ケルダール法とは

科学者はケルダール法を使用して、物質中の有機窒素の割合を分析します。 その後、窒素レベルを使用してタンパク質の量を決定できます。 このメソッドの正式名称は、窒素分析のケルダール法です。窒素分析の代わりにタンパク質分析が使用されることもありますが、用語は同じメソッドを指します。

化学者のヨハン・ケルダールは、1883年にデンマーク化学協会に最初にメソッドを提示しました。彼は、窒素がタンパク質の主要な要素であるため、窒素分析を使用して物質のタンパク質量を決定できると判断しました。 彼の発見はそれ以来改善されてきましたが、基本的な方法はそのままです。

ケルダール法は、一般に消化、蒸留、滴定と呼ばれる3つのステップで構成されます。 消化により窒素がアンモニアに分解され、蒸留によりアンモニアが他の成分から分離されます。 アンモニアの量は滴定を使用して計算され、窒素とタンパク質の量はアンモニアの量に基づいて計算できます。

消化ステップでは、分析対象物質の少量のサンプルを硫酸、硫酸カリウム、および反応を加速する触媒と混合します。 この混合物は、約750°F（約400°C）までの非常に高い温度に約1時間加熱され、その後冷却されます。 加熱された混合物で起こる反応により、大きな分子がアンモニウムイオンなどの小さな成分に分解されます。

蒸留ステップでは、水酸化ナトリウムを混合物に加えることにより、アンモニウムイオンをアンモニアガスに変換します。 次に、溶液の温度が上昇し、アンモニアが蒸気で上昇する揮発性ガスに変換されます。 蒸気は、塩酸やホウ酸などの溶液に閉じ込められます。

酸に閉じ込められたアンモニアは、酸の一部を中和します。つまり、pHが低下します。 この中和後に残った酸の量は、水酸化ナトリウムなどの塩基で滴定されます。 染料が酸とアンモニアの溶液に加えられ、pHが変化すると色が変わります。 次に、溶液の色が変わるまで少量の塩基を酸に加えます。 このエンドポイントに到達するために必要な塩基の量を使用して、元の溶液のアンモニアの量を計算できます。

窒素の量を計算するには、科学者は最初に最終溶液に存在する酸と塩基のモル数を知る必要があります。 酸のモルから塩基のモルを引くと、アンモニアのモルが得られます。 最終溶液のアンモニアのモル数は窒素のモル数と同じであるため、この数値に14（窒素の原子質量）を掛けて窒素のグラムを求めます。

窒素のパーセントは、窒素のグラムを元のサンプルの総グラムで除算し、100を掛けることによって求められます。タンパク質のパーセントは、窒素のパーセントに変換係数を掛けることによって求められます。 小麦や乳製品などのいくつかの物質を除き、この換算係数は通常6.25です。