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Protein Determination in Milk Powder by Kjeldahl Method |
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- Reference : AOAC 991.20 Nitrogen (Total) in Milk; IDF 20-1, ISO 8968-1
Second Edition 2014-02-01 Milk and milk products - Determination of nitrogen
content
- Tested with VELP Scientifica DKL 20 Automatic Kjeldahl Digestion Unit
(Code S30100210) and UDK 159 Automatic Kjeldahl Distillation & Titration
System (Code F30200150) |
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Introduction
우유는 영양학적으로 완전한 식품으로 성장기 어린이의 신체 발달, 고령 인구의 영양 섭취에 적합한
식품이다. 이러한 우유를 건조하여 분유로 만들면 우유일 때보다 유통기한이 연장되므로 보다 오랜
기간동안 편리하게 우유의 영양을 섭취할 수 있다. 또한, 분유는 주로 초콜릿, 카라멜 캔디, 빵류,
유아용 분유에 식품 원료로써 사용되고 있다.
킬달 단백질 함량 분석법은 샘플에 황산을 넣고 400 ℃ 이상의 고온에서 가열하여 샘플에 유기적으로 결합되어 있던 질소를
황산암모늄염으로 변환하는 단계에서부터 시작한다 (1. Digestion, 분해 단계). 황산암모늄염에 알칼리용액을 첨가하면 질소가
암모니아 가스로서 유리되어 붕산으로 포집되고 (2. Distillation, 증류 단계), 이러한 암모늄염이 포집된 용액을 염산 혹은 황산
표준 용액으로 적정하여 질소의 함량을 계산한다 (3. Titration, 적정 단계).
그러나 1. Digestion, 분해 단계에서 다량의 산성 유독가스가 발생하고, 2. Digestion, 증류 단계에서 복잡한 시험법으로 인해
사용자에 따라 오차가 발생하기 쉽고, 3. Titration, 적정 단계에서 얻은 결과를 별도로 계산하여 단백질 값으로 환산해야 하는 단점이 있다.
VELP 사 킬달 단백질 함량 분석 장비는 위 단점을 해결하여 쉽고, 안전하고, 신뢰성 있는 실험을 가능케한다.
이 시험에서는 VELP DKL 20 Automatic Kjeldahl Digestion Unit (Code S30100210),
UDK 159 Automatic Kjeldahl Analyzer 를 이용하여 분유의 단백질 함량을 확인하였다.
시험 방법
- 시료 : 분유 type 1 (protein expected value : 12.4%)
분유 type 2 (protein expected value : 11.8%)
Digestion Process
- 용기에 분유를 담고 균일하게 섞이도록 반복하여 흔든다.
- Nitrogen-free weighing boat (Code CM0486000) 을 사용하여 우유의 중량이 약 1 g 이
되도록 한 후 시험관에 넣는다.
- 다음을 샘플이 담긴 시험관에 함께 넣는다
* 2 catalyst tablet CM (code CT0006650; 3.5 g K2SO4, 0.1 g CuSO4)
* 2 antifoam tablets S (code CT0006650)
* 5 mL 30% hydrogen peroxide
* 20 mL 96 ~ 98% concentrated sulphuric acid
- Blank 로서 위 시험관에서 샘플을 제외한 시험관을 준비한다.
- Digestion Unit을 Fume Neutralization System (SMS Scrubber code F307C0199) 및
Aspiration AspirationPump (JP code F30620198) 에 연결하여 분해 시작 전 미리 펌프를
작동시켜둔다.
- DKL 장비에 내재된 시험법 중 1번 방법 (150 oC, 15 min → 250 ℃, 15 min → 420 ℃,
40 min) 을 설정하고 분해를 시작한다.
- 분해가 완료되면 시험관이 자동으로 상승하여 공기중에 냉각이 시작된다.
시험관의 온도가 50~60 ℃ 가 될 때까지 냉각한다.
Distillation and Titration
- Wash down 기능을 3 ~ 5회 실행하여 장비 내부를 세척하고, 증류 발생장치를 예열한다.
- 장비에 내재된 프로그램 1번 방법 (아래) 을 선택하고 증류를 시작한다.
* H2O (희석수): 50 mL
* H2SO4 (0.1 N, 적정 용액)
* NaOH (32 %): 70 mL
* 질소계수: 6.38
* H3BO3 (4 %, 지시약 포함): 30 mL
- 증류 및 적정 분석 시간: 샘플 당 약 4분 소요
시험 결과
증류 및 적정이 종료되면 다음과 같이 질소 및 단백질양이 자동으로 계산된다.
- 두가지 타입의 분유 내 단백질 함량이 예상한 값과 거의 일치하였다.
- 총 10회의 시험에 대한 상대표준편차가 모두 1% 미만으로 확인되어 재현성 있는 결과임을
알 수 있다.
- autosampler 를 이용하여 총 10개 시험관을 한번의 조작으로 증류하고, 단백질 값 계산까지
자동으로 진행할 수 있었다.
- Verification test : 장비 성능테스트를 위해 5 mL 에 28 mg 의 질소를 함유하는 시약으로
알려진 3% glycine standard solution 을 분석하였다. 그 결과, 98 ~ 102% 사이의 recovery
범위 내 값을
확인하였고, 이는 장비 성능이 유지된 채 분석이 진행되었음을 의미한다.
- 분유의 단백질 함량 분석에 DKL 20 및 UDK 159 가 적합하였다.
VELP 사 DKL 및 UDK 킬달 단백질 함량 분석 장비를 사용하면 다음의 이점이 있다.
DKL digestion unit
- 최대 450 ℃ 까지 빠른 가열 속도 구현
- scrubber 를 통해 분해 시 발생한 산성 유독가스의 중화
- 54개 프로그램 사용 가능 (30 pre-installed + 24 user-programmable)
- 자동 lift 적용 모델은 분해 종료 직후 고온의 시험관을 자동으로 상승하여 안전하고 편리하게
냉각 가능
UDK distillation unit
- 프로그래밍이 가능하여 시약의 주입, 중화, 증류, 잔류물 제거, 세척 단계가 자동으로 진행된다.
- 증류 정도를 10~100% 범위에서 조절 가능
- 55개 프로그램 사용 가능 (31 pre-installed + 24 user-programmable)
- 자동 적정 및 질소/단백질량 자동 계산
- USB 로 데이터 로깅 (Excel file)
- 높은 수준의 정밀도와 재현성
- 최대 생산성 및 완전 자동화
- AOAC method 적용
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