Autor: Jakub Kocęba, Global Product Specialist, Cytiva

Azot jest wszędzie. Znajduje się nie tylko w powietrzu, którym oddychamy, ale bierze udział w niezliczonych procesach naturalnych i tych zainicjowanych przez człowieka. Nic więc dziwnego, że wiele branż wymaga precyzyjnych badań w celu określenia stężenia azotu pierwiastkowego.

Na przykład w przemyśle spożywczym, badanie azotu pomaga określić ilość białka w żywności dla celów kontroli jakości i etykietowania. Normy ISO wymieniające analizę Kjeldahla, dotyczą ogólnych analiz produktów spożywczych, zbóż i nasion roślin strączkowych, produktów mlecznych, nasion oleistych i pasz zwierzęcych.

Wiele oczyszczalni ścieków musi również sprawdzać poziom azotu w wodzie przed dokonaniem zrzutu. Nadmiar azotu w wodach powierzchniowych może prowadzić do eutrofizacji, wzbogacenia wód powierzchniowych skutkującego nadmiernym wzrostem glonów i roślin. Międzynarodowe normy, takie jak ISO 22447:2019 i dyrektywa UE 91/271/EWG, regulują zrzut azotu.

Azot gazowy (N₂) stanowi około 80% atmosfery, a podczas analizy próbek stałych lub ciekłych, azot jest często obecny jako amoniak (NH₃), jon amonowy (NH₄⁺), azotowy (NO₃^-), azotawy (NO₂^-) i azot organiczny. Analiza wybranego z nich zależy od konkretnego zastosowania.

Na czym polega metoda Kjeldahla?

Badanie zawartości azotu całkowitego metodą Kjeldahla jest powszechnie stosowanym i zalecanym standardem pomiaru azotu w wielu branżach. Podaje on całkowitą zawartość azotu organicznego, azotu w amoniaku i azotu amonowego. Ograniczeniem tej metody jest pomiar azotu w grupach nitrowych i azowych, jak również azotu obecnego w heterocyklicznych aromatycznych związkach organicznych.

Analiza obejmuje następujące etapy:

• Roztwarzanie próbki w stężonym kwasie siarkowym w celu przekształcenia azotu organicznego w postać amonową.
• Dodanie wodorotlenku sodu po "oczyszczeniu" próbki w celu uwolnienia azotu w postaci gazowego amoniaku (NH3).
• Wprowadzenie gazu do roztworu kwasu borowego, który przekształca gaz z powrotem w postać amonową.
• Miareczkowanie, przykładowo kwasem siarkowym, w celu określenia ilości azotu amonowego, a tym samym całkowitej ilości azotu organicznego i azotu amonowego w próbce pierwotnej.

Ponieważ metoda jest standaryzowana, większość etapów może być zautomatyzowana, a analiza zakończona w ciągu kilku minut. Powoduje to, iż pobieranie i przygotowanie próbek stanowią najbardziej krytyczne punkty badania i źródło ewentualnych błędów.

Pobieranie i przygotowanie próbek

Tak jak w przypadku wszystkich metod analitycznych, które opierają się na pobieraniu próbek, prawidłowość pomiaru zależy od tego, czy próbka jest reprezentatywna dla materiału masowego, czy jest to środek spożywczy lub też próbka wody. Pobieranie wielu, bardziej reprezentatywnych próbek pomaga zmaksymalizować wiarygodność i odtwarzalność analizy azotu.

Zanieczyszczenie, adsorpcja i aktywność biologiczna mogą prowadzić do zmian w analizie azotu w próbce. Dlatego próbki powinny być przechowywane w sposób, który nie wpływa na zmianę zawartości azotu.

Weźmy na przykład próbki wodne. Dodanie niewielkiej ilości kwasu siarkowego bezpośrednio po pobraniu i przechowywanie próbki w temperaturze 4˚C poprawia jej konserwację. W przypadku, gdy próbki zawierają ciała stałe, konieczne jest ich homogenizowanie, aby zmaksymalizować wiarygodność pomiaru i szybkość trawienia.

Transferowanie próbki przy użyciu papieru wagowego Kjeldahla

Na etapie przygotowania próbki w analizie Kjeldahla, integralnym etapem jest jej pobranie i transfer. Wszelkie błędy popełnione na tym etapie, spowodowane próbkowaniem lub zanieczyszczeniem, mogą mieć wpływ na ostateczną dokładność wyników. Dodatkowo, może to być niebezpieczny etap ze względu na ryzyko związane ze stosowaniem roztworu kwasu. Wykorzystanie papieru wagowego Kjeldahla jest szybkim i niezawodnym sposobem na bezpieczny transfer próbek przed analizą Kjeldahla.

Cytiva posiada bogatą ofertę urządzeń i papierów filtracyjnych do użytku laboratoryjnego, w tym niskoazotowe papiery wagowe Kjeldahla. Papier wagowy do analizy Kjeldahla Whatman™ Grade B-2 to szybki i niezawodny sposób zarówno ważenia, jak i transferu próbki do roztworu kwasu. Łódeczki wagowe Whatman™ do analizy Kjeldahla są gotową, wstępnie złożoną opcją - stanowiącą szybki i niezawodny sposób bezpiecznego transferu próbek w analizie Kjeldahla.

Z uwagi na to, iż papiery analityczne Whatman wykonane są z papieru pergaminowego o niskiej zawartości azotu, bez spoiwa i dodatków chemicznych - rozpuszczają się one bez pozostałości w roztworze trawiącym nie wpływając na wyniki analizy, będąc bezstratną alternatywą przy transferze i operowaniu próbkami.

Źródło:

1. Cytiva, https://www.cytivalifesciences.com/en/us/news-center/measuring-nitrogen-levels-with-the-kjeldahl-method-10001