Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τη μέθοδο Kjeldahl για να αναλύσουν το ποσοστό του οργανικού αζώτου σε μια ουσία. Τα επίπεδα αζώτου μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της ποσότητας πρωτεΐνης. Το πλήρες όνομα της μεθόδου είναι η μέθοδος Kjeldahl ανάλυσης αζώτου — μερικές φορές χρησιμοποιείται ανάλυση πρωτεϊνών αντί για ανάλυση αζώτου, αλλά οι όροι αναφέρονται στην ίδια μέθοδο.
Ο χημικός Johan Kjeldahl παρουσίασε για πρώτη φορά τη μέθοδό του στη Δανική Χημική Εταιρεία το 1883. Καθόρισε ότι, δεδομένου ότι το άζωτο είναι ένα κύριο στοιχείο της πρωτεΐνης, η ανάλυση αζώτου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της ποσότητας πρωτεΐνης σε μια ουσία. Τα ευρήματά του έχουν βελτιωθεί από τότε, αλλά η βασική μέθοδος παραμένει σε ισχύ.
Η μέθοδος Kjeldahl αποτελείται από τρία στάδια, που συνήθως ονομάζονται πέψη, απόσταξη και τιτλοδότηση. Η πέψη διασπά το άζωτο σε αμμωνία και η απόσταξη διαχωρίζει την αμμωνία από άλλα συστατικά. Η ποσότητα της αμμωνίας υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τιτλοδότηση, στη συνέχεια οι ποσότητες αζώτου και πρωτεΐνης μπορούν να υπολογιστούν με βάση την ποσότητα αμμωνίας.
Κατά το στάδιο της πέψης, ένα μικρό δείγμα της προς ανάλυση ουσίας αναμιγνύεται με θειικό οξύ, θειικό κάλιο και έναν καταλύτη που επιταχύνει την αντίδραση. Αυτό το μείγμα θερμαίνεται σε πολύ υψηλή θερμοκρασία – έως 750 ° F (περίπου 400 ° C) – για περίπου μία ώρα, και στη συνέχεια ψύχεται. Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στο θερμαινόμενο μείγμα διασπούν μεγάλα μόρια σε μικρότερα συστατικά, συμπεριλαμβανομένων των ιόντων αμμωνίου.
Το στάδιο της απόσταξης μετατρέπει τα ιόντα αμμωνίου σε αέρια αμμωνία με την προσθήκη υδροξειδίου του νατρίου στο μείγμα. Στη συνέχεια, η θερμοκρασία του διαλύματος αυξάνεται, μετατρέποντας την αμμωνία σε πτητικό αέριο που ανεβαίνει σε ατμό. Οι ατμοί παγιδεύονται σε ένα διάλυμα, όπως υδροχλωρικό οξύ ή βορικό οξύ.
Η αμμωνία που παγιδεύεται σε ένα οξύ εξουδετερώνει μέρος του οξέος, που σημαίνει ότι μειώνει το pH. Η ποσότητα του οξέος που απομένει μετά από αυτή την εξουδετέρωση τιτλοδοτείται με μια βάση, όπως το υδροξείδιο του νατρίου. Στο διάλυμα οξέος και αμμωνίας προστίθεται μια χρωστική ουσία, η οποία αλλάζει χρώμα όταν αλλάζει το pH. Στη συνέχεια, μικρές ποσότητες της βάσης προστίθενται στο οξύ μόλις το διάλυμα αλλάξει χρώμα. Η ποσότητα της βάσης που απαιτείται για να επιτευχθεί αυτό το τελικό σημείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ποσότητας αμμωνίας στο αρχικό διάλυμα.
Για να υπολογίσει την ποσότητα του αζώτου, ένας επιστήμονας πρέπει πρώτα να γνωρίζει τον αριθμό των γραμμομορίων οξέος και βάσης που υπήρχαν στο τελικό διάλυμα. Αφαιρώντας τα mol της βάσης από τα mole του οξέος δίνονται τα mole αμμωνίας. Τα γραμμομόρια αμμωνίας στο τελικό διάλυμα είναι ίδια με τα γραμμομόρια αζώτου, επομένως αυτός ο αριθμός πολλαπλασιάζεται επί 14 – την ατομική μάζα του αζώτου – για να βρεθούν τα γραμμάρια αζώτου.
Το ποσοστό αζώτου βρίσκεται διαιρώντας τα γραμμάρια αζώτου με τα συνολικά γραμμάρια στο αρχικό δείγμα και πολλαπλασιάζοντας με το 100. Το ποσοστό πρωτεΐνης με τη μέθοδο Kjeldahl βρίσκεται πολλαπλασιάζοντας το ποσοστό αζώτου με έναν παράγοντα μετατροπής. Αυτός ο συντελεστής μετατροπής είναι συνήθως 6.25, με εξαίρεση μερικές ουσίες όπως το σιτάρι και τα γαλακτοκομικά προϊόντα.