Vad är Kjeldahl-metoden?
Forskare använder Kjeldahl-metoden för att analysera procenten av organiskt kväve i ett ämne. Kvävenivåerna kan sedan användas för att bestämma mängden protein. Metodens fulla namn är Kjeldahl-metoden för kväveanalys - ibland används proteinanalys istället för kväveanalys, men termerna hänvisar till samma metod.
Kemisten Johan Kjeldahl presenterade först sin metod för danska kemikalieföreningen 1883. Han bestämde att eftersom kväve är en viktig del i protein, kan kväveanalys användas för att bestämma mängden protein i ett ämne. Hans resultat har förbättrats sedan den tiden, men den grundläggande metoden förblir på plats.
Kjeldahl-metoden består av tre steg, vanligen benämnda matsmältning, destillation och titrering. Klyvning bryter ner kvävet till ammoniak och destillation separerar ammoniaken från andra komponenter. Mängden ammoniak beräknas med titrering, därefter kan mängden kväve och protein beräknas baserat på mängden ammoniak.
Under matsmältningssteget blandas ett litet prov av ämnet som ska analyseras med svavelsyra, kaliumsulfat och en katalysator som påskyndar reaktionen. Denna blandning upphettas till en mycket hög temperatur - upp till 750 ° F (cirka 400 ° C) - i ungefär en timme och kyls sedan. Reaktionerna som äger rum i den uppvärmda blandningen bryter ner stora molekyler till mindre komponenter, inklusive ammoniumjoner.
Destillationssteget omvandlar ammoniumjoner till ammoniakgas genom tillsats av natriumhydroxid till blandningen. Därefter höjs temperaturen i lösningen och omvandlar ammoniak till en flyktig gas som stiger i ånga. Ångorna fångas i en lösning, såsom saltsyra eller borsyra.
Ammoniak fångad i en syra neutraliserar en del av syran, vilket innebär att den sänker pH-värdet. Mängden syra som är kvar efter denna neutralisering titreras med en bas, såsom natriumhydroxid. Ett färgämne tillsätts syra- och ammoniaklösningen, som ändrar färg när pH-värdet förändras. Sedan tillsätts små mängder av basen till syran precis tills lösningen ändrar färg. Mängden bas som behövs för att nå detta slutpunkt kan användas för att beräkna mängden ammoniak i den ursprungliga lösningen.
För att beräkna kvävemängden måste en forskare först veta antalet mol syra och bas som fanns i den slutliga lösningen. Att subtrahera molens bas från molens syra ger molterna ammoniak. Mol ammoniak i den slutliga lösningen är densamma som mol kväve, så detta antal multipliceras med 14 - atommassan av kväve - för att hitta gram kväve.
Procent kväve upptäcks genom att dela gram kväve med de totala gram i det ursprungliga provet och multiplicera med 100. Procentproteinet Kjeldahl-metoden hittas genom att multiplicera procenten kväve med en omvandlingsfaktor. Denna omvandlingsfaktor är vanligtvis 6,25, med undantag för några få ämnen som vete och mejeriprodukter.