Kas yra Kjeldahlio metodas?

Mokslininkai naudoja Kjeldahl metodą organinio azoto procentinei medžiagai analizuoti. Tada azoto kiekis gali būti naudojamas baltymų kiekiui nustatyti. Visas metodo pavadinimas yra Kjeldahl azoto analizės metodas – kartais vietoj azoto analizės naudojama baltymų analizė, tačiau terminai nurodo tą patį metodą.

Chemikas Johanas Kjeldahlas pirmą kartą pristatė savo metodą Danijos chemijos draugijai 1883 m. Jis nustatė, kad, kadangi azotas yra pagrindinis baltymų elementas, azoto analizę galima naudoti norint nustatyti baltymų kiekį medžiagoje. Nuo to laiko jo išvados buvo patobulintos, tačiau pagrindinis metodas išlieka.

Kjeldahl metodas susideda iš trijų etapų, paprastai vadinamų skaidymu, distiliavimu ir titravimu. Virškinimo metu azotas suskaidomas į amoniaką, o distiliuojant amoniakas atskiriamas nuo kitų komponentų. Amoniako kiekis apskaičiuojamas titruojant, tada pagal amoniako kiekį galima apskaičiuoti azoto ir baltymų kiekius.

Virimo metu nedidelis tiriamos medžiagos mėginys sumaišomas su sieros rūgštimi, kalio sulfatu ir katalizatoriumi, kuris pagreitina reakciją. Šis mišinys kaitinamas iki labai aukštos temperatūros – iki 750°F (apie 400°C) – apie valandą, po to atšaldomas. Kaitinamame mišinyje vykstančios reakcijos suskaido dideles molekules į smulkesnius komponentus, įskaitant amonio jonus.

Distiliavimo etape amonio jonai paverčiami amoniako dujomis, į mišinį įpilant natrio hidroksido. Tada pakeliama tirpalo temperatūra, paverčiant amoniaką lakiomis dujomis, kurios kyla garuose. Garai sulaikomi tirpale, pavyzdžiui, druskos rūgštyje arba boro rūgštyje.

Amoniakas, įstrigęs rūgštyje, neutralizuoja dalį rūgšties, o tai reiškia, kad sumažina pH. Po šio neutralizavimo likęs rūgšties kiekis titruojamas baze, pvz., natrio hidroksidu. Į rūgšties ir amoniako tirpalą dedama dažų, kurie keičia spalvą, kai pasikeičia pH. Tada į rūgštį įpilama nedideli bazės kiekiai tol, kol tirpalo spalva pasikeis. Bazės kiekis, reikalingas šiam galutiniam taškui pasiekti, gali būti naudojamas apskaičiuojant amoniako kiekį pradiniame tirpale.

Norėdami apskaičiuoti azoto kiekį, mokslininkas pirmiausia turi žinoti, kiek molių rūgšties ir bazės buvo galutiniame tirpale. Atėmus bazės molius iš rūgšties molių, gaunami amoniako moliai. Amoniako moliai galutiniame tirpale yra tokie patys kaip azoto moliai, todėl šis skaičius padauginamas iš 14 – azoto atominės masės – norint rasti azoto gramus.

Azoto procentas randamas padalijus azoto gramus iš bendro pradinio mėginio gramų ir padauginus iš 100. Baltymų procentas pagal Kjeldahl metodą nustatomas azoto procentą padauginus iš konversijos koeficiento. Šis perskaičiavimo koeficientas paprastai yra 6.25, išskyrus keletą medžiagų, tokių kaip kviečiai ir pieno produktai.