Laboratorio 8. Determinación de nitrógeno total en muestra de harina de leguminosas y/o cereales por el método de Kjeldahl

Laboratorio 8. Determinación de nitrógeno total en muestra de harina de leguminosas y/o cereales por el método de Kjeldahl

1. INTRODUCCIÓN

Existe una gran cantidad de compuestos nitrogenados que se encuentran presentes en los alimentos, además de cantidades pequeñas de sales amoniacales, nitratos y nitritos. Entre estos compuestos nitrogenados se cuentan las proteínas y sus productos de descomposición, las lecitinas y sus derivados y algunos alcaloides. De los compuestos nitrogenados las proteínas son los más importantes y por tanto su determinación es común. El contenido de proteína también es importante determinarlo pues este valor contribuye al cálculo del valor energético de un alimento dado. A su vez la calidad de las proteínas se determina por los tipos de aminoácidos presentes en ellas. Además, por ejemplo, la calidad de una levadura como fermento y su facilidad de conservación, está relacionada con el contenido de nitrógeno en la levadura. Por lo inmediatamente anterior se desprende la importancia que tiene la determinación del contenido de proteínas, en aspectos tales como el control de calidad y balanceo de la dieta alimenticia.

Químicamente, las proteínas son compuestos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo; su peso molecular es considerablemente alto. La mayoría de ellas tienen un promedio de 15% de nitrógeno, lo cual implica que para expresar (convertir el % de nitrógeno) el contenido de proteínas de un producto dado, basta multiplicar por un factor F que es el resultado de la relación entre el peso molecular de una molécula de proteína y el peso de todos los nitrógenos que contiene dicha molécula. Para la mayoría de las proteínas, el contenido de nitrógeno varía entre 13 y 19%, lo cual hace que el factor 6.25 sea el más frecuentemente usado. Sin embargo, para otros alimentos y de acuerdo con las proteínas que contenga, el factor de conversión varía ligeramente y deberá consultarse previamente.

Para la determinación del contenido total de nitrógeno en los compuestos orgánicos, el método más usado y del cual existen varias modificaciones (según el tipo de muestra) es el de titulación por Kjeldahl. Éste método se basa en la digestión de las sustancias nitrogenadas (muestra) en un exceso de ácido sulfúrico (H2SO4) a la temperatura de ebullición, con reducción del nitrógeno a amoniaco (NH3) y finalmente, una valoración indirecta del amoniaco proveniente de la muestra. Este proceso general consta de tres etapas fundamentales:

1. Digestión u oxidación de la muestra con H2SO4 concentrado
2. Destilación de la solución en medio alcalino
3. Valoración indirecta del amoníaco liberado

En la primera etapa, el carbono presente en la muestra se transforma en CO2 y el hidrógeno en H2O. El destino que sigue el nitrógeno presente en la muestra depende de la forma en que se encuentre. Así, si el nitrógeno forma parte de grupo amina o amida, ocurre una conversión a ión amonio NH4+. Cuando el nitrógeno está en otras formas oxidadas (como grupos nitro, azo, azoxi, etc.) ocurrirán pérdidas de nitrógeno a que el producto de digestión estará constituido por nitrógeno elemental o por óxido de nitrógeno.

En la etapa de valoración, el amoniaco destilado se recibe en un exceso de ácido estándar de concentración exactamente conocida, el amoniaco reaccionará con la cantidad químicamente equivalente del ácido, y formará una sal. El exceso de ácido (no reaccionado) se titula luego con una base estándar y así queda determinado el nitrógeno de la muestra original. Para asegurar que el ácido empleado se encuentra en exceso, basta con añadir desde el comienzo de la destilación el indicador apropiado (en la práctica se empleará un indicador constituído de una mezcla de rojo de metilo con azul de metileno) para la valoración de dicho ácido con la respectiva base; la invariabilidad del color hasta la finalización de la destilación prueba que efectivamente el ácido se encuentra en exceso.

El método de Kjeldahl es ampliamente usado en laboratorios industriales y científicos. Es un método apropiado para productos orgánicos tales como alimentos, fertilizantes y otros productos o materiales biológicos.

1. SECCIÓN EXPERIMENTAL

1. Reactivos (por grupo)

*140mg de rojo de metilo + 50mg de azul de metileno en 100mL de etanol. Agitar por 4 horas

1. Preparar (almacén)

• Indicador Kjeldahl
• Hidróxido de sodio al 50%
• Indicador fenolftaleína

1. Materiales (por pareja)

...