کجلدال

[MehD1979]

تعیین ازت کل به روش کجلدال​

(برای کل خاک و نمونه گیاهی)​

ازت در خاک عمدتاً به صورت ترکیبات آلی ، از جمله پروتئین بوده ، و تنها مقدار ناچیزی ار آن به شکل آمونیوم و نیترات در خاک یافت می شود (حدود دو درصد). بنابراین اندازه گیری ازت کل مناسبترین روش برای بیان وضعیت این عنصر در خاک است . امروزه بهترین طریقه اندازه گیری ازت کل خاک استفاده از روش کجلدال (اکسید کردن مرطوب) می باشد.(Mulvaney&Bremner1982). اندازه گیری ازت کل خاک با توجه به اشکال مختلف آن دشوار می باشد. میزان ازت در خاک های زراعتی از 0.06 تا 0.5 در صد متغییر است . کاربرد دو روش در اندازه گیری ازت کل خاک مرسوم است. روش کجلدال ، که اساسا ً یک روش اکسیده کردن مرطوب بوده ، و روش دوماس که خود یک روش اکسیده کردن خشک می باشد . در روش کجلدال ، ازت آمونیاکی (N-NH[SUB]4[/SUB]) ماده آلی بر اثر ترکیب با اسید سولفوریک غلیظ به صورت سولفات امونیوم در آمده ، آمونیوم حاصل پس از ترکیب با سود غلیظ در دستگاه تقطیر به گاز آمونیاک تبدیل گشته و گاز حاصل سپس بوسیله اسید بوریک جمع آوری می شود . سرعت فعل و انفعالات فوق با افزایش دما و در حضور کاتالیزور فزونی می یابد. در عمل ، به منظور افزایش دما، از سولفات پتاسیم و یا سوافات سدیم استفاده می شود . در پایان باز تشکیل شده با کمک اسید سولفوریک رقیق (0.05)تیتر گردیده ، و بدین ترتیب مقدار کل ازت خاک و یا گیاه تعیین می شود . روش کار:ابتدا یک گرم از خاک خشک شده و یا 0.3 گرم از گیاه خشک شده در دمای 65 درجه سانتی گراد و عبور داده شده از الک 0.5 میلیمتر را به دقت توزین کرده و در داخل یک بالن قرار می دهیم .برای نمونه خاک 3 سی سی اسید سولفوریک غلیظ بعلاوه 2 سی سی آب مقطر و 1.1 گرم قرص کجلدال اضافه می کنیم . و برای نمونه گیاهی مقدار 2.3 میلیلیتر مخلوط اسید سولفو سالیسالیک اضافه می نمائیم . هر دو نمونه را می گذاریم یک شب بماند. در روز بعد برای نمونه خاک به مدت یک ساعت بر روی دمای 270 درجه سانتی گراد حرارت می دهیم و سپس به مدت نیم ساعت بر روی دمای 370 درجه سانتی گراد که در پایان خاک هضم شده به رنگ سفید درآمده و ئعصاره شفافی روی آن جمع می شود که بالن را کمی سرد کرده و مقداری آب مقطر اضافه و جهت مرحله تقطیر مهیا می گردد. در مورد نمونه گیاهی بالن محتوی نمونه را بر روی دمای 180 درجه سانتی گراد به مدت یک ساعت قرار می دهیم سپس دما را به 280 درجه سانتی گراد رسانیده و در این مرحله تقریباً هر 5 دقیقه بالن را از روی حرارت برداشته و صبر می کنیم تا سرد شود و 2 قطره آب اکسیژنه به نمونه اضافه می کنیم و مجدداً نمونه را روی حرارت می گذاریم تا زمانیکه بخار سفید رنگ از آن متساعد گردد این عمل را تا جایی ادامه می دهیم که رنگ نمونه داخل بالن کاملاً شفاف گردد .صبر می کنیم تا بالن 50 میلیمتری خنک شود سپس آن را برداشته و به حجم می رسانیم . در اینجا نمونه گیاهی ما آماده بریا مرحله تقطیر می باشد . در مرحله تقطیر برای نمونه خاک کل محلول رویی نمونه را با چند بار شستشو به داخل دستگاه می ریزیم و برای نمونه گیاهی 5 سی سی از عصاره به حجم رسانده شده را داخل دستگاه می ریزیم . در مورد مقدار سود 10 نرمال مصرفی برای نمونه خاک مقدار آن 20 سی سی می باشد و برای نمونه گیاهی 2 سی سی . سپس مقدار 25 سی سی اسید بوریک برای نمونه خاک و 15 سی سی برای نمونه گیاهی داخل بشر 75 یا 100 میلیمتری ریخته و به آن چند قطره (معمولاً2 قطره) معرف بروموکروزال اضافه می نمائیم تا محلول از بی رنگ به رنگ قرمز آلبالویی(شدت رنگ بسته به مقدار اسید بوریک مصرفی و مقدار معرف متفاوت است ) تبدیل شود در اینجا محلول به دست آمده را در محل خروج گاز آمونیاک متصاعد شده از نمونه ها قرار می دهیم که حاصل در واکنش زیر مشهود است : BO[SUB]3[/SUB]H[SUB]3[/SUB] + 2 NH[SUB]3[/SUB]= BO[SUB]3[/SUB]H ( NH[SUB]4[/SUB])[SUB]2[/SUB] بورات آمونیوم

از زمانی که آمونیاک وارد اسید بوریک می شود محلول شروع به تغییر رنگ می دهد و هنگامیکه رنگ محلول به سبز رسید تقریباً 90 درصد آمونیاک نمونه متصاعد شده است که برای اطمینان بیشتر اجازه می دهیم آزمایش تا رسیدن حجم بورات آمونیوم به 75 ادامه یابد که این حجم تقریبا ً 3 برابر مقدار اولیه اسید بوریک است .​

بورات آمونیوم سبز رنگ را بوسیله اسید سولفوریک 0.01 نرمال تیتر می کنیم تا ظهور رنگ قرمز آلبالویی (شدت رنگ بسته به مقدار اسید بوریک مصرفی و مقدار معرف متفاوت است)

محاسبات :​

مقدار اسید سولفوریک مصرفی برای نمونه خاک 4 سی سی .​

مقدار اسید سولفوریک مصرفی برای نمونه گیاهی (تفاله چایی) 17.6 سی سی . ​

​

4 cc * 0.01 N = 0.04 meq NH[SUB]4[/SUB] 0.04 meq NH[SUB]4[/SUB] * 14 = 0.56 mg N 0.56 mg/1 g soil*100 g soil = 0.056 % N in soil 17.6 cc * 28*166.6 = 8.21 % N in Tea

 

[MehD1979]

 

[MehD1979]

​

 

[MehD1979]

اندازه گیری پروتیین در روش کجلدال

اندازه گیری پروتیین در روش کجلدال

مواد لازم
1. کاتالیزور (واکنشگر وینینگر)
2. سولفوریک اسید تجاری (95-97%)
3. بوریک اسید اشباع(حدود 4%)
4. شناساگر آمونیاک سنجی(prc41)
5. محلول سود 40%
6. محلول HCl 0.1 نرمال استاندارد
7. محلول سود 20% یا کمتر
8. کاغذ تورنسل قرمز
9. روی دانه ای
10. کاغذ صافی (باید مطمئن باشیم که در ترکیب ساخت کاغذ مورد نظر نیتروژن به کار نرفته است.)
هضم
1. بر اساس جدول مقداری از نمونه را در کاغذ صافی وزن کرده و کاغذ را با دقت از اطراف جمع کرده [1] و به همان صورت وارد بالن کجلدال می کنیم.واکنشگر وینینگر به مقدار لازم می افزاییم.[2] و سپس به آرامی اسید و پس از آن چند عدد سنگ جوش می افزاییم.

Pro% Wgr VH2SO4(ml)
​

2. درون محفظه سود (***** سود)آنقدر از سود 20% [3] می افزاییم تا لوله بالایی کمی داخل سود قرار گیرد,و سپس نصب می کنیم.

3. از دمای ملایم شروع می کنیم.(شماره 4 تا5 پیچ کنترل دما).هنگامی که مخلوط شروع به کف کردن می کند حرارت را به طور موقت قطع کرده تا کف کردن متوقف شود.بهتر است کف به گردن بالن نرسد.پس از اینکه کف کردن مخلوط فروکش کرد حرارت را زیاد می کنیم [4] تا مخلوط شدیدا شروع به جوشیدن نماید.


4. جوشاندن را آنقدر ادامه می دهیم تا محلول بی رنگ یا کمی زرد رنگ یا سبز کم رنگ باقی بماند. این مرحله معمولا طولانی است و تا سه ساعت یا بیشتر هم ممکن است به طول بیانجامد.[5]

5. بالن را از دستگاه خارج کرده و اجازه می دهیم تا دمای اتاق خنک شود.


6. به شکل ناگهانی - نه به صورت تدریجی- حدود 80ml آب مقطر به نمونه هضم شده سرد می افزاییم و اجازه می دهیم تا دمای اتاق خنک شود. [6]

تقطیر

7.در یک ارلن مایر 250 یا 500 ,50 تا80 میلی لیتر بوریک اسید اشباع (4.0%)می ریزیم.(مقدار بوریک اسید آنقدر باید باشدتا سر لوله متصل به کندانسور زیر سطح اسید قرار گیرد.)پنج تا هفت قطره از شناساگر – بسته به نوع شناساگر- [7] می افزاییم.

8.سیستم تقطیر را نصب می کنیم. چند عدد روی دانه ای و یک تکه کاغذ تورنسل قرمز وارد بالن می کنیم.سپس100ml سود 40% را از طریق قیف متصل به بالای بالن – در سیستم تقطیر- و به آرامی :طوری که منفذ شیر یا قیف هیچگاه با محلول سود بسته نشود ,به بالن انتقال می دهیم و بلافاصله شیر را می بندیم.به دنبال آن 100ml آب مقطر از طریق همان قیف به همان روش توضیح داده شده بالا به آن می افزاییم.در حین انتقال شیر باید کاملا باز باشد و بلافاصله پس از آن باید بسته شود .کاغذ تورنسل باید نشان دهد که محتوی بالن بازی است.(PH~10)

9.همزمان با افزایش آخرین مقادیر آب و بستن منفذ قیف یا شیر اجاق را روشن می کنیم و روی بیشترین درجه (max)قرار می دهیم.در ابتدای تقطیر و حتی پس از آن باید فرایند تقطیر (سرعت حرارت دادن )کنترل شود تا از کشیده شدن اسید گیرنده به بالا (در داخل بالن تقطیر )جلوگیری شود.آنقدر عمل تقطیر ادامه می یابد تا جایی که محتوی بالن کجلدال شروع به پلغ زدن Bumping نماید. [8]

10.پس از کامل شدن تقطیر ابتدا بالن گیرنده را پایین آورده تا اینکه نوک رابط از سطح اسید فاصله بگیرد سپس دستگاه را خاموش می کنیم.جداره داخلی کندانسور و نوک رابط را با مقدار کم آب در ارلن گیرنده آبکشی می کنیم.

11.با توجه به رقیق شدن محلول داخل ارلن گیرنده احتمالا رنگ شناساگر کم شده و تشخیص تغییر رنگ ممکن است به خوبی صورت نگیرد. چند قطره دیگر شناساگر افزوده و توسط محلول هیدرولیک اسید 0.1 نرمال استاندارد شده تیتر می کنیم.برای به حداقل رساندن خطای چشمی می توانیم از یک شاهد برای شناساگر استفاده کنیم:در یک ارلن هم اندازه ارلن محتوی آنالیت ,هم حجم آنالیت آب مقطر می ریزیم.چند قطره شناساگر مورد استفاده و یک قطره [9] اسید 0.1نرمال (یا هر غلظتی که در تیتراسیون استفاده می کنیم)افزوده و به هم می زنیم. استفاده از محلول رنگی به عنوان شاهد در تشخیص رنگ تغییر رنگ شناساگر در کم کردن خطای چشمی و قطعیت عدد پایانی بسیار موثر است.

12.توصیه می شود که آزمایش شاهد نیز انجام گیرد.(نگا یادداشت 7 )انجام آزمایش شاهد در مواردی که آزمایش اندازه گیری پروتیین به طور روزانه و یا به دفعات انجام می شود جهت کنترل آزمایش – و منابع خطا- الزامی است.در این گونه موارد آزمایش شاهد چندی به چندی انجام گرفته و از روی نتایج آن ,نتیجه تیتراسیون نمونه تصحیح می گردد.

13.تفسیر و محاسبات.نمونه در محلول داغ سولفوریک اسید غلیظ اکسید می شود که در طی آن نیتروژن آلی به یون آمونیوم تبدیل می گردد. این مرحله ,مرحله حساس روش کجلدال است.کربن و هیدروژن موجود در نمونه به ترتیب به کربن دی اکسید و آب تبدیل می شوند.اما سرنوشت نیتروژن به چگونگی ترکیب آن در ماده اصلی بستگی دارد.(نگا یادداشتهای1تا3) اگر مانند مواد پروتیینی نیتروژن به صورت یک آمین یا یک آمید در ماده موجود باشد در این حال تبدیل آن به یون آمونیوم تقریبا همواره کمی خواهد بود.(نگا یادداشت2و3)

هضم(Digestion) :

Organic Nitrogen → Oxidation(H2SO4+Catalyst)→(NH4)HSO4→ Oxidation( H2 SO4+Cat)→(NH4)2SO4 (I)​

افزایش سود و حرارت دادن:

(NH4)2SO4 ¾( 2NaOH)→2NH4OH+Na2SO4 (II)
تقطیر (Distillation):

NH4OH→NH3+H2O (III)​

ارلن گیرنده محتوی یک مقدار اضافی و اندازه گیری نشده از بوریک اسید است و با آمونیاک آزاد به شکل زیر واکنش می دهد.
HBO2+NH3↔NH4++BO2‾ (IV)
یون بورات حاصل یک باز تقریبا قوی است و می توان آن را با یک محلول استاندارد هیدرولیک اسید تیتر کرد.
BO2‾+H+↔HBO2+H2O (V)
در نقطه هم ارزی محلول محتوی بوریک اسید و یون آمونیوم است پس به یک شناساگر با دامنه تغییر رنگ اسیدی نیازمندیم.شناساگر هایی مثل سبزبرموکرزول(3.8-5.5) یا قرمز متیل
(4.8-6.2)یا مخلوطی از آنها این وظیفه را به خوبی انجام میدهند.(نگا یادداشت6)
(NHCI*VHCI) تعداد میلی مول اسید مصرفی را بدست می دهد که اگر آن را بر1000 تقسیم کنیم تعداد مول اسید مصرفی بدست می آید.
تعدادمول اسید مصرفی استاندارد (N*V)/1000=mol HCI st (VI)
با توجه به واکنشهای (IV) و(V) داریم:

1 mol NH3 ≡ 1mol BO2- ≡1 mol H + (VII)
​

بنابراین: mol H+=mol NH3=mol Nitrogen (N) (VIII)
مقدار گرم نیتروژن: mol N*14.0067=gr N (IX)
مقدار گرم پروتیین: gr N*factor = gr protein (X)
(gr Protein)/Wsample*100=Protein% (XI)
بنابراین از جمع روابط (VI) تا (XI) می توانیم بنویسیم:

(V*N*14.0067*Factor*100)/(1000*Wsample) = (NV*1.40067*Factor)/Wsample=P% (XII) [DS01043]​

14.فاکتور یا ضریب پروتیین در واقع عکس نسبت مقدار ازت به ماده پروتیینی است:به این معنی که مثلا در سویا 17.5% از ماده پروتیینی آن را نیتروژن تشکیل می دهد.

100 17.5​

x y x= (y*100)/17.5=y*5.71​

5.71 ضریب (تبدیل)پروتیین در سویاست.y مقدار نیتروژنی است که ما در واحد وزنی سویا بدست آورده ایم وx مقدار پروتیین اندازه گیری شده در آن مقدار سویاست. (یعنی اگر مقدار نیتروژن اندازه گیری شده در مقدار معینی از سویا را در عدد 5.71 ضرب کنیم مقدار پروتیین در سویای مورد نظر بدست می آید.)
مقدار این ضریب برای گوشت و بیشتر محصولات گوشتی 6.25 است (حدود 16% از پروتیین گوشت را نیتروژن تشکیل می دهد.)یا برای مواد لبنی این ضریب 6.38 است.بدیهی است برای نمونه هایی که ترکیبی از چند نوع ماده اولیه باشد مقدار این ضریب بسته به نسبت اجزای یاد شده متفاوت است. در زیر برخی از ضرایب پروتیینی آورده شده است. (مرجعهای 4,3,1)
بیشتر انواع پروتیین های گوشتی… ………………………………6.25
سویا…………………………………………………………5.71
ذرت………………………..……………………………………5.25
سبوس گندم و جو……………………………………………… 6.31
گندم وجو……………….…………………………………………5.83
مغز گندم وجو(جرم گندم)…………………… . . .…………………5.80
بخش نشاسته ای گندم…………....…………………………………5.70
ارزن………………………………………………………………5.83

 

[MehD1979]

ادامه 2-

ادامه 2-

هنگامی که نمونه از نوعی باشد که صرفا جهت مصارف دامی از آن استفاده می شود و یا نتیجه آنالیز مورد استفاده صنعت دام وطیور یا دامپزشک باشد بنابر یک قرار داد –احتمالا داخلی- فرض می شود که ضریب تبدیل برای هر نوع نمونه ای اعم از محصولات گوشتی یا با منشا حیوانی ,سبوس,ذرت ,سویا و حتی غذای آماده دام وطیور (که مخلوطی از اینها می تواند باشد) 6.25 است (مرجع 5).دراین صورت عدد بدست آمده را به عنوان پروتیین خام [10] می شناسند.

زیرنویس ها

1. نباید ذرات نمونه به حاشیه کاغذ سر ریز شوند.

2. مقدار واکنشگر وینینگر یا همان کاتالیزور بسته به فرمول و درصد اجزای آن می باشد.
3. سود مصرفی در این مرحله تا هنگامی که pH آن بازی است قابل مصرف می باشد و لزومی ندارد پس از هر بار استفاده دور ریخته شود.
4. زیاد کردن حرارت با کمک پیچ کنترل دما بستگی به نوع و قدرت دستگاه دارد.برای دستگاههای معمولی (اجاقهای کجلدال معمولی) معمولا پیچ باید تا آخر بالا رود.
5. در برخی منابع توصیه شده که پس از شفاف شدن رنگ محلول در حال جوش , محلول یک ساعت دیگر بجوشد.این زمان اضافی جهت اطمینان از هضم کامل نمونه (تبدیل همه نیتروژن آمینی به سولفات آمونیوم) صورت می گیرد.
6. هر چند اصول آزمایش کجلدال مشخص و واحد است اما در منابع مختلف روش انجام این آزمایش در جزییات تفاوتهایی با هم دارند.مثلا در خیلی از منابع در این مرحله توصیه شده 200 تا 300 میلی لیتر آب افزوده شود در مقابل پس از افزایش سود در مرحله 8 هیچ گونه افزایش آبی نخواهیم داشت: اما در این مرحله بالن کجلدال باید از سیستم جدا شده و به طور نسبی به هم بخورد. مهمترین اشکال این روش آن است که سیستم در هنگام انتقال سود و تا دقایقی پس از آن – تا هنگامی که سری تقطیر کاملا نصب شود- بسته نیست و از این نظر که امکان اتلاف آمونیاک تولیدشده است ممکن است خطای زیادی را ایجاد کند. از این گذشته افزایش نیمی از آب پس از انتقال سود این اجازه را می دهد که در حالی که بالن در سیستم نصب است اختلاط نسبی صورت گیرد.
7. هر شناساگری با دامنه تغییر رنگ اسیدی مثل سبز برومو کرزول (3.8 تا 5.5 ) , متیل قرمز (4.8 تا 6.2 )یا مخلوطی از آنها این وظیفه را به خوبی انجام می دهند.(نگا یادداشتهای تکمیلی 6)
8. معولا در این مرحله- اگر آزمایش به روش بالا انجام شود- حدود 130 تا 160 میلی لیتر به محتوی ارلن اضافه می شود یا نصف تا یک سوم محلول اولیه در بالن کجلدال باقی می ماند.
9. افزایش اسید نباید آنقدر باشد که pH به کمتر از 5 کاهش یابد . توجه نماییم که pH این محلول باید مشابه pH آنالیت در نقطه پایانی باشد .بنا بر این افزایش یک تا حداکثر دو قطره از اسید 0.1 نرمال یا هر غلظتی که برای این مرحله استفاده می شود به نیاز ما پاسخ خواهد داد .
10. Crude Protein

 

[tabassom67]

مطالب خیلی جامع و مفید بود... چه قدر خوب بود منابع را نیز ذکر میکردید...باسپاس فراوان از شما دوست گرامی

 

[MehD1979]

مطالب خیلی جامع و مفید بود... چه قدر خوب بود منابع را نیز ذکر میکردید...باسپاس فراوان از شما دوست گرامی

خواهش میکنم
100% رفرنس داره و سعی میکنم از آرشیوم پیدا کنم و اینجا لحاظ کنم.