اندازه گیری پروتئین به روش کلدال تکنیک پرکاربرد برای تعیین محتوای پروتئین در مواد مختلف از جمله غذا، خوراک دام و نمونه‌های محیطی است. این روش بر اساس اصل تعیین نیتروژن است، زیرا پروتئین‌ها از اسیدهای آمینه حاوی نیتروژن تشکیل شده اند. این فرآیند شامل هضم یک نمونه با اسید سولفوریک غلیظ است که مواد آلی را تجزیه می‌کند و نیتروژن را به عنوان آمونیاک آزاد می‌کند. سپس این آمونیاک تقطیر شده و از طریق تیتراسیون اندازه گیری می‌شود. اگرچه روش کلدال کار فشرده و زمان بر است، اما به دلیل دقت و سازگاری با انواع مختلف نمونه، یک روش استاندارد و قابل اعتماد برای آنالیز پروتئین باقی مانده است. در این بررسی از وبسایت «رسوب آب» در مورد اندازه گیری پروتئین به روش کلدال صحبت می‌کنیم.
روش کلدال چیست؟
روش کلدال (Kjeldahl) یک فرآیند شیمیایی است که برای تعیین محتوای نیتروژن در یک نمونه استفاده می‌شود و سپس برای تخمین محتوای پروتئین استفاده می‌شود، زیرا پروتئین‌ها در درجه اول از نیتروژن تشکیل شده اند. این روش شامل هضم نمونه با اسید سولفوریک غلیظ است که مواد آلی را تجزیه می‌کند و نیتروژن را به آمونیاک تبدیل می‌کند. سپس آمونیاک تقطیر شده و در محلول دریافت کننده جمع آوری می‌شود و در آنجا از طریق تیتراسیون کمیت می‌شود. این روش به طور گسترده‌ای برای تجزیه و تحلیل سطوح پروتئین در غذاها، خوراک دام و سایر مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد و تخمین قابل اعتمادی از محتوای پروتئین بر اساس تعیین نیتروژن ارائه می‌دهد.
هدف از اندازه گیری پروتئین به روش کلدال
هدف از اندازه گیری پروتئین به روش کجلدال، تعیین مقدار دقیق پروتئین در مواد مختلف با تعیین محتوای نیتروژن است، زیرا پروتئین‌ها عمدتاً از نیتروژن تشکیل شده اند. این روش در زمینه‌هایی مانند علوم غذایی، کشاورزی و تجزیه و تحلیل زیست محیطی ضروری است، جایی که دانستن سطوح پروتئین برای کنترل کیفیت، ارزیابی تغذیه و انطباق با مقررات ضروری است. با اندازه گیری محتوای نیتروژن، روش Kjeldahl تخمین قابل اعتمادی از سطوح پروتئین ارائه می‌دهد که به ویژه در صنایعی مانند فرآوری مواد غذایی، فرمولاسیون خوراک دام و آزمایش‌های زیست محیطی برای اطمینان از ترکیب مناسب و ایمنی محصولات مفید است.
روش‌های اندازه گیری پروتئین به روش کلدال
در ادامه به روش‌های اندازه گیری پروتئین به روش کلدال اشاره می‌کنیم:
- آماده سازی نمونه اولین مرحله در روش کجلدال است. نمونه، به طور معمول جامد یا مایع، وزن شده و در یک فلاسک هضم قرار می‌گیرد. هر گونه رطوبت در نمونه حذف می‌شود و نمونه با اسید سولفوریک غلیظ و یک کاتالیزور برای ترویج تجزیه پروتئین درمان می‌شود.
- در مرحله هضم، نمونه با اسید سولفوریک غلیظ و یک کاتالیزور (معمولا سلنیوم یا مس) در یک فلاسک هضم حرارت داده می‌شود. این فرآیند مواد آلی موجود در نمونه را تجزیه می‌کند و نیتروژن را به آمونیاک تبدیل می‌کند. اسید همچنین به حل شدن نمونه و تسریع واکنش کمک می‌کند.
- پس از اتمام هضم، نمونه در معرض تقطیر قرار می‌گیرد. گاز آمونیاک تولید شده در طول هضم با افزودن یک قلیایی قوی، معمولاً هیدروکسید سدیم، تقطیر می‌شود. سپس آمونیاک متراکم شده و در یک محلول دریافت کننده، معمولاً محلول اسید بوریک، جمع آوری می‌شود تا برای تعیین کمیت آماده شود.
- پس از تقطیر، آمونیاک موجود در محلول دریافت کننده با تیتراسیون اندازه گیری می‌شود. یک اسید استاندارد مانند اسید کلریدریک برای تیتراسیون محلول آمونیاک استفاده می‌شود. مقدار اسید مورد نیاز برای خنثی کردن آمونیاک با محتوای نیتروژن در نمونه مطابقت دارد که امکان تخمین پروتئین را فراهم می‌کند.
- مقدار نیتروژن تعیین شده از طریق تیتراسیون برای محاسبه محتوای پروتئین استفاده می‌شود. از آنجایی که پروتئین‌ها معمولاً حاوی حدود 16 درصد نیتروژن هستند، محتوای نیتروژن در یک ضریب تبدیل (معمولاً 25/6) ضرب می‌شود تا کل پروتئین در نمونه تخمین زده شود. این روش تخمین دقیق پروتئین را ارائه می‌دهد.
نحوه اندازه گیری پروتئین به روش کلدال
در ادامه به نحوه اندازه گیری پروتئین به روش کلدال می‌پردازیم:
- آماده سازی نمونه: مقدار مشخصی از نمونه (معمولاً حدود 0.5 تا 2 گرم) را وزن کرده و در یک فلاسک هضم قرار دهید.
- هضم: اسید سولفوریک غلیظ (H2SO4) و یک کاتالیزور (معمولاً سلنیوم یا مس) را به نمونه داخل فلاسک اضافه کنید. فلاسک را برای هضم نمونه گرم کنید و ترکیبات نیتروژن دار را به سولفات آمونیوم (NH4)2SO4 تبدیل کنید.
- خنثی سازی: پس از هضم، مخلوط را می‌گذاریم تا خنک شود. پس از سرد شدن، یک پایه قوی (معمولاً هیدروکسید سدیم، NaOH) به فلاسک اضافه کنید تا یون آمونیوم (NH4+) به گاز آمونیاک (NH3) تبدیل شود.
- تقطیر: گاز آمونیاک با حرارت دادن از فلاسک تقطیر می‌شود و در حجم مشخصی از محلول اسید استاندارد (معمولا اسید بوریک، H3BO3) جذب می‌شود.
- تیتراسیون: محلول اسیدی حاوی آمونیاک جذب شده با یک باز استاندارد (مثلاً هیدروکسید سدیم، NaOH) برای تعیین مقدار آمونیاک تیتر می‌شود.
- محاسبه: میزان نیتروژن بر اساس حجم تیتر استفاده شده محاسبه می‌شود. سپس محتوای پروتئین با اعمال یک ضریب تبدیل، اغلب 6.25، با فرض اینکه پروتئین حاوی تقریباً 16 درصد نیتروژن است، تخمین زده می‌شود.
اندازه گیری پروتئین به روش کلدال (کجلدال) در آزمایشگاه رسوب آب