Oamenii de știință folosesc metoda Kjeldahl pentru a analiza procentul de azot organic dintr-o substanță. Nivelurile de azot pot fi apoi utilizate pentru a determina cantitatea de proteine. Numele complet al metodei este metoda Kjeldahl de analiză a azotului – uneori analiza proteinelor este utilizată în locul analizei azotului, dar termenii se referă la aceeași metodă.
Chimistul Johan Kjeldahl și-a prezentat pentru prima dată metoda Societății de Chimie Daneze în 1883. El a stabilit că, deoarece azotul este un element major în proteine, analiza azotului ar putea fi utilizată pentru a determina cantitatea de proteine dintr-o substanță. Descoperirile sale au fost îmbunătățite de atunci, dar metoda de bază rămâne în vigoare.
Metoda Kjeldahl constă din trei etape, denumite în mod obișnuit digestie, distilare și titrare. Digestia descompune azotul în amoniac, iar distilarea separă amoniacul de alte componente. Cantitatea de amoniac este calculată prin titrare, apoi cantitățile de azot și proteine pot fi calculate pe baza cantității de amoniac.
În timpul etapei de digestie, o mică probă din substanța de analizat este amestecată cu acid sulfuric, sulfat de potasiu și un catalizator care accelerează reacția. Acest amestec este încălzit la o temperatură foarte ridicată – până la 750 ° F (aproximativ 400 ° C) – timp de aproximativ o oră, apoi răcit. Reacțiile care au loc în amestecul încălzit descompun moleculele mari în componente mai mici, inclusiv ioni de amoniu.
Etapa de distilare transformă ionii de amoniu în amoniac gazos prin adăugarea de hidroxid de sodiu la amestec. Apoi temperatura soluției este crescută, transformând amoniacul într-un gaz volatil care se ridică sub formă de vapori. Vaporii sunt prinși într-o soluție, cum ar fi acidul clorhidric sau acidul boric.
Amoniacul prins într-un acid neutralizează o parte din acid, ceea ce înseamnă că scade pH-ul. Cantitatea de acid rămasă după această neutralizare este titrată cu o bază, cum ar fi hidroxidul de sodiu. La soluția de acid și amoniac se adaugă un colorant, care își schimbă culoarea atunci când se schimbă pH-ul. Apoi cantități mici de bază sunt adăugate la acid până când soluția își schimbă culoarea. Cantitatea de bază necesară pentru a atinge acest punct final poate fi utilizată pentru a calcula cantitatea de amoniac din soluția originală.
Pentru a calcula cantitatea de azot, un om de știință trebuie să cunoască mai întâi numărul de moli de acid și bază care au fost prezenți în soluția finală. Scăderea moliilor de bază din molii de acid dă molii de amoniac. Molii de amoniac din soluția finală sunt aceiași cu molii de azot, așa că acest număr este înmulțit cu 14 – masa atomică a azotului – pentru a găsi gramele de azot.
Procentul de azot se găsește prin împărțirea gramelor de azot la gramele totale din proba originală și înmulțirea cu 100. Procentul de proteină prin metoda Kjeldahl se găsește prin înmulțirea procentului de azot cu un factor de conversie. Acest factor de conversie este de obicei 6.25, cu excepția câtorva substanțe, cum ar fi grâul și produsele lactate.