Qual è il metodo Kjeldahl?

Gli scienziati usano il metodo Kjeldahl per analizzare la percentuale di azoto organico in una sostanza. I livelli di azoto possono quindi essere utilizzati per determinare la quantità di proteine. Il nome completo del metodo è il metodo di analisi dell'azoto di Kjeldahl - a volte l'analisi delle proteine ​​viene utilizzata al posto dell'analisi dell'azoto, ma i termini si riferiscono allo stesso metodo.

Il chimico Johan Kjeldahl presentò per la prima volta il suo metodo alla Danish Chemical Society nel 1883. Decise che, poiché l'azoto è un elemento importante nelle proteine, l'analisi dell'azoto poteva essere utilizzata per determinare la quantità di proteine ​​in una sostanza. Le sue scoperte sono state migliorate da allora, ma il metodo di base rimane in vigore.

Il metodo Kjeldahl consiste in tre passaggi, comunemente chiamati digestione, distillazione e titolazione. La digestione scompone l'azoto in ammoniaca e la distillazione separa l'ammoniaca da altri componenti. La quantità di ammoniaca viene calcolata usando la titolazione, quindi le quantità di azoto e proteine ​​possono essere calcolate in base alla quantità di ammoniaca.

Durante la fase di digestione, un piccolo campione della sostanza da analizzare viene miscelato con acido solforico, solfato di potassio e un catalizzatore che accelera la reazione. Questa miscela viene riscaldata a una temperatura molto elevata - fino a 750 ° F (circa 400 ° C) - per circa un'ora, quindi raffreddata. Le reazioni che si verificano nella miscela riscaldata scompongono grandi molecole in componenti più piccoli, inclusi gli ioni ammonio.

La fase di distillazione converte gli ioni ammonio in ammoniaca aggiungendo idrossido di sodio alla miscela. Quindi la temperatura della soluzione viene aumentata, convertendo l'ammoniaca in un gas volatile che sale in un vapore. I vapori sono intrappolati in una soluzione, come acido cloridrico o acido borico.

L'ammoniaca intrappolata in un acido neutralizza parte dell'acido, il che significa che abbassa il pH. La quantità di acido rimasta dopo questa neutralizzazione è titolata con una base, come idrossido di sodio. Un colorante viene aggiunto alla soluzione di acido e ammoniaca, che cambia colore quando cambia il pH. Quindi piccole quantità di base vengono aggiunte all'acido fino a quando la soluzione cambia colore. La quantità di base necessaria per raggiungere questo endpoint può essere utilizzata per calcolare la quantità di ammoniaca nella soluzione originale.

Per calcolare la quantità di azoto, uno scienziato deve prima conoscere il numero di moli di acido e base presenti nella soluzione finale. Sottraendo le moli di base dalle moli di acido si ottengono le moli di ammoniaca. Le moli di ammoniaca nella soluzione finale sono le stesse moli di azoto, quindi questo numero viene moltiplicato per 14 - la massa atomica di azoto - per trovare i grammi di azoto.

La percentuale di azoto si trova dividendo i grammi di azoto per i grammi totali nel campione originale e moltiplicando per 100. La percentuale di proteine ​​con il metodo Kjeldahl si trova moltiplicando la percentuale di azoto per un fattore di conversione. Questo fattore di conversione è generalmente di 6,25, ad eccezione di alcune sostanze come grano e latticini.