[식품화학] 조단백질 정량법 / 킬달(Kjeldahl)법

 

1. 킬달법의 원리
단백질을 함유하고 있는 시료에 진한 황산과 촉매를 가한 뒤 고온에서 가열 분해하면 유기물은 황산에 의하여 탈수 분해됩니다. 이때 단백질의 질소는 암모니아로 변화하여 황산암모늄 형태로 분해되어 액 중에 포함됩니다. 여기에 물을 가하여 희석한 다음 과잉의 알칼리를 가하여 가열하면 암모니아가 증류되어 나오게 되고, 이 암모니아를 일정량의 규정산액 중에 흡수시킨 다음 남아 있는 산을 일정한 규정도의 알칼리 용액으로 적정하여 질소량을 산출합니다.

 

 

2. 화학 반응식
질소화합물시료 + H2SO4 --> (NH4)2SO4 + SO2^ + CO2^ + CO^ + H2O
    분해 액에 과잉의 알칼리를 가하여 수증기로 증류시키면 암모니아가 다시 방출됩니다

(NH4)2SO4 + 2NaOH --> 2NH3 + 2H2O
  이 가스(NH3)를 일정량의 규정 농도의 황산 용액에 흡수시키고

 

 

 

2NH3 + H2SO4 --> (NH4)2SO4
  남은 과잉의 산을 규정 알칼리 용액으로 역적정하면 전질소량을 산출할 수 있습니다

H2So4 + 2NaOH --> Na2SO4 + 2H2O
  한편 산화제로서 K2SO4 + H2SO4 --> 2KHSO4 --> K2So4 + H2O + SO3


3. 실험방법
① 시료의 분해
300mL들이 킬달 분해 플라스크에 시료를 적당량(질소로서 약 10~25mg에 상당하는 양, 즉 곡류는 1~2g, 육류는 1g)으로 정확하게 칭량하여 넣은 다음 진한 황산 25mL, 구리, 칼륨, 촉매 10g을 가한다. 플라스크를 조용히 흔들어 내용물을 잘 혼합한다. 동시에 따로 플라스크에 시료를 가하지 않고 진한 황산과 촉매만을 넣어 blank test를 병행한다.

 

각 플라스크를 draft속의 분해대에 얹어 처음에는 약하게 가열하기 시작하여 거품이 더 생기지 않으면 강한 불로 가열 분해한다. 이때 플라스크 내용물은 흑갈색->다갈색->녹갈색으로 변화하여 최후에는 청색으로 된다. 분해하는 도중에 이따금 플라스크를 흔들어 시료가 균등하게 분해되도록 한다.

 

청색이 되고 나서 다시 1시간 가열하여 완전히 분해한 다음 가열을 끝낸다. 양 30분간 방랭한 후 플라스크를 흔들면서 증류수 약 40mL를 천천히 가하여 분해 액을 희석한다. (이때 발열이 심하므로 주의!)

이것을 흐르는 물 속에서 냉각하여 100mL들이 메스플라스크에 옮겨 넣는다. 분해플라스크를 소량의 증류수로 몇 번 씻어 씻은 액을 모두 메스플라스크에 넣어 최후에 전량을 100mL로 하여 잘 혼합한다.

 

② 증류
희석한 시료 분해 용액 25mL를 피펫으로 증류플라스크(C) 취하고 증류수 약 100mL를 가하여 증류장치의 정 위치에 고정한다. 수증기 발생 플라스크 (A)를 미리 가열시켜둔다.(이때 cokef를 열고 g 삼각플라스크(E)에 0.1N 황산 용액 25mL를 취하고 지시약 4~5방울을 떨어뜨려 냉각관(G) 끝이 0.1N 황산 용액 중에 잠기도록 장치에 고정한다.

 

최후에 증류 플라스크 위쪽의 깔때기를 통하여 포화 수산화나트륨 용액 20~25mL를 가하여 분해 플라스크 속의 용액을 강알칼리성으로 한다. Coke g를 열고 f를 닫아 수증기를 통하면 점차 플라스크 속은 비등상태가 되어 암모니아가 발생하고 수증기와 함께 냉각되어 0.1N 황산 용액 중에 포집된다. 15~20분간 증류한 후 냉각관의 끝을 세척병을 써서 잘 씻어 삼각플라스크를 떼어낸다.

 

 

 

 

 

번호	이름	번호	이름	번호	이름
A	수증기 발생장치	B	역류병	C	증류플라스크
D	냉각관	E	수기	F	깔대기
G	냉각관선단			콕	a, b, c, d

③ 적정
암모니아를 포집한 삼각플라스크 중에 잔존하고 있는 0.1N 황산 용액을 수산화나트륨 용액으로 흰색이 될 때까지 적정한다.

④ 계산

계산 공식 : 조단백질 (%) = (b-a) x F x 0.0014 x 4 x 6.35 x100/S
a: 시료의 적정치
b: 공시험의 적정치
S: 시료 채취량
F: 0.1N 수산화나트륨 용액의 factor

 

 

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총질소 및 조단백질 측정 방법은 식품 공전에도 시험법이 규정되어있으니

실험 전 반드시 공전 시험법을 참고하길 바랍니다.

 

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