크젤달법

Kjeldahl method
"TKN"은 여기서 리디렉션된다. 로잘리아와 트래비스 스콧의 노래는 TKN (노래)을 참조하십시오.

분석화학에서 Kjeldahl 방법 또는 Kjeldahl 소화법(단어 발음: [kkelelttˀll])은 유기물질에 포함된 질소와 무기 화합물 암모니아와 암모늄(NH3/NH4+)에 포함된 질소의 정량적 측정을 위한 방법이다. 수정하지 않으면 질산염과 같은 다른 형태의 무기질 질소는 이 측정에 포함되지 않는다. Kjeldahl 질소 함량과 단백질 함량 사이의 경험적 관계를 이용하여 단백질을 분석하는 중요한 방법이다. 이 방법은 1883년 요한 켈달에 의해 개발되었다.[1][2]

방법

이 방법은 농축 황산(HSO24)으로 시료를 360–410 °C로 가열하는 것으로 구성되는데, 이는 유기 시료를 산화("소화" 또는 "파괴")하여 황산암모늄으로 환원된 질소를 자유롭게 한다.[3] 뜨거운 농축 황산은 탄소와 황을 산화시킨다(탄소와 황산의 반응 참조):

C + 2 H2SO4 → CO2 + 2 SO2 + 2 H2O
S + 2 H2SO4 → 3 SO2 + 2 H2O

셀레늄, HgSO24 또는 CuSO와4 같은 촉매는 종종 소화가 더 빨리 진행되도록 하기 위해 첨가된다. HSO의24 비등점을 높이기 위해 NaSO나24 KSO도24 첨가된다. 술이 연기의 배출과 함께 맑아지면 소화가 완성된다.[3] 아래에 묘사된 증류 시스템이 구축되어 있다.

Kjeldahl digestion Kjeldahl distillation

콘덴서의 끝부분은 알려진 양의 표준산(즉, 알려진 농도의 산)에 담근다. 암모니아를 초과하는 붕산(HBO33)과 같은 약한 산이 자주 사용된다. 표준화된 HCl, HSO24 또는 다른 강한 산을 대신 사용할 수 있지만, 이것은 덜 흔한 일이다. 그런 다음 샘플 용액은 소량의 수산화나트륨(NaOH)으로 증류된다.[3] NaOH는 떨어지는 깔때기로도 추가될 수 있다.[4] NaOH는 암모늄(NH4+)과 암모니아(NH3)를 반응시켜 시료용액을 끓인다. 암모니아는 표준산 용액을 통해 거품을 내고 약하거나 강한 산으로 암모늄염에 반응한다.[3]

산 용액 내 암모늄 이온 농도와 따라서 샘플 내 질소의 양은 적정량을 통해 측정된다. 붕산(또는 다른 약한 산)을 사용한 경우, 알려진 농도의 강한 산을 사용하여 직접 산-베이스 적정화를 수행한다. HCl 또는 HSO를24 사용할 수 있다. 표준산 용액을 만들기 위해 강한 산을 사용하는 경우 간접적인 등 적정이 사용된다: 알려진 농도의 강한 염기(NaOH와 같이)를 사용하여 용액을 중화시킨다. 이 경우 암모니아량은 HCl과 NaOH의 양 차이로 계산된다. 직접적 적정화의 경우 적정화에 지장을 주지 않기 때문에( 효율적으로 함정에 빠뜨리려면 암모니아를 초과해야 하기 때문에) 약산(예: 붕산)의 정확한 양을 알 필요가 없다. 따라서 직접적정에는 하나의 표준용액(예: HCl)이 필요한 반면, 백타이틀에는 2개(예: HCl 및 NaOH)가 필요하다. 이러한 적정 반응에 적합한 지표 중 하나가 타시로의 지표다.[3]

실제로 이 분석은 대부분 자동화되어 있다. 특정한 촉매들이 분해를 가속화한다. 원래 선택의 기폭제는 수은산화물이었다. 하지만, 그것이 매우 효과적이었지만, 건강상의 우려는 그것을 큐빅 황산염으로 대체하는 결과를 낳았다. 황산컵은 산화 수은만큼 효율적이지 못했고, 낮은 단백질 결과를 낳았다. 그것은 곧 AOAC International의 공식 방법 및 권장 사례에서 단백질에 대한 모든 분석 방법에서 현재 승인된 촉매제인 이산화티타늄으로 보완되었다.[5]

적용들

크젤달 방법의 보편성, 정밀성, 재현성은 식품의 단백질 함량을 추정하는데 있어 국제적으로 인정받는 방법이 되었으며, 다른 모든 방법들을 대상으로 하는 표준법이다. 그것은 또한 토양, 폐수, 비료 그리고 다른 물질들을 분석하는데 사용된다. 그러나 단백질의 질소 외에 비단백질 질소를 측정하기 때문에 진정한 단백질 함량을 측정하지 않는다. 이는 2007년 애완동물 사료 사건과 2008년 중국산 분유 파동 때 질소가 풍부한 화학 물질인 멜라민을 원재료에 첨가해 고단백 함량을 가짜로 만들어냈던 데서 드러난다. 또한 서로 다른 아미노산 염기서열을 설명하기 위해서는 서로 다른 보정계수가 필요하다. 고온에서 농축 황산을 사용해야 하는 경우와 비교적 긴 시험 시간(1시간 이상)과 같은 추가적인 단점은 조단백질 함량 측정에 있어 뒤마 방법과 불리하게 비교된다.[6]

총 킬달 질소

총 Kjeldahl 질소 또는 TKN은 토양, 물 또는 폐수의 화학적 분석에서 유기 물질, 암모니아(NH-N3) 및 암모늄(NH-N4+)에 결합된 질소의 합계다.

오늘날, TKN은 많은 처리 공장의 규제 보고를 위한 필수 매개변수로서, 발전소 운영을 감시하는 수단이다.

전환인자

TKN은 종종 음식 샘플에서 단백질의 대용품으로 사용된다. TKN에서 단백질로의 변환은 샘플에 존재하는 단백질의 종류와 아르기닌과 히스티딘과 같은 질소성 아미노산으로 구성된 단백질의 분수에 따라 달라진다. 다만 전환인자의 범위는 상대적으로 좁다. 식품의 경우 N인자로 알려진 전환 인자의 예로는 유제품의 경우 6.38, 고기, 달걀, 옥수수(옥수수) 및 수수류의 경우 6.25부터 대부분의 곡물의 경우 5.83까지이며 쌀의 경우 5.95, 밀가루의 경우 5.70, 땅콩의 경우 5.46까지 있다.[7] 실제로, 6.25는 적용 가능성과 상관없이 거의 모든 음식과 사료를 위해 사용된다. 6.25 인수는 다른 발표된 인자가 없는 경우 US Nutrition Label 규정에서 특별히 요구된다. [8]

질소 함량을 단백질 함량으로 변환하기 위한 특정(존) 인자(선택된 식품)[9]
동물의 기원 요인 풀씨 요인 콩과 땅콩 요인
달걀 6.25 보리 5.83 캐스터빈 5.30
고기 6.25 옥수수(마이즈) 6.25 잭 빈 6.25
우유 6.38 밀레 5.83 리마콩 6.25
귀리 5.83 네이비 빈 6.25
쌀 5.95 녹두 6.25
호밀 5.83 콩 5.71
수수 6.25 벨벳콩 6.25
밀: 통 커널 5.83 땅콩 5.46
밀: 브랜 6.31
밀: Endosperm 5.70

민감도

크젤달 방식은 원판에서는 민감도가 떨어진다. 다른 탐지 방법 mineralisation와 증류 후 NH4+을 계량화하기 위한, 감수성 수소화의 인라인 발전기는 플라즈마 원자 방출 분광기(ICP-AES-HG, 10–25 mg/L)[10]전위차 적정.(>질소의 0.1mg)구역 모세관 전기 영동(질소의 1.5µg/ml)[11]과 결합을 성취하는 데 사용되어 왔다. 이온 색그래프로그래피(0.5µg/ml).[12]

제한 사항

Kjeldahl 방법은 이 방법의 조건에 따라 이 화합물의 질소가 황산암모늄으로 변환되지 않기 때문에 니트로와 아조 그룹의 질소와 링에 존재하는 질소(예: 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린)를 포함하는 화합물에는 적용되지 않는다.

참고 항목

참조

  1. ^ Kjeldahl, J. (1883) "조직의 쾨르펜에서 Neue Methode sur Bestimung des Stickstoffs in organic substancer" (유기물질의 질소 측정을 위한 새로운 방법), Zeitschrift für 분석 화학, 22 : 366-383.
  2. ^ 율리우스 B. Cohen 실용 유기 화학 1910 온라인 텍스트 링크
  3. ^ a b c d e Michałowski, T; Asuero, AG; Wybraniec, S (2013-02-12). "The Titration in the Kjeldahl Method of Nitrogen Determination: Base or Acid as Titrant?". Journal of Chemical Education. 90 (2): 191–197. doi:10.1021/ed200863p. ISSN 0021-9584.
  4. ^ "International Starch: ISI 24 Determination of Protein by Kjeldahl". www.starch.dk. Retrieved 2019-03-21.
  5. ^ AOAC 인터내셔널
  6. ^ Dr. D. Julian McClements. "Analysis of Proteins". University of Massachusetts Amherst. Retrieved 2007-04-27.
  7. ^ "CHAPTER 2: METHODS OF FOOD ANALYSIS". Fao.org. Retrieved 30 December 2017.
  8. ^ "21 CFR 101.9 (c)(7)".
  9. ^ "Chapter 2: methods of food analysis". www.fao.org. 2020-11-14. Archived from the original on 2020-11-14. Retrieved 2021-02-05.
  10. ^ A.M.Y. Jaber; N.A. Mehanna; S.M. Sultan (2009). "Determination of ammonium and organic bound nitrogen by inductively coupled plasma emission spectroscopy". Talanta. 78 (4–5): 1298–1302. doi:10.1016/j.talanta.2009.01.060.
  11. ^ "Intérêt de l'ECZ pour le dosage de l'azote total (méthode de Kjeldahl) - Blog Pharma Physic". Blog.pharmaphysic.fr. Retrieved 30 December 2017.
  12. ^ "Peut-on éviter l'étape de distillation dans la méthode Kjeldahl ? - Blog Pharma Physic". Blog.pharmaphysic.fr. Retrieved 30 December 2017.

참고 문헌 목록

  • 폐수 엔지니어링: 치료 및 재사용, Metcalf & Eddy, McGraw-Hill 고등교육; 제4판, 2002년 5월 1일 ISBN 978-0071241403

외부 링크