Rohprotein nach Kjeldahl

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Prinzip[Bearbeiten]

Diese Bestimmung ist besonders gut für organische Tier- und Pflanzenkomponenten mit verhältnismäßig niedrigem Stickstoff- und hohem Kohlenstoffgehalt geeignet. Sie ist die Schiedsmethode zur Stickstoff-Bestimmung, da die Standardabweichung bei nur 0,01 % liegt.
Durch Erhitzen mit konzentrierter Schwefelsäure und einem Katalysator wird der Stickstoffanteil in der Probe zu Ammoniak oxidiert, der sich sofort mit Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat verbindet. Die Kjeldahl-Tablette enthält Kaliumsulfat, Titanoxid und Kupfersulfat, was einerseits den Siedepunkt der Schwefelsäure hinaufsetzt und andererseits als Katalysator dient. Der Kohlenstoff der Probe wird zu CO2 und der Wasserstoff zu Wasser oxidiert (I).

Das Ammoniumsulfat wird anschließend durch Lauge (II) wieder quantitativ in Ammoniak überführt und via Wasserdampfdestillation in einen Vorlagekolben mit Wasser und einer Spatelspitze Borsäure überführt. Es gilt hierbei das Prinzip, dass starke Basen, schwache aus ihren Salzen verdrängen (III).

Borsäure bildet mit Ammoniak einen Komplex, der bei der anschließenden Titration wieder zersetzt wird. Als Indikator dient TASHIRO. Die Vorlage wird mit 0,25 molarer HCl titriert (IV).

Der durch den Säureverbrauch ermittelte Stickstoffgehalt erlaubt mit lebensmittelspezifischen Faktoren die Berechnung des Proteingehalts. Bei Milchprodukten liegt dieser Faktor bei 6,4 und richtet sich nach dem Aufbau der jeweiligen Proteine.

Zugrundeliegende Reaktionsgleichungen[Bearbeiten]

Probe + H2SO4  (NH4)2SO4 + CO2 + H2O + SO2 + SO3   (I)
(NH4)2SO4 + 2 NaOH  2 NH3 + 2 H2O + Na2SO4   (II)
H3BO3 + NH3  NH3 * H3BO3    (III)
NH3 + HCl  NH4Cl    (IV)

Durchführung[Bearbeiten]

Es werden 1 bis 2 g der Probe in einen Aufschluß-Kolben eingewogen, eine Kjeldahl-Tablette und 20 mL konz. Schwefelsäure zugegeben. Das Aufschlußrohr wird zur Nassveraschung in die Aufschlußaparatur eingesetzt und erstmal langsam auf 240°C aufgeheizt. Wenn sich die siedende Lösung beruhigt hat heizt man weiter auf 420°C und schließt 2h auf. Den Endpunkt erkennt man an der klaren, meist grünlichen Lösung, diese kann durchaus 1-2 Tage aufbewahrt werden. Nach dem Erkalten wird der Aufschlusskolben in die Wasserdampfdestillationsapparatur eingesetzt und destilliert. Als Vorlage bereitet man einen Erlenmeyerkolben mit 50 mL Wasser, einer Spatelspitze Borsäure und 4 Tr. TASHIRO Indikator vor. Nach Beendigung der Destillation wird mit 0,25 molarer HCl titriert. PS: Immer schön an die Greifzange denken. So eine Wasserdampfdestillation ist heiß ;-)

Berechnung[Bearbeiten]

Bei der Bestimmung des Stickstoffgehalts kann mit 0,25 molarer HCl titriert werden. Es sollte aber unbedingt vor der Analyse der Proben der Faktor bestimmt werden (c1 * V1 = c2 * V2).

% N = Fehler beim Parsen (Das <code>texvc</code>-Programm wurde nicht gefunden. Bitte zur Konfiguration die Hinweise in der Datei math/README beachten.): 


wobei f = Faktor der HCl
und E = Einwaage der Probe ist

Hat man den prozentualen Stickstoffgehalt ermittelt kann dieser mit bestimmten Faktoren in den Proteingehalt umgerechnet werden. Die Faktoren sind abhängig vom Aufbau des Eiweißes. Unterschiedliche Quellen bauen unterschiedlich stark Stickstoff ein.

Fleischprodukte haben beispielsweise den Faktor 6,25
Bei Milchprodukten liegt der Faktor bei 6,37.
Bei Weizenmehlen und Grieß beträgt der Faktor 5,7.
Bei unbekannten Proben wird der Faktor 6,25 angewendet.

Wiederfindung & Blindwert[Bearbeiten]

Es wird eine äquivalente Menge Harnstoff eingewogen und genauso aufgeschlossen und bearbeitet wie die Proben an sich. Man beachten Harnstoff hat 2 N-Atome! Da ist häufig ein Punkt der in Berechnungen zu Verwirrung führen kann.

In einigen Fällen empfielt es sich auch einen Blindwert zu machen.

Beispielberechnung[Bearbeiten]

% N = Fehler beim Parsen (Das <code>texvc</code>-Programm wurde nicht gefunden. Bitte zur Konfiguration die Hinweise in der Datei math/README beachten.): 


f(HCl) = 0,9816
Probe 1:

% N = Fehler beim Parsen (Das <code>texvc</code>-Programm wurde nicht gefunden. Bitte zur Konfiguration die Hinweise in der Datei math/README beachten.): 


% N = 2,15
% N * 6,25 = % Protein = 13,44

Probe 2:

% N = Fehler beim Parsen (Das <code>texvc</code>-Programm wurde nicht gefunden. Bitte zur Konfiguration die Hinweise in der Datei math/README beachten.): 


% N = 2,22
% N * 6,25 = % Protein = 13,92

Proben Einwaagen V(HCl)  % N  % Protein
Wurstprobe 1 1,9033 g 11,9 mL 2,15 13,44
Wurstprobe 2 1,8280 g 11,85 mL 2,22 13,92

Durchschnittlich 13,68 g Protein / g Wurst 0,24 g Protein / 100 g Wurst oder

13,7 % Protein  0,25 %


Berechnung der Wiederfindung: Es wurden 0,9819 g der Wurstprobe und 0,0575 g Harnstoff eingewogen. Der Faktor

Literatur[Bearbeiten]

  • Schweiz. Lebensmittelbuch; Band I; Eidg. Drucksachen- und Materialzentrale, Bern, 1964
  • Handbuch der Lebensmittelchemie Bd. II / 2; 1967
  • Töpel, "Chemie der Milch"; Fachbuchverlag Leipzig, 1983