Сравнение методов Дюма и Кьельдаля

Два различных основных метода получили широкое распространение в лабораторных условиях для определение содержания белка в продуктах питания и кормах. Это химический метод Кьельдаля, а также метод высокотемпературного сжигания Дюма. Спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне (БИК) может использоваться как вторичный метод анализа, но данный анализ требует первичного метода калибровки.

Более века метод Кьельдаля был наиболее часто применяемым методом и являлся отраслевым стандартом для определения общее содержание белка в пищевых продуктах путем измерения общего содержания органического азота.

Как анализ с использованием жидких реактивов, он требует чрезмерных затрат времени и рабочей силы и подразумевает использование токсичных и опасных химикатов. В настоящее время это нежелательно по соображениям безопасности, а так же с экономической точки зрения. Как следствие, в последнее время метод Кьельдаля все чаще заменяется методом Дюма.

Основываясь на сгорании исследуемого материала и измерении образующегося элементарного азота, метод Дюма набирает все большую популярность в пищевых лабораториях благодаря своей скорости и надежности.

В этом сценарии «Программы проверки квалификации» организованы такими учреждениями, как BIPEA* позволяют сравнивать результаты нескольких лабораторий, чтобы оценить их аналитические характеристики на одном и том же однородном образце с применением различных методов. Регулярно участвуя в таких программах, любой производитель оборудования может осуществить проверку своих приборов. Образцы, предоставленные BIPEA, анализируются в соответствии с официальными рекомендациями, а полученные результаты сравниваются с заданным диапазоном допусков.

* — европейская некоммерческая организация, расположенная во Франции. Собрав около 2500 лабораторий в мире (в 120 странах), она предлагает более 150 регулярных программ тестирования.

Результаты, опубликованные в данной статье, действительно получены на различных образцах корма, предоставленных BIPEA в рамках специального межлабораторного исследования.

Чтобы определить количество белков можно проанализировать образец в соответствии с методами Дюма или Кьельдаля. Оба являются основными методами, работающими в соответствии с международными стандартами, такими как: AOAC, AACC, ASBC, ISO, IFFO, OIV.

Метод Дюма для определения азота, разработанный в 1831 г., старше, чем метод Кьельдаля, разработанный в 1883, но более удобен во многих аспектах, таких как скорость, безопасность, чистота, производительность и стоимость анализа.

Проблема в прошлом заключалась в том, что было непросто воспроизвести условия, требуемые методом Дюма, и по этой причине метод Кьельдаля взял на себя инициативу и стал считаться классическим методом определения азота/белка.

В настоящее время, благодаря прогрессу, определение азота по Дюма становится все более распространенным.

Результаты, полученные с помощью определения азота по Дюма обычно немного выше, чем у Кьельдаля поскольку обнаруживаются соединения азота, такие как нитраты, нитриты и гетероциклические соединения.

В методе Кьельдаля, такие соединения не полностью или совсем не переходят в аммониевый ион. Может случиться и обратное (редко), потому что в этом виде анализа есть множество переменных, которые могут повлиять на конечный результат.

Действительно, существует множество незначительных вариантов метода Кьельдаля, включающих использование различных катализаторов, время нагрева, объёмы и распределение серной кислоты и массы исследуемой пробы: это показывает, что на процедуру Кьельдаля могут влиять экспериментальные ошибки. Восстановление одинаково для обоих методов (≥ 99,5%), в то время как предел обнаружения для Дюма ниже, чем для Кьельдаля (0,001 мг N абсолютного против ≥ 0,1 мг N абсолютного).

Принцип метода Дюма заключается в преобразовании азота, присутствующего в образце, в газообразный NOx путем полного сгорания в печи, поддерживаемой при температуре 950–1100°C. Конечный продукт (NOx) затем восстанавливается до N2 и измеряется с помощью детектора теплопроводности.

Метод Дюма начинается с печи сжигания (CF) для сжигания образца с получением элементарных соединений. Вода удаляется с помощью первой физической ловушки (WT1) и второй химической ловушки (WT2). Между ними элементарные вещества проходят через восстановительную печь (RF). Авторегенеративные поглотители CO2 пропускают только элементарный азот, который обнаруживается детектором теплопроводности (TCD).

Метод Кьельдаля заключается в процедуре каталитически поддерживаемой минерализации органического материала в кипящей смеси серной кислоты и сульфатной соли при температурах разложения выше 400°C. Во время процесса органически связанный азот превращается в сульфат аммония. Подщелачивание сброженного раствора высвобождает аммиак, который подвергается количественной перегонке с водяным паром и определяется титрованием.

Этап 1. Подготовка образца

Этап 2. Разложение

Этап 3. Дистилляция

Этап 4. Титрование

Главные преимущества метода Дюма это простота использования, скорость, безопасность и высокий уровень автоматизации, гарантирующий автоматическую работу в лаборатории. Метод Дюма занимает всего несколько минут на одно измерение, что делает его значительно быстрее, чем анализ Кьельдаля, который обычно занимает более часа. Более того, избегая использования токсичных и потенциально вредных химикатов или катализаторов, метод Дюма обеспечивает полную безопасность для операторов лаборатории.

С другой стороны, Метод Кьельдаля использует концентрированную серную кислоту и катализатор для разложения образца.

Поскольку в 1990-х годах начали применяться строгие стандарты в отношении использования вредных химикатов, многие лаборатории оценили метод Дюма как альтернативу, и были разработаны и опубликованы многочисленные сравнительные исследования. Был разработан ряд международных стандартов, а также зерновые инспекционные службы США, Канады и Австралии признали Метод Дюма.

Основные преимущества метода сжигания Дюма включают:

#методдюма #кьельдаль #химия #лаборатория #анализбелка #белок #азот #лабораторныйанализ #химическиеисследования #наукавокруг #наука