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N/Protein Determination in Soybean by Kjeldahl Method |
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- Reference : AOAC 920.87 (945.39 and 979.09) Protein (Total) in Flour
- Tested with VELP Scientifica DKL 20 Automatic Kjeldahl Digestion Unit
(Code S30100210) and UDK 169 Automatic Kjeldahl Analyzer with AutoKjel
Autosampler (Code S30200160) |
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Introduction
콩 (대두)는 가축의 사료에 사용되는 가장 중요한 단백질 공급원으로서, 세계 사료 생산량의 3분의 2를
차지할 정도로 시장 규모가 크다. 소와 같은 반추 동물의 콩 단백질 소화율은 60% 이상으로 동물성
단백질보다 흡수율이 높고, 아미노산 균형이 좋아서 사료에 많은 양이 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) 와
UDK 169 Automatic Kjeldahl Analyzer with AutoKjel Autosampler 를 이용하여 콩의 단백질 함량을 확인하였다.
시험 방법
- 시료 : 0.5 mm 크기로 균질화 한 콩 분말
* Soybean powder A : Expected Protein Value: > 70 %
* Soybean powder B : Expected Protein Value: > 80 %
* Soybean powder C : Expected Protein Value: > 80 %
* Soybean powder D : Expected Protein Value: > 50 %
Digestion Process
- weighing boat (code CM0486000) 에 콩 분말을 약 0.300 g 넣고 250 mL 시험관에 넣는다.
- 다음을 샘플이 담긴 시험관에 함께 넣는다
* 2 catalyst tablet CM (code CT0006650; 3.5 g K2SO4, 0.1 g Cu)
* 15 mL 96 ~ 98% 황산
- Blank로서 위 시험관에서 샘플을 제외한 시험관을 준비한다
- Digestion Unit을 Fume Neutralization System (SMS Scrubber code F307C0199) 및
Aspiration Pump (JP code F30620198) 에 연결하여 분해 시작 전 미리 펌프를
작동시켜둔다.
- 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 10번 방법 (아래) 을 선택하고 증류를 시작한다.
* H2O (희석수): 70 mL
* H2SO4 (0.1 N, 적정 용액)
* NaOH (32 %): 55 mL
* 질소계수: 6.25
* 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.
- 총 16개의 시험관을 autosampler 를 사용하여 한번의 조작을 통해 증류하고 단백질 함량
계산까지 진행할 수 있었다.
- 실험을 통해 얻은 결과가 예상 값과 일치하여 신뢰성 있는 결과임을 알 수 있다.
- 총 4종 샘플의 단백질 함량에 대한 상대표준편차 (RSD) 값이 모두 1% 이내로 실험 재현성이
탁월했다.
- 콩의 단백질 함량 분석에 DKL 및 UDK 의 사용이 적합하였다.
- 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.
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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