El nitrógeno es un elemento muy demandado por los vegetales, por lo que es un constituyente de las proteínas, el nitrógeno desempeña un papel fundamental en el metabolismo vegetal. Es esencial para la estructura y funciones en las células y para todas las reacciones enzimáticas, además de hacer parte de la molécula de la clorofila
(Fotosíntesis) y ser un componente de las vitaminas.
Además, es uno de los componentes químicos principales en las proteínas, que desempeñan un papel importante en nuestro organismo, al proporcionar materiales para la construcción y para el mantenimiento de todos los órganos y tejidos, y por participar en la formación de hormonas enzimas y anticuerpos. Para determinarlo generalmente se emplea el método Kjeldahl que será descrito a continuación.
MÉTODO KJELDAHL
El método más tradicional de determinación de nitrógeno fue desarrollado hace más de 130 años por el dinamarqués Johan Kjeldahl, que estudiaba proteínas en granos. Titulado como Método Kjeldahl, es ampliamente utilizado en la determinación de nitrógeno total, que, indirectamente, posibilita la determinación de la proteína bruta. A pesar de algunos cambios a lo largo de los años, la esencia de la metodología permanece la misma hasta los días actuales.
Se fundamenta en la destrucción de la materia orgánica con ácido sulfúrico concentrado, en presencia de un catalizador con acción de calor, con posterior destilación y titulación del nitrógeno proveniente de la muestra.
Ventajas: sencillo, preciso, bajo costo, modificado para análisis de microgramos de proteína (micro Kjeldhal). Debido a que son utilizadas mayores cantidades de muestra y, así, presenta menor chance de errores.
La muestra ya homogeneizada (después de molida) que seguirá para la digestión es previamente pesada en la balanza analítica y mezclada en la proporción necesaria de ácido sulfúrico concentrado en un tubo en borosilicato. Es adicionado catalizador que actuará en la aceleración de la digestión.
Figura 1.1 Esquema de la digestión
Los catalizadores normalmente utilizados son:
ÁCIDO SULFÚRICO
Para que la muestra dentro del bloque digestor presenten reacciones de manera efectiva.
SELENITO DE SODIO
Para minimizar detonaciones dentro del tubo.
SULFATO DE SODIO
Para elevar el punto de ebullición del ácido sulfúrico para aproximadamente 360°C.
La mezcla preparada es colocada en el bloque digestor. La temperatura mínima del bloque para que la reacción ocurras es de 350°C, sin embargo, normalmente, es fijada en 400°C, para garantizar la eficiencia del proceso.
Figura 1.2 Bloque digestor TE-0081/50
Con el calentamiento del bloque digestor(Figura 1.2) juntamente con la mezcla ácida, el carbono contenido en la muestra es oxidado, el dióxido de carbono se desprende y el nitrógeno es transformado en sulfato de amonio, transformando la muestra oscura en una solución translúcida, normalmente, verde clara. En este momento, la digestión es finalizada.
DESTILACIÓN
Después de la digestión de la muestra, la solución de sulfato de amonio obtenida en el tubo es enfriada a temperatura ambiente y, posteriormente, es llevada al destilador de nitrógeno. Antes de comenzar la destilación. es necesario que sea colocado un Erlenmeyer en la salida del condensador del equipo, que deberá contener ácido bórico y un indicador, generalmente, rojo de metilo.
El tubo de borosilicato es colocado en el destilador, donde es dosificado hidróxido de sodio para la neutralización. El sulfato de amonio, presente en el tubo, en contacto con el hidróxido de sodio dosificado y el vapor de agua de la caldera del equipo, es transformado en hidróxido de amonio y, así, liberado en estado gaseoso.
Cuando el hidróxido de amonio es liberado, éste pasa por el sistema de destilación del equipo y condensa dentro del Erlenmeyer que fue preparado previamente con ácido bórico.
Figura 1.3 El destilador de nitrógeno TE-0364 marca TECNAL
TITULACIÓN
En la etapa de titulación, es colocado en una bureta, normalmente, ácido clorhídrico y un indicador, verde de bromocresol o azul de bromotimol, que son titulados en el borato de amonio, que fue formado en la etapa de destilación.
El ácido clorhídrico es titulado hasta que alcance el punto de cambio del destilado, lo que altera su coloración para incolora/gris. Cuando esa coloración es identificada, la titulación está finalizada. Y el indicador, formando el borato de amonio en una coloración que pasa de rojo pálido para verde.
De esta forma, es finalizada la destilación de la muestra.
En esta de la destilación, la utilización en conjunto del destilador con un baño termostático reduce considerablemente el consumo de agua para enfriar el condensador.
DETERMINACIÓN
Después de finalizar la titulación, la proteína bruta es mensurada por medio del cálculo:
V= Volumen de la solución de ácido clorhídrico usado para titular la muestra - Volumen de la solución de ácido clorhídrico usado para titular el blanco
F= Factor de la solución de ácido clorhídrico
N= Normalidad de la solución de ácido clorhídrico
6.25= Factor de transformación de nitrógeno en proteína bruta
14.008= Equivalente en gramo de nitrógeno
P= Peso de la muestra
*En el caso de alimentos, de acuerdo con el tipo de muestra, el factor de conversión varía de 3.24 la 6.26.
