Wat is de Kjeldahl-methode?

Wetenschappers gebruiken de Kjeldahl-methode om het percentage organische stikstof in een stof te analyseren. De stikstofgehaltes kunnen vervolgens worden gebruikt om de hoeveelheid eiwit te bepalen. De volledige naam van de methode is de Kjeldahl-methode voor stikstofanalyse - soms wordt eiwitanalyse gebruikt in plaats van stikstofanalyse, maar de termen verwijzen naar dezelfde methode.

Chemicus Johan Kjeldahl presenteerde zijn methode voor het eerst aan de Deense Chemische Vereniging in 1883. Hij bepaalde dat stikstof, aangezien stikstof een belangrijk element in eiwit is, kan worden gebruikt om de hoeveelheid eiwit in een stof te bepalen. Zijn bevindingen zijn sindsdien verbeterd, maar de basismethode blijft bestaan.

De Kjeldahl-methode bestaat uit drie stappen, gewoonlijk digestie, destillatie en titratie genoemd. Spijsvertering breekt de stikstof af in ammoniak en destillatie scheidt de ammoniak van andere componenten. De hoeveelheid ammoniak wordt berekend met behulp van titratie, vervolgens kunnen de hoeveelheden stikstof en eiwit worden berekend op basis van de hoeveelheid ammoniak.

Tijdens de verteringsstap wordt een klein monster van de te analyseren stof gemengd met zwavelzuur, kaliumsulfaat en een katalysator die de reactie versnelt. Dit mengsel wordt ongeveer een uur verwarmd tot een zeer hoge temperatuur - tot 750 ° F (ongeveer 400 ° C) en vervolgens afgekoeld. De reacties die plaatsvinden in het verwarmde mengsel breken grote moleculen af ​​in kleinere componenten, waaronder ammoniumionen.

De destillatiestap zet de ammoniumionen om in ammoniakgas door natriumhydroxide aan het mengsel toe te voegen. Vervolgens wordt de temperatuur van de oplossing verhoogd, waarbij de ammoniak wordt omgezet in een vluchtig gas dat stijgt in een damp. De dampen zitten gevangen in een oplossing, zoals zoutzuur of boorzuur.

Ammoniak opgesloten in een zuur neutraliseert een deel van het zuur, wat betekent dat het de pH verlaagt. De hoeveelheid zuur die overblijft na deze neutralisatie wordt getitreerd met een base, zoals natriumhydroxide. Een kleurstof wordt toegevoegd aan de zuur- en ammoniakoplossing, die van kleur verandert wanneer de pH verandert. Vervolgens worden kleine hoeveelheden van de base aan het zuur toegevoegd totdat de oplossing van kleur verandert. De hoeveelheid base die nodig is om dit eindpunt te bereiken, kan worden gebruikt om de hoeveelheid ammoniak in de oorspronkelijke oplossing te berekenen.

Om de hoeveelheid stikstof te berekenen, moet een wetenschapper eerst het aantal mol zuur en base weten dat aanwezig was in de uiteindelijke oplossing. Het aftrekken van het aantal mol base van het aantal mol zuur geeft het aantal mol ammoniak. De mol ammoniak in de uiteindelijke oplossing is hetzelfde als de mol stikstof, dus dit aantal wordt vermenigvuldigd met 14 - de atoommassa stikstof - om de grammen stikstof te vinden.

Het percentage stikstof wordt gevonden door de grammen stikstof te delen door het totale aantal grammen in het oorspronkelijke monster en te vermenigvuldigen met 100. Het percentage eiwit volgens de Kjeldahl-methode wordt gevonden door het percentage stikstof te vermenigvuldigen met een conversiefactor. Deze omrekeningsfactor is meestal 6,25, met uitzondering van enkele stoffen zoals tarwe en zuivelproducten.