식품의 단백질 정량법

소개글

● Kjeldahl Method
Kjeldahl법은 단백질(또는 질소)를 포함하는 다른 유기물의 총 질소량을 정량하는데 널리 이용되는 방법이다. Kjeldahl method는 일반적으로 네 단계로 나뉘며 각각의 화학반응을 설명하면 다음과 같다.
1) 분해
시료에 진한 황산과 분해촉진제를 통해 가열하면 식품성분의 분해가 시작되어 유기물의 탈수탄화와 산화환원반응이 일어나 시료 중의 질소는 암모니아로 되고 분해플라스크 중에 잔존하는 진한 황산과 다음과 같이 반응하여 황산암모늄의 형태로 분해액 중에 포집된다.
항질소화합물 + 진한 H2SO4 →C(유기물의 탄화)
C+H2SO4 →CO2↑+SO2↑H2↑
2N + 3H2 →2NH3(수소가 암모니아의 생성을 촉진)
2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4
첨가한 분해촉진제는 진한 황산과 다음과 같은 반응을 한다.
K2SO4+H2SO4→2KHSO4
2KHSO4→K2SO4+H2O+SO3
그러나 가열, 분해 중에 H2O, SO3 는 구축되어 제거되고 본 반응은 반복되어 용액은 더욱 진하게 되며 유기물에 대한 작용은 더욱더 격렬하게 된다.
2) 증류
분해액의 일정량에 과잉의 진한 알칼리를 가해 수증기증류를 하면 암모니아가 유리된다.
(NH4)2SO4 + 2NaOH→2NH3+Na2SO4+2H2O
3) 중화
종전에는 유출된 암모니아를 일정량의 묽은 황산용액 중에 포집하였지만 유출된 암모니아가 충분히 냉각되면 Kjeldahl method처럼 H2SO4와 같은 강한 산에 암모니아를 흡착시킬 필요가 없다는 것을 본 실험에서 이용한다. 즉, 증류과정에서 유출되는 암모니아를 boric acid(H3BO3)에 흡착시키는데 다음의 화학반응식에서 보는 바와 같이 암모니아와 boric acid 반응에 의해 생성된 (NH4)․H2BO3의 양을 H2SO4이나 HCl 표준용액의 소비량으로부터 시료중의 질소량을 쉽게 계산할 수 있다.
NH3+H3BO3→(NH4)H3BO3
이 때 boric acid는 암모니아와 반응하고 남을 정도로 과잉의 양을 가해준다.
4) 적정
(NH4)H3BO3 + HCl → NH4Cl + H3BO3
남아 있는 (NH4)H3BO3을 HCl 용액으로 적정하면 HCl과 반응한 질소의 양을 산출할 수 있고 여기에 질소-단백질 환산계수를 곱하면 조단백질량이 구해진다.

목차

식품의 단백질 정량법
● Kjeldahl Method
● Biuret assay
● Lowry assay
● Bradford assay

본문내용

● Kjeldahl Method
Kjeldahl법은 단백질(또는 질소)를 포함하는 다른 유기물의 총 질소량을 정량하는데 널리 이용되는 방법이다. Kjeldahl method는 일반적으로 네 단계로 나뉘며 각각의 화학반응을 설명하면 다음과 같다.
1) 분해
시료에 진한 황산과 분해촉진제를 통해 가열하면 식품성분의 분해가 시작되어 유기물의 탈수탄화와 산화환원반응이 일어나 시료 중의 질소는 암모니아로 되고 분해플라스크 중에 잔존하는 진한 황산과 다음과 같이 반응하여 황산암모늄의 형태로 분해액 중에 포집된다.
항질소화합물 + 진한 H2SO4 →C(유기물의 탄화)
C+H2SO4 →CO2↑+SO2↑H2↑
2N + 3H2 →2NH3(수소가 암모니아의 생성을 촉진)
2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4
첨가한 분해촉진제는 진한 황산과 다음과 같은 반응을 한다.
K2SO4+H2SO4→2KHSO4
2KHSO4→K2SO4+H2O+SO3
그러나 가열, 분해 중에 H2O, SO3 는 구축되어 제거되고 본 반응은 반복되어 용액은 더욱 진하게 되며 유기물에 대한 작용은 더욱더 격렬하게 된다.
2) 증류
분해액의 일정량에 과잉의 진한 알칼리를 가해 수증기증류를 하면 암모니아가 유리된다.
(NH4)2SO4 + 2NaOH→2NH3+Na2SO4+2H2O
3) 중화
종전에는 유출된 암모니아를 일정량의 묽은 황산용액 중에 포집하였지만 유출된 암모니아가 충분히 냉각되면 Kjeldahl method처럼 H2SO4와 같은 강한 산에 암모니아를 흡착시킬 필요가 없다는 것을 본 실험에서 이용한다.

참고 자료

David T Plummer, 실험생화학, 정문당, 2003
한국생화학회, 실험생화학, 탐구당, 1999