qui signifie qu'il abaisse le pH. La quantité d'acide restante après cette neutralisation est titrée avec une base, telle que l'hydroxyde de sodium. Un colorant est ajouté à la solution d'acide et d'ammoniac, qui change de couleur lorsque le pH change. Ensuite, de petites quantités de base sont ajoutées à l'acide jusqu'à ce que la solution change de couleur. La quantité de base nécessaire pour atteindre ce point final peut être utilisée pour calculer la quantité d'ammoniac dans la solution d'origine.

Pour calculer la quantité d'azote, un scientifique doit d'abord connaître le nombre de moles d'acide et de base présentes dans la solution finale. En soustrayant les moles de base des moles d'acide, on obtient les moles d'ammoniac. Les moles d'ammoniac dans la solution finale sont les mêmes que les moles d'azote. Ce nombre est donc multiplié par 14 - la masse atomique de l'azote - pour trouver les grammes d'azote.

Le pourcentage d'azote est obtenu en divisant les grammes d'azote par le nombre total de grammes dans l'échantillon initial et en le multipliant par 100. Le pourcentage de protéines obtenu par la méthode de Kjeldahl est obtenu en multipliant le pourcentage d'azote par un facteur de conversion. Ce facteur de conversion est généralement de 6,25, à l’exception de quelques substances telles que le blé et les produits laitiers.