Metode Kjeldahl

Peralatan Kjeldahl pada mulanya (1883)

Metode Kjeldahl atau digesti Kjeldahl (pengucapan bahasa Denmark: [ˈkʰɛld̥æːˀl]) dalam kimia analitik adalah metode untuk penentuan kadar nitrogen organik dalam zat kimia seperti amonia. Metode ini dikembangkan oleh Johan Kjeldahl pada tahun 1883.

Metode

Metode ini terdiri dari pemanasan zat dengan asam sulfat, yang menguraikan zat organik melalui oksidasi untuk membebaskan nitrogen menjadi amonium sulfat. Pada langkah ini, kalium sulfat ditambahkan untuk meningkatkan titik didih medium (dari 337 °C hingga 373 °C). Reaksi penguraian sampel dinyatakan selesai saat warna pelarut berubah dari gelap menjadi cerah dan tidak berwarna.

Larutan kemudian disuling dengan sejumlah kecil natrium hidroksida, yang mengubah garam amonium menjadi amonia. Gas amonia terbentuk, dan jumlah nitrogen yang terdapat dalam sampel dapat ditentukan melalui titrasi kembali. Ujung kondensor Liebig dicelupkan ke dalam larutan penampung asam borat. Amonia bereaksi dengan asam dan sisa asam kemudian dititrasi dengan larutan natrium karbonat dan indikator metil jingga.

Penguraian: Sampel + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄(aq) + CO₂(g) + SO₂(g) + H₂O(g)

Pelepasan amonia: (NH₄)₂SO₄(aq) + 2NaOH → Na₂SO₄(aq) + 2H₂O(l) + 2NH₃(g)

Penangkapan amonia: B(OH)₃ + H₂O + NH₃ → NH₄⁺ + B(OH)₄⁻

Titrasi kembali: B(OH)₃ + H₂O + Na₂CO₃ → NaHCO₃(aq) + NaB(OH)₄(aq) + CO₂(g) + H₂O

Dalam praktiknya, analisis ini pada umumnya otomatis; katalis yang spesifik mempercepat penguraian. Awalnya, katalis yang banyak dihgunakan adalah raksa oksida. Namun, meski sangat efektif, pengaruh kesehatan yang ditimbulkan menyebabkannya digantikan oleh tembaga(II) sulfat. Tembaga(II) sulfat tidak seefisien oksida merkuri, dan memberikan hasil yang kurang akurat. Hal ini segera diatasi dengan pemakaian titanium dioksida, yang saat ini menjadi katalis yang disetujui dalam semua metode analisis protein dalam Metode Resmi dan Praktik yang Direkomendasikan dari AOAC International.

Aplikasi

Johan Kjeldahl, penggagas metode penentuan kadar nitrogen organik

Keunikan, ketepatan dan kemampuan reproduktifitas metode Kjeldahl menjadikannya metode yang diakui secara internasional untuk mengukur kandungan protein dalam makanan dan ini merupakan metode standar yang dengannya semua metode lain dinilai. Hal ini juga digunakan untuk menguji tanah, air limbah, pupuk dan bahan lainnya. Namun, metode ini tidak menunjukkan kadar protein yang tepat, karena nitrogen nonprotein juga ikut terukur bersama nitrogen protein. Hal ini dibuktikan dengan insiden makanan hewan peliharaan 2007 dan skandal susu Tiongkok tahun 2008, ketika melamin, bahan kimia kaya nitrogen, ditambahkan dalam bahan baku agar kandungan protein menjadi tinggi. Selain itu, faktor koreksi yang berbeda diperlukan untuk protein yang berbeda guna memperhitungkan urutan asam amino yang berbeda pula. Kelemahan lainnya, seperti perlunya pemakaian asam sulfat pekat pada suhu tinggi dan waktu pengujian yang relatif lama (satu jam atau lebih), membuatnya tidak seefektif metode Dumas dalam penetapan kadar protein kasar.

Total Kjeldahl nitrogen

Total Kjeldahl nitrogen atau TKN adalah jumlah dari nitrogen yang terikat dalam zat organik, nitrogen di amonia (NH₃-N) dan dalam amonium (NH₄⁺-N) pada analisis kimia tanah, air, atau air limbah (misalnya pengolahan limbah pabrik limbah).

Saat ini, TKN adalah parameter yang diperlukan untuk pelaporan pengaturan di banyak pabrik pengolahan, dan sebagai alat untuk memantau operasional pabrik.

Faktor konversi

TKN sering digunakan sebagai pengganti protein dalam sampel makanan. Konversi dari TKN ke protein tergantung pada jenis protein yang ada dalam sampel dan fraksi protein mana yang tersusun dari asam amino nitrogen, seperti arginin dan histidin. Namun, kisaran faktor konversi relatif sempit. Contoh faktor konversi, yang dikenal sebagai faktor N, untuk makanan berkisar antara 6,38 untuk susu dan 6,25 untuk daging, telur, jagung dan sorgum sampai 5,83 untuk sebagian besar biji-bijian; 5,95 untuk beras, 5,70 untuk tepung terigu, dan 5,46 untuk kacang tanah.

Sensitivitas

Metode Kjeldahl kurang sensitif dalam versi aslinya. Metode pendeteksian lainnya telah digunakan untuk mengukur NH₄⁺ setelah mineralisasi dan distilasi, guna meningkatan sensitivitas: in-line generator hidrida digabungkan pada spektroskopi emisi atom plasma (ICP-AES-HG, 10–25 mg/L), titrasi potensiometri (>0.1 mg nitrogen), elektroforesis zona kapiler (1.5 µg/ml nitrogen), dan kromatografi ion (0.5 µg/ml).

Keterbatasan

Metode Kjeldahl tidak berlaku untuk senyawa yang mengandung nitrogen pada nitro serta gugus azo dan nitrogen siklik (misalnya piridina, kuinolina, isokuniolina) karena nitrogen dari senyawa ini tidak berubah menjadi amonium sulfat dengan metode ini.

Lihat pula

• Metode Dumas, metode analisis nitrogen lainnya
• Alloy Devarda, agen pereduksi kuat untuk analisis nitrat
• Uji asam bisinconinat, syaty uji kolorimetrik bagi protein-nitrogen
• Analisis pembakaran metode analisis CHN lainnya

Pranala luar

• Solusi untuk otomasi metode Kjeldahl
• Solusi untuk otomasi metode Kjeldahl