분석화학에서의 키엘달법 또는 키엘달 소화(Kjeldahl Method 또는 Kjeldahl Digestion)는 유기 물질에 포함된 질소와 무기 화합물인 암모니아와 암모늄(NH3/NH4+)에 함유된 질소의 정량적 결정을 위한 방법이다. 이 방법은 1883년 Johan Kjeldahl에 의해 개발되었다.[1][2] 방법[편집]이 방법은 360~410°C에서 농축 황산(H2SO4)으로 시료를 가열하는 과정으로 구성되어 있으며 환원된 질소를 황산 암모늄으로 방출하기 위해 산화시켜 유기 시료를 분해한다. 셀레늄, 황산 수은(Hg2SO4), 황산 구리(CuSO4)와 같은 촉매는 분해를 촉진하기 위해 첨가된다. 또한 황산 나트륨(Na2SO4)는 황산(H2SO4)의 끓는점을 증가시키기 위해 첨가된다.[3] 아래는 키엘달법이 묘사된 그림이다. 리비히 냉각기의 말단은 알려진 부피의 표준산(알려진 농도의 산)에 담근다. 종종 암모니아가 과량의 붕산(H3BO3)과 같은 약산이 사용된다. 표준화 된 염화 수소(HCl), 황산(H2SO4), 다른 강산을 대신 사용할 수 있지만 드물게 사용된다. 이어서 샘플 용액을 소량의 수산화 나트륨(NaOH)으로 증류 시킨다.[3] 낙하 깔때기와 함께 수산화 나트륨를 첨가 할 수도 있다.[4] 수산화 나트륨는 암모늄(NH4+)을 암모니아 (NH3)와 반응시켜 샘플 용액을 비등시킨다. 암모니아는 표준산 용액을 통해 거품을 일으키고 약하거나 강한 산으로 암모늄염과 다시 반응한다. 산 용액 중의 암모늄 이온 농도, 즉 샘플 중의 질소량은 적정을 통해 측정된다. 붕산(또는 다른 약산)이 사용된 경우, 직접 산-염기 적정을 사용한다. 염산 또는 황산을 사용할 수 있다. 강한 산을 사용하여 표준산 용액을 만드는 경우 간접 역적정이 대신 사용된다. 알려진 농도의 강한 염기(NaOH와 같은)를 사용하여 용액을 중화한다. 이 경우 암모니아의 양은 염산의 양과 수산화 나트륨의 차이로 계산된다. 직접 적정의 경우 적정을 방해하지 않기 때문에 정확한 양의 약산(붕산)을 알 필요가 없다. 따라서 하나(예 : 직접 적정의 경우 HCl) 또는 두개(예 : 역적정의 염산 및 수산화 나트륨)의 표준 솔루션이 필요하다.[3] 실제로 이 분석은 대부분 자동화되어 있다. 특정 촉매는 분해를 가속화한다. 원래 선택된 촉매는 수은 산화물이었다. 그러나 매우 효과적이었지만 건강의 문제로 인해 황산구리로 대체되었다. 황산구리는 수은 산화물만큼 효율적이지 않았으며, 단백질 함량이 낮았다.[5] 적용[편집]키옐달법의 보편성, 정밀성 및 재현성은 식품의 단백질 함량을 추정하는 국제적으로 인정된 방법이 되었다. 또한 토양, 폐수, 비료 및 기타 물질을 분석하는 데 사용된다. 그러나 단백질의 질소 외에 비단백질 질소를 측정하기 때문에 진정한 단백질 함량을 측정하지는 않는다. 이는 2007년 애완 동물 사료 사건과 2008년 중국산 유제품 멜라민 오염사건을 통해 질소가 풍부한 화학 물질인 멜라민이 고단백질 함량을 위조하기 위해 원료에 첨가되었을 때의 의해 입증된다. 또한 상이한 아미노산 서열을 설명하기 위해 상이한 단백질에 대해 상이한 보정 인자가 필요하다. 고온에서 농축된 황산을 사용해야 할 필요성 및 비교적 긴 시험 시간(1시간 이상)과 같은 추가적인 단점은 조단백질 함량을 측정하기 위한 듀마스법과 비교하여 바람직하지 않다.[6] 총 키옐달 질소[편집]총 키옐달 질소 또는 TKN은 토양, 물 또는 폐수의 화학 분석에서 유기 물질, 암모니아(NH3-N) 및 암모늄(NH4+-N)에 결합 된 질소의 합이다. 오늘날 TKN은 많은 처리 공장에서 규제 보고를 위한 필수 매개 변수이며 플랜트 운영을 모니터링하는 수단으로 사용된다. 전환 계수[편집]TKN은 종종 식품 시료에서 단백질의 대체물로 사용된다. TKN에서 단백질로의 전환은 샘플에 존재하는 단백질의 유형과 아르기닌 및 히스티딘과 같은 질소성 아미노산으로 구성되는 단백질의 일부에 달려있다. 그러나 변환 계수의 범위는 비교적 좁다. 같이 보기[편집]
각주[편집]
첨단기술정보
간장의 총질소 분석법: 연소법 장치(SUMIGRAPH)의 효율적 이용전문가 제언○식품중의 단백질 분석은 총질소 정량방법으로 알려진 킬달(Kjeldahl)법이 일반적으로 이용되며 공정법으로 알려져 있다. 킬달법은 간장, 젓갈, 특수용도식품, 수질 등의 질소 정량방법으로 정밀도가 높고 우수한 방법이다. 그러나 시료의 분해-증류-적정 단계에서 분해시간이 길고 조작이 번거로우며 시약으로 황산을 사용하기 때문에 황산이 배출되지 않는 분해기와 증류·적정 과정을 자동화한 장치 등이 개발되고 있다. ○ 킬달법을 대신할 단백질 분석법으로 건식 연소법은 미국에서 오래 전부터 이용되었고, 킬달분석치와 거의 동등하므로 AOAC에서 공정법으로 채용되었다. 최근 시료를 산소 기류에서 연소·환원하고 N₂로 측정하는 연소법이 개발되어 황산분진과 중금속 폐액이 없고, 조작이 간편하며 분석시간 단축과 분석자의 오차가 적다는 이점이 있다. ○AOAC나 국제표준화기구(ISO)에서 곡류나 유채 씨의 단백질 정량, 육류·우유·유제품 등의 총질소(단백질) 분석에 연소법이 이용되고 있다. 일본 농림규격(JAS)에서도 간장의 총질소 정량방법은 오랫동안 공정법으로 킬달법이 사용되어 왔으나, 연소법을 간장의 총질소 측정법(JAS공정법, 2009)으로 채택하였고, 2014년 8월 시료의 용량채취를 인정하는 내용으로 개정되었다. ○본고에서는 연소법 질소측정 장치(SUM1GRAPH NC 220F)에 의한 용량 채취에 대응한 일상관리, 분석원가 절감, 액상시료와 분체시료의 분석정밀도 향상에 관한 개선 결과를 소개하였다. 이 장치는 연소법에 의한 전질소(단백질) 측정법으로 간장, 맥주, 식품원료 가공품, 사료, 토양, 비료 등 비균질성 시료의 총질소·탄소 측정에 적용되고 있다. ○우리나라 식품공전에서 간장의 총질소분석은 세미마이크로 킬달법과 단백질 분석기 이용 방법이 규정되어 있고, 간장의 총질소는 0.8w/v% 이상으로 규정되어 있다. 국내 연구로는 전통양조 간장과 고추장의 근적외 분광분석법에 의한 품질측정(김봉섭, 1994) 등이 있으나, 총질소 연소법의 효율적 이용에 관한 연구는 없다. 총질소의 효율적 분석을 위하여 업계와 분석기관의 노력이 필요하다. 저자Yoshitaka Hanae, et al.자료유형 니즈학술정보 원문언어 일어 기업산업분류 식품·의약 연도2015권(호)41(3) 잡지명醬油の硏究と技術과학기술표준분류식품·의약페이지207~214분석자최영욱분석물 담당부서 ReSEAT사무국(본회) 담당자 이덕성 부장 연락처 02-3460-9063 |
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