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Reference
Soya beans and lupins: AOAC, method 920.87 (945.39 and 979.09);
Animal feed; AOAC 984.13;
Milk and derived products: AOAC 991.20, IDF 20, 20-1, ISO 8968-1:2014
Tested with
VELP Scientifica DKL 20 Automatic Kjeldahl Digestion Unit (Code S30100210)
KS 1000 Scrubber (Code F307A0660)
UDK 169 Automatic Kjeldahl Nitrogen Protein Analyzer (Code F30200165). |
Introduction
킬달 방법은 샘플에 황산과 촉매를 추가하여 400°C 이상의 온도로 가열하여 샘플의 유기물을 황산염으로 전환한다.
이 과정에서 샘플의 유기 질소 성분은 황산암모늄으로 전환된다. 가열 분해된 용액을 알칼리화 함과 동시에 증기 증류하는 적정 과정을 통해 생성되는
암모니아 양을 측정하여 질소의 함량을 정량적으로 분석할 수 있다.
가열분해 단계는 킬달 분석에서 시간이 가장 많이 걸리는 단계이다. 이 과정의 분해 속도를 높이는 동시에 정확한 결과를 보장하는 것은 실험실 효율성 측면에서
근본적으로 중요한 부분이다.
킬달 분석의 가열분해 단계의 목표는 폴리펩티드를 형성하는 결합을 분해하고 이를 더 간단한 분자 (예: 물, 이산화탄소, 황산암모늄)로 변환하는 것이다.
이러한 화학 반응의 속도는 가열분해 중에 사용되는 온도, 산, 염 및 촉매 등 조건의 변화로 가속화할 수 있다.
광범위한 분석 분야에서 가열 분해 장치의 성능을 향상시키기 위해 VELP는 정확한 테스트를 완료한 6가지 유형의 KjTabs™ 촉매제 (아래 표의 세부 정보)를 설계하여 분해 과정을 가속화하였다.
촉매제 뿐만 아니라 VELP는 분해 공정의 초기 단계에서 거품 형성을 줄이기 위해 KjTabs™ 소포제도 함께 제공한다.
분말 형태의 시약 사용과 비교하여 VELP KjTabs™ 사용은 다음과 같은 장점이 있다.
1. 무게 측정 과정이 없이 촉매 정제를 바로 사용할 수 있으므로 작업 시간을 단축한다.
2. 반복된 시험에서 더 높은 수준의 재현성을 보여준다 (작업 오차 감소).
3. 작업자의 건강에 대한 위험을 감소한다 (분말은 휘발성이고 또한 금속 촉매는 항상 안전한 것은 아니다).
실 험 목 적
본 실험은 대두, 사료, 액상 우유 세 종류의 샘플에 대해 KjTabs™ VCM, VST, VTCT 세 가지 촉매를 각각 사용하여 가열분해 후 단백질 함량을 측정하였고
측정된 결과를 통해 각 샘플에 가장 적합한 촉매제가 무엇인가를 확인하고자 한다.
샘 플 준 비
대두 및 사료와 같은 고형 물질은 공식적인 방법에 따라 균질화 해야 한다. 이 단계의 목적은 샘플의 균질성을 향상하고 샘플이
쉽게 가열분해 될 수 있도록 하기 위함이다.
테스트는 DKL20 가열분해 장비와 UDK169 증류적정 장비를 통해 진행하였다.
샘플 가열 분해
샘플을 (0.5g 대두, 1g의 사료 및 5ml의 액상의 우유) 250ml 테스트 튜브에 담는다.
준비된 각 샘플에 다음의 시약을 추가한다 :
① KjTabs™ 촉매제 2알
② KjTabs™ 소포제 2알 (code A00000283)
③ 농도 96 ~ 98% 황산 용액 20ml
각 샘플은 다음 세 가지 촉매를 사용하여 세 가지 유형의 가열분해 과정을 진행하였다.
① KjTabs™ VCM (code A00000274)
② KjTabs™ VST (code A00000277)
③ KjTabs™ VTCT (code A00000281)
Blank 준비 : 샘플 준비 과정과 동일한 양과 조성의 화학 약품을 테스트 튜브에 담는다 (샘플은 추가하지 않는다).
가열 분해 장치를 중화 시스템 (KS 1000 scrubber code F307A0660)에 연결하여 분해 단계에서 생성된 산성 가스를 중화한다.
세 가지 공식적인 방법을 샘플에 맞게 적용하여 가열 조건을 설정하고 샘플을 가열분해한다:
공식적인 방법은 다음과 같다:
1. 대두 및 루핀을 위한 분석법
2. 동물 사료를 위한 분석법
3. 우유 및 파생 제품을 위한 분석법
증류 및 적정
테스트 튜브를 50-60°C로 자연 냉각한다.
수동 점검 시스템과 자동 세척 과정을 수행하여 UDK 169 장치를 예열한다.
위에서 서술한 공식적인 방법과 동일한 분석법을 샘플에 맞게 선택하여 증류 과정을 진행한다.
대두 샘플에는 0.2N 적정액을 사용하고 사료 및 액상 우유 샘플의 경우 0.1N 적정액을 사용하였다.
결 론
예상 값의 범위에 근거하여 측정된 결과는 신뢰할 수 있고 상대 표준 편차 (RSD < 1%) 낮아 재현성이 높은 결과임을 증명한다.
KjTabs™ 촉매제의 주요 차이점은 분석할 샘플의 질소 및 단백질 함량의 차이와 연관성이 있다. 예를 들면 대두와 같은 질소 및 단백질 함량이 높은 샘플 [%P=45.3%] 의 분석과
액상 우유와 같은 질소 및 단백질 함량이 낮은 샘플 [%P = 3.4%] 의 분석이다.
올바른 KjTabs™를 사용하면 예상 값에 더 가깝고 상대 표준 편차 (RSD%)가 더 작은 결과 값을 얻을 수 있다.
실제로 우유 샘플의 경우 KjTabs™ VTCT (우유 및 유제품의 측정에 권장)로 얻은 값이 세 가지 조건 중에서 가장 신뢰성 있는 값을 보인다.
대두의 분석에서는 KjTabs™ VCM (대두 및 루핀 등 샘플에 보편적으로 적용 가능)이 가장 작은 상대 표준 편차 (RSD %)로 재현성 높은 측정 결과를 보여준다.
따라서 정확한 결과를 얻으려면 올바른 촉매 정제를 선택하는 것이 필수적이다. 특히, 샘플의 단백질 함량이 매우 높거나 매우 낮은 경우, 촉매 선택에 따라 측정 결과에 현저한 차이가 발생한다.
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