Bộ chưng cất đạm KDN + máy phá mẫu KDN-04/ KDN-08

Quy trình phân tích nitơ/protein theo phương pháp Kjeldahl

Phương pháp Kjeldahl là phương pháp tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi để xác định hàm lượng nitơ tổng số và protein trong thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, sữa, nông sản, đất, nước, phân bón và nhiều loại mẫu khác.

Quy trình phân tích bao gồm 5 bước chính:

1. Lấy mẫu (Sampling)

Mẫu được đồng nhất và cân chính xác vào ống phá mẫu Kjeldahl. Khối lượng mẫu phụ thuộc vào loại mẫu và hàm lượng nitơ dự kiến.

Thiết bị sử dụng

• Cân phân tích
• Ống phá mẫu Kjeldahl
• Pipet hoặc dụng cụ lấy mẫu

2. Phá mẫu (Digestion)

Mẫu được gia nhiệt trong bộ phá mẫu Kjeldahl cùng với axit sulfuric đậm đặc và chất xúc tác để phân hủy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ chứa nitơ.

Trong quá trình này, carbon và hydro trong mẫu bị oxy hóa thành CO₂ và H₂O, trong khi nitơ hữu cơ được chuyển thành amoni sulfat ((NH₄)₂SO₄).

Hóa chất sử dụng

• Axit sulfuric đậm đặc (H₂SO₄)
• Chất xúc tác:
  • Kali sulfat (K₂SO₄)
  • Đồng sulfat (CuSO₄)
  • Hoặc selen, titan dioxide tùy phương pháp

Thiết bị sử dụng

• Máy phá mẫu Kjeldahl ( ví dụ KDN-04A)
• Ống phá mẫu chịu nhiệt
• Hệ thống hút khí thải axit

Phản ứng tổng quát

Nitơ hữu cơ:

R-NH₂ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

Sau khi phá mẫu hoàn tất, dung dịch thu được có màu trong hoặc xanh nhạt tùy loại xúc tác.

3. Chưng cất (Distillation)

Sau khi làm nguội, dung dịch phá mẫu được kiềm hóa bằng natri hydroxide (NaOH) để giải phóng amoniac (NH₃).

Amoniac được kéo theo hơi nước sang bình hấp thụ chứa dung dịch axit boric.

Hóa chất sử dụng

• Natri hydroxide (NaOH)
• Axit boric (H₃BO₃)
• Chỉ thị hỗn hợp (Methyl Red + Bromocresol Green)

Thiết bị sử dụng

• Máy chưng cất đạm Kjeldahl
• Bình hấp thụ
• Hệ thống làm mát

Phản ứng giải phóng amoniac

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH → 2NH₃↑ + Na₂SO₄ + 2H₂O

Phản ứng hấp thụ NH₃

NH₃ + H₃BO₃ → NH₄H₂BO₃

4. Chuẩn độ (Titration)

Dung dịch hấp thụ chứa amoniac được chuẩn độ bằng dung dịch axit chuẩn để xác định lượng nitơ có trong mẫu.

Hóa chất sử dụng

• HCl chuẩn hoặc H₂SO₄ chuẩn
• Dung dịch chỉ thị màu

Thiết bị sử dụng

• Buret thủy tinh hoặc máy chuẩn độ tự động

Phản ứng chuẩn độ

NH₄H₂BO₃ + HCl → NH₄Cl + H₃BO₃

Thể tích axit tiêu tốn tỷ lệ thuận với lượng nitơ có trong mẫu.

5. Tính toán kết quả (Calculation)

Hàm lượng nitơ được tính từ thể tích dung dịch chuẩn đã tiêu thụ trong quá trình chuẩn độ.

Công thức tính hàm lượng nitơ

%N = [(V₁ – V₀) × C × 14,007 × 100] / (m × 1000)

Trong đó:

• V₁: Thể tích axit tiêu tốn cho mẫu (mL)
• V₀: Thể tích axit tiêu tốn cho mẫu trắng (mL)  –

  Mẫu trắng là một “mẫu giả” mà bạn thực hiện toàn bộ quy trình giống hệt mẫu thật, nhưng không cho mẫu vào, chỉ cho:

  • H₂SO₄
  • Xúc tác (K₂SO₄, CuSO₄…)
  • NaOH
  • Axit boric
  • Các hóa chất khác

  Rồi vẫn phá mẫu → chưng cất → chuẩn độ như bình thường.

  Tại sao phải làm mẫu trắng? Trả lòi: Vì hóa chất không hoàn toàn tinh khiết 100%.

• C: Nồng độ dung dịch axit chuẩn (mol/L)
• m: Khối lượng mẫu (g)
• 14,007: Khối lượng nguyên tử của nitơ

Tính hàm lượng protein

Protein (%) = Nitơ (%) × F

Trong đó F là hệ số chuyển đổi protein:

• Thực phẩm thông thường: F = 6,25
• Sữa: F = 6,38
• Lúa mì: F = 5,70
• Đậu nành: F = 5,71

Sơ đồ quy trình

Lấy mẫu → Phá mẫu → Chưng cất → Chuẩn độ → Tính toán kết quả

Phương pháp Kjeldahl có độ chính xác cao, tỷ lệ thu hồi nitơ thường đạt trên 99% và hiện vẫn là phương pháp tham chiếu tiêu chuẩn trong xác định protein của nhiều tiêu chuẩn ISO, AOAC và TCVN.