Metodo Kjeldahl

Introducción

El nitrógeno es un elemento constituyente de muchos materiales importantes en la actividad humana como son las proteínas (principales compuestos nitrogenados en los alimentos), los fármacos, los fertilizantes, etc. Por ello, el análisis de nitrógeno es especialmente importante, tanto para la investigación como para la industria.

Existen diversas formas para determinar las proteínas en alimentos y éstas se pueden agrupar en métodos directos y métodos indirectos. Los métodos directos se basan en estimar la cantidad de proteínas a partir del contenido de uno o más aminoácidos, fáciles de identificar y de cuantificar por su reactividad química específica; por otro lado los métodos indirectos, se basan en estimar la cantidad de proteína, a partir del nitrógeno contenido en la muestra.

Entre los métodos empleados para la determinación del nitrógeno en alimentos cabe citar el método de Kjeldahl, la cromatografía de gases, la potenciometría y el método de dumas.

El método Kjeldahl es uno de los análisis químicos más empleado, pues se adapta con facilidad a un gran número de muestras, por lo que constituye un método de referencia para determinar la cantidad de nitrógeno total.

Objetivos

• Analizar el proceso, los mecanismos y los resultados químicos que suceden en la determinación de nitrógeno en la harina, por el método de Kjeldahl.

• Aprender a digerir el nitrógeno orgánico ligado de las vitaminas, tales como B1 (tiamina) y B2 (riboflavina) presentes en la harina de trigo.

• Cuantificar la cantidad de nitrógeno de la muestra a partir del amoniaco medido con una solución acida estandarizada, o con una solución de ácido bórico.

Fundamento teórico

La determinación de nitrógeno por el método Kjeldahl se basa en la oxidación de una muestra con ácido sulfúrico concentrado y caliente (mineralización por vía húmeda o digestión), con lo que el nitrógeno combinado se convierte en ion amonio. A continuación, se trata la disolución con un exceso de base fuerte, se destila y, finalmente, se valora el amoniaco liberado.

Durante la etapa de oxidación o digestión, que es la fase crítica del método el carbono e hidrogeno de la muestra se transforman en dióxido de carbono y agua, respectivamente, mientras que el comportamiento del nitrógeno depende del tipo de combinación en que se encuentre. Si está en forma de amina o amida, como la materia proteica, la conversión a ion amonio es casi siempre cuantitativa; o si por el contrario el nitrógeno se encuentra en un estado de oxidación superior, pasa al estado elemental durante la oxidación por acción del ácido sulfúrico.

Con el fin de mejorar la cinética del proceso de oxidación, que es la etapa más lenta en el método Kjeldahl, se añade una sal neutra, como el sulfato de potasio, para aumentar el punto de ebullición del ácido sulfúrico y con ello la temperatura a la que se desarrolla la oxidación. No obstante, hay que proceder con cuidado a fin de evitar la oxidación del ion amonio, especialmente si la concentración de la sal es alta y se produce una excesiva evaporación del ácido sulfúrico durante la digestión, pues muchas catalizan en la etapa de oxidación.

Cuando la oxidación se ha completado, se enfría el contenido del matraz y se diluye con agua, para darle a continuación la basicidad necesaria para que se libere el amoniaco, de acuerdo con la siguiente reacción:

NH4 + OH- NH3 + H2O

Destilador Kjeldahl

Existen dos métodos para recoger y determinar el amoniaco. En uno, el colector donde se recoge el amoniaco, contiene una cantidad conocida de ácido patrón, el cual tras la destilación, se valora por retroceso con un exceso de ácido como base patrón, en presencia de un indicador con viraje en la zona ácida debido a la presencia de iones NH4+ en el punto de equivalencia.

El segundo método solo necesita una disolución patrón, que emplea un exceso no medido de ácido bórico en el frasco colector, que reacciona con el amoniaco originando amonio y boratos:

H3BO3 + NH3 NH4+ + H2BO3-

El ion dihidrogenoborato producido es una base relativamente fuerte que se puede valorar con una disolución patrón de ácido clorhídrico:

H3BO3

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