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DETERMINACION DEL CONTENIDO DE NITROGENO POR EL
METODO DE KJELDAHL
Sofía Meléndez Rodríguez
sofia.melendez@correounivalle.edu.co
Johan Steven Rojas Solís
johan.steven.rojas@correounivalle.edu.co
Departamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad del Valle sede
Yumbo, Colombia.
Resumen
En la práctica se determinó el porcentaje de nitrógeno en una muestra de leche de soja haciendo uso del método Kjeldahl,
una técnica para cuantificar el porcentaje de nitrógeno a partir de una valoración ácido-base, en donde se llevan a cabo
tres etapas: digestión, destilación y titulación. En el que dicha muestra se envasa en un matraz de Microkjeldahl con una
mezcla de catalizadores, y por último se adiciona H 2
SO
4
concentrado para realizar la digestión, logrando así una
destrucción orgánica en el que se formó sulfato de amonio, al cual se le añadió hidróxido de sodio para liberar el ion de
amonio en forma de amoniaco por medio de la destilación, para luego ser atrapado en una solución de ácido bórico y por
ultimo ser valorada la solución. Obteniendo así un 16.58% de proteína y 2.66 % N con un porcentaje de error del 55.79%
respectivamente al ser comparado con la muestra que posee un 37.5% de proteína, concluyendo que el método Kjeldahl
no fue apropiado para el análisis de nitrógeno, debido a muchos errores sistemáticos dentro del laboratorio.
Palabras Clave: Destilación, digestión, microkjeldahl, muestra, nitrógeno, proteína, titulación.
Objetivos
● Comprender el fundamento teórico del
método Microkjeldahl.
● Determinación el contenido de nitrógeno
y proteína en una muestra problema.
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Tabla 1. Reactivos utilizados en la digestión acida.
Reactivos Cantidad
Sulfato de
potasio (K 2
SO
2.0860 g
Catalizador
(CuSO 4
- MgO)
0.1089 g
Ácido sulfúrico
(H
2
SO
4
2.50 mL
Tabla 2. Estandarización del HCl.
Medida Peso del Na 2
CO
3
(g)
Volumen
requerido (mL)
Tabla 3. Muestra leche soya.
Muestra Peso Leche Volumen HCl
(g) (mL)
Reacciones involucradas:
Titulación de la solución patrón con HCl.
C + O
2
⟶ C O
2
Rx6.
2 H
2
2
O
Rx7.
2 NH
3
2
SO
4
⟶ ¿ ¿
Rx8.
Reacción del amoniaco con el H 3
BO
3
-
NH
3
3
B O
3
⟶ NH
4
H
2
B O
3
⟶ NH
4
+¿+ H 2
B O 3
−¿¿
¿
v Rx9.
Reaction de titillation
H
2
B O
3
−¿+ HCl ⟶ H
3
B O
3
¿
Rx10.
Estandarización del HCl
0.0208 g NaCO
3
0.0 2060 L sln
∗ 1 mol Na
2
CO
3
105.98 g Na
2
CO
3
∗ 2 mol HCl
1 mol Na
2
CO
3
=1.905 x 10
− 2
M
Tabla 4. Concentración real del HCl.
Medida Volumen
requerido (L)
Concentración
de HCl (M)
1 0.02060 1.905x
2 0.02070 1.860x
3 0.02060 1.905x
Promedio 2.063x
-
1.890x
-
El porcentaje de nitrógeno en la muestra de leche
de soya.
Ecuación 1. Porcentaje de nitrógeno en la muestra.
%Nitrogeno =
V
HCl
× C
HCl
×
1 mmol N
1 mmol H
×
14 mg
1 mmol N
mg muestra
× 100 %
%Nitrogeno =
(
11.20 mL× 1.905 x 10
− 2
mmol
mL
)
×
1 mmol N
1 mmol H
×
53.8 mg
Ecuación 2. Porcentaje de proteínas en la muestra.
%Proteinas = %Nitrogeno × Factor de proteico
%Proteinas =2.64 % × 6.25=16.50 %
Tabla 5. Valores correspondientes de la muestra
analizada.
grupos amino y amida se convierte cuantitativamente
en ion amonio
[3]
Para aumentar la velocidad del experimento se
agrega a la digestión NaSO
4
el cual actúa como
catalizador de manera que hace que el punto de
ebullición de la solución de ácido sulfúrico aumente
Rx3. Una vez digestada y reposada la muestra, se
traspasa a un balón con destilador, se analiza la
muestra que se encuentre en un estado muy denso,
resistiéndose a deslizarse por las paredes del balón,
esto se debe a que la muestra está concentrada y
esta concentración, ayuda que la viscosidad de la
muestra aumenté, al punto de casi no deslizarse.
Luego se pasa a la segunda etapa donde la solución
es sometida al calor, pasa a un color verde menta,
dónde se usa el equipo de micro destilación,
adicionalmente se le agrega una solución alcalina
(NaOH) Rx4. La etapa de la destilación se libera
amoníaco, el cual es retenido en una solución con
una cantidad conocida de ácido bórico. Inicialmente
se realiza una destilación con vapor por el método de
arrastre de vapor de agua, mediante la cual acelera la
obtención del destilado. Hay que recordar que la
solución debe destilarse de modo que la manguera al
final del dispositivo de filtrado quede sumergida en la
solución de ácido bórico con indicador mixto, ya que
el amoniaco se separa por medio de arrastre de
vapor de agua y si no está sumergido el amoniaco
producto de la destilación se perderá en el medio.
Al final, se utiliza la titulación para valorar finalmente
la cantidad de amonio presente en la muestra
destilada.
(1)
Una vez que el indicador haya realizado
el viraje se debe esperar unos minutos para que el
resto del amoniaco presente en la muestra se destile,
luego de eso se procede a la última etapa, la
titulación con HCl estandarizado. De esta manera y
sabiendo los mL de HCl gastados durante la
destilación podemos determinar el porcentaje o la
cantidad de nitrógeno en una muestra.
Para la determinación de proteínas el método tiene
un principal problema y es la interferencia causada
por los nitrógenos no proteicos, esto genera un
inconveniente ya que estos se deben separar para
determinar el contenido proteico real. Para el análisis
de exactitud se usó % error = 55.79 Proteína en soya.
Con la técnica utilizada se tiene un % de error
relativamente alto, por lo tanto las mediciones no son
exactas, esto posiblemente se deba a múltiples
factores como, exceso de volumen del titulante ya
que cada observador percibe el cambio de color en
un instante en tiempo diferente, como también al
escape de el amoniaco al ambiente al momento de
comenzar la destilación.
Con el Nitrógeno se halla la cantidad de proteína
presente en la muestra, al hacer prueba t para la
proteína se obtiene: t crítico = 12.71; t calculado =
261.82 t calculado > t crítico por lo tanto hay
evidencia de error sistemático, lo cual es en cierta
forma contradictorio con el resultado anterior de
prueba t para nitrógeno, ya que los dos resultados
están relacionados directamente.
Se tomó el promedio de los datos de la práctica para
calcular el %N promedio de 2.66% N ver Ecuación 1,
el cual nos indica que pueda existir errores
considerables que disminuye la eficiencia del método.
Las posibles causas de estos puede ser la inclusión
de nitrógeno no proteico, pérdida de amoniaco por
fugas en el circuito de la destilación, pérdida de
amoniaco por refrigeración insuficiente en el
condensador
[4]
. Pudo haber ocurrido una pérdida por
no poner el tapón rápido al momento de pasar la
muestra digestada al balón de destilación haciéndola
reaccionar con la solución alcalina ya que esta era
bastante exotérmica, también un mal montaje al
momento de destilar y mal manejo de los
instrumentos.
CONCLUISIONES
● Se estudió el método de la cuantificación de
proteína y mediante el factor en muestras de
lácteos se determinó la cantidad de
nitrógeno en muestras orgánicas. El método
usado no fue eficaz en vista del porcentaje
de error alto que se obtuvo, esto se atribuye
a errores experimentales.
● A pesar de ser un método muy efectivo para
la cuantificación de proteínas, el método
Microkjeldahl se debe realizar con unos
cuidados muy rigurosos, puesto que el
método está propicio a cualquier error y por
ello a no obtener el resultado esperado.
PREGUNTAS
1. Explique claramente por qué la
titulación final debe de realizarse con
HCl y no con NaOH.
R// Se tiene que la solución obtenida, luego de
“burbujear” amoniaco gaseoso en ácido bórico es
una solución que contiene ion amonio ( NH
4
+¿¿
y el
ion borato ( H
2
BO
3
−¿¿
), la fuerza ácida del ion
amonio es despreciable, ya que es el ácido
conjugado de una base débil el amoniaco, razón por
la cual en solución este no tiende a ceder protones
por otro lado, se encuentra el ion borato es la base
conjugada del ácido bórico, un ácido débil, que es
más fuerte que el ácido conjugado del NH
4
+¿¿
, lo
cual significa que su base conjugada posee una
fuerza básica suficiente para reaccionar con el ácido
clorhídrico completamente, gracias a esto, es que
principalmente se debe utilizar HCl
en vez de
NaOH
[1]
2. Si el amoniaco proveniente de 1.50 g
de una muestra que contiene 8.5 % (p/
p) de N, se recibe en HCl 0.1 M, ¿cuál
debe ser el mínimo volumen del ácido
a utilizarse para garantizar que el
análisis es correcto?
R//
1.50 g
muestra ∗8.5 g N
100 g muestra
∗ 1 mol N
14.01 g
¿
1 mol N H
3
1 mol N
∗ 1 mol HCl
1 mol N H
3
∗ 1000 ml soln HCl
0.1 mol HCl
¿ 91.07 ml
3. Cuáles pueden ser los objetivos de la
cuantificación de nitrógeno en los
sistemas biológicos destinados al
consumo humano y animal.
R// La determinación del nitrógeno Kjeldahl se
realiza en alimentos y bebidas, carne, piensos,
cereales y forrajes para el cálculo del contenido en
proteína.
4. Como se obtiene el factor de
conversión de nitrógeno en proteína y
de que depende.
R// Este factor se calcula considerando el porcentaje
de nitrógeno que contiene la proteína en los
alimentos. Desventajas del uso del factor de
conversión, para efectos de cálculo se considera
que el contenido de nitrógeno de la proteína
principal y no de toda la mezcla. La fracción
analizada no necesariamente es proteína pura.
5. Por qué el factor de conversión de
nitrógeno en proteína varía entre
determinados grupos de sistemas
biológicos.
R// El factor 6,25 se basa en que el valor medio
porcentual de nitrógeno en una proteína es 16%, lo
que sin embargo no es tan exacto, ya que las
proteínas de origen animal contienen menos
nitrógeno y las de origen vegetal más. Esta
variación se debe a que los grupos de sistemas
biológicos poseen un contenido de nitrogeno algo
distinto a otro, por lo que de hecho tambien hay un
gran número de las diferentes proteínas contiene un
porcentaje muy aproximado al del nitrógeno. El
factor gravimétrico para conversión de peso de N a
peso de proteína para mezclas normales de
proteínas de suero (globulinas y albúmina) y las
proteínas en alimentos es 6.25 (es decir, las
proteínas contienen 16% de nitrógeno). Cuando la
muestra está constituida casi por completo por
gammaglobulina, el factor 6.24 es más exacto, en
cambio sí contiene principalmente albúmina, se
prefiere el factor 6.27.
6. Cuál es el criterio para presentar los
resultados de la cuantificación del
nitrógeno como % de nitrógeno total o
como porcentaje de proteína.
R// El contenido de proteínas se calcula a partir de
la proporción de nitrógeno determinada en una
muestra y es un criterio decisivo para la calidad y el
precio de un producto. Para esto se debe de
determinar el contenido de nitrógeno total y
multiplicar por un factor de conversión de nitrógeno
a proteína. Este factor se calcula considerando el
porcentaje de nitrógeno que contiene la proteína en
los alimentos, pero posee unas desventajas en el
que para efectos de cálculo se considera el
contenido de nitrógeno de la proteína principal y no
de toda la mezcla y se debe tener en cuenta que la
fracción analizada no necesariamente es proteína
pura por lo cual tampoco se realizan correcciones
de nitrógeno no proteico.
7. Explicar los términos:
a. % de proteína cruda
b. % de proteína
c. % de nitrógeno proteico
R//
a. % de proteína cruda:
En promedio en proteínas el contenido de nitrógeno
es 16%. Así, el porcentaje de proteína en un alimento
es calculado como el porcentaje de nitrógeno
multiplicado por 6.25 (100/16 = 6.25). Esta medida se
llama la proteína cruda. La palabra cruda refiere a
que no todo el nitrógeno en el alimento esta en forma
de proteína.
b. % de proteína:
El contenido de proteína presente en los alimentos,
se puede determinar por medio de la cuantificación
indirecta o aproximada, este cálculo se puede
obtener mediante el contenido o porcentaje de
nitrógeno encontrado mediante el método de
Kjeldahl.
c. % de nitrógeno proteico:
Es el nitrogeno presente en las muestras de
alimentos que provienen de las proteínas.
8. Explique al menos 6 métodos de
análisis para determinar el contenido
de proteínas en alimentos a parte del
método de Kjeldahl.
R// Método de Dumas: Se caracteriza por pirólisis
completa de la muestra y medición del contenido de
nitrógeno de los gases de combustión. El nitrógeno
puede ser medido con manómetro después de
