EVALUACIN DEL EFECTO DE MICROORGANISMOS EN TRATAMIENTOS

DETERMINACIN DEL CONTENIDO DE NITRGENO POR EL MTODO DE MICROKJELDAHL.

Prctica realizada 21 marzo 2014 Entregado el 6 de abril de 2014. Departamento de Qumica Universidad del Valle.

IntroduccinEl mtodoKjeldahlse utiliza en qumica analtica para la determinacin del contenido de nitrgeno en muestras orgnicas lo cual es de gran inters en mbitos de tanta transcendencia hoy en da como son el alimentario y el medioambiental. En esta tcnica se digieren las protenas y otros compuestos orgnicos de los alimentos en una mezcla con cido sulfrico en presencia de catalizadores. El nitrgeno orgnico total se convierte en sulfato de amonio mediante la digestin. La mezcla resultante se neutraliza con una base y se destila. El destilado se recoge en una solucin de cido brico. Los aniones de borato as formado se titulan con HCL estandarizado para determinar el nitrgeno contenido en la muestra.En general, el mtodo Kjeldahl tiene la ventaja de poderse ejecutar mediante equipos no muy sofisticados y puede ser realizado por tcnicos poco experimentados.1LABORATORIO DE QUMICA ANALTICA - UNIVERSIDAD DEL VALLE

Datos, clculos y resultados. El objetivo principal de la prctica es determinar el contenido de nitrgeno y protena en una muestra problema, comprendiendo el fundamento terico del mtodo de microkjeldahl. Para ello se pesaron 0.0500g de la muestra, le aadimos 0.1027 g de la mezcla de CuSO4-MgO y 2.0015 g K2SO4tabla 1. medidas de los reactivos usados para el mtodo Kjeldahl

reactivocantidadfuncion

0.0206 y 0.0208 gPatrn primario

HCl20.70 y 20.60 mLGasto estandarizacin

Muestra0.0500 gMuestra a analizar

HCl7mLTitulacin s/n final

Se realiz la estandarizacin del HCl por triplicado:

Promedio: 0.019M

% de N en la muestra:

% de Protena en la muestra:

Discusin de resultados. Muchos compuestos nitrogenados, calentados con cido sulfrico concentrado a elevadas temperaturas y en presencia de un catalizador, se descomponen con formacin de amoniaco, que es fijado por el cido en forma de ion amonio. Se alcaliniza fuertemente con NaOH y se calienta a ebullicin; el amoniaco que destila se recoge en un exceso de cido patrn. Valorando por retroceso con base patrn se obtiene la cantidad de amoniaco y de esta el contenido de la muestra. La determinacin consta de 3 etapas, la digestin, la destilacin y la valoracin.En la digestin se calienta la muestra con H2SO4 concentrado junto con el sulfato potsico, esta adicin de sal es til para elevar la temperatura de ebullicin del H2SO4. Dependiendo del tipo de sales empleadas, la temperatura puede pasar de ser de 330C estando el cido sulfrico slo, a una de 400C, con lo que se acelera el ritmo de la descomposicin y se acorta el tiempo de la digestin de forma considerable. El catalizador que se uso fue el 3:1 CuSO4-MgO. Se observa entonces que los compuestos orgnicos se carbonizan por la accin del cido sulfrico, el carbono se oxida a dixido de carbono que luego se reduce a dixido de azufre, este reductor fuerte hace pasar el nitrgeno a su estado ms bajo de oxidacin, que en el medio acido se transforma en amonio. El tiosulfato se agrega a los nitratos y nitrocompuestos para su digestin. Los azocompuestos y derivados de la hidracina se reducen previamente mediante reductores. Finalmente se deja enfriar la solucin obtenida de sulfato de amonio y se aaden no ms de 5mL de agua destilada para disolver los slidos.Las reacciones estequiometricas llevadas a cabo en este proceso fueron:H2SO4 SO3 + H2O2SO3 2SO2 + O2C + O2 CO22H2 + O2 2H2O2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4

En la segunda etapa que es la de neutralizacin y destilacin, el producto de la digestin suele ser diluido con agua libre de amoniaco para minimizar los efectos de las mezclas que contienen altas proporciones acido/sales. Se aade tambin un exceso de hidrxido sdico a la solucin, luego, para asegurar la completa volatilizacin del amoniaco se destila hasta que haya pasado al menos una tercera parte del volumen. Es muy importante y vital para el procedimiento que el escape del destilador este sumergido en una solucin medida de cido brico (cido patrn) en exceso (junto con un indicador mixto para la valoracin posterior), el cual absorber el amoniaco liberado. Las reacciones estequiometricas llevadas a cabo en este proceso fueron:(NH4)2SO4 + 2NaOH NaOH + 2NH3 + 2H2O2NH3 + 2H2O 2NH4+OH-NH4OH + H3BO3 (NH4)3BO3 + H2OEl indicador en presencia de cido es rojo, cuando es neutralizado pasa de rojo a incoloro y luego a verde.La ltima etapa es la de valoracin en donde el ion borato formado se valora con HCl (rxn acido-base fuertes); el borato de amonio en la solucin forma la base conjugada H3BO3, resaltamos entonces que en el punto estequiometrico la solucin no es neutra por la presencia de los iones amonio.El cido consumido en la valoracin es equivalente al amoniaco obtenido y al contenido de nitrgeno en la muestra.Las reacciones estequiometricas llevadas a cabo en este proceso fueron:H2BO3 + H3O H3BO3 + H2O Finalmente se hall el porcentaje de nitrgeno en la muestra obteniendo un 3.72 % y seguidamente el porcentaje de protena que fue 21.24 %. Parece ser que el porcentaje de protena obtenido es cercano al real, ya que se especula que es del 18% (muestra Soy Plus), valor que fue dado por los estudiantes ya que la muestra era desconocida.ConclusionesEste mtodo posee la ventaja de que tan slo es necesaria una disolucin patrn. Dependiendo del tipo de sustancias nitrogenadas que se traten, es necesario realizar algunas modificaciones del mtodoEl mtodo que nos ocupa puede resultar engaoso en algunas sustancias nitrogenadas, como es el caso de los compuestos de nitrgeno no proteico (NNP), unos compuestos que pueden llegar a ser convertidos en protenas por algunos organismos, e inclusive en sustancias de tipo txico o sin valor desde el punto de vista nutricional.Constituyen fuentes de error en este mtodo son: la inclusin de nitrgeno no proteico como parte de la protena; la prdida de nitrgeno durante la digestin, la digestin incompleta de la muestra. Las proporciones excesivas de sulfato de sodio o potasio que se aaden al cido (para elevar el punto de ebullicin) pueden resultar en una descomposicin por calor y la consecuente prdida de amonaco. Generalmente se recomiendan temperaturas de digestin de 370-410C. Tambin puede ocurrir prdida de nitrgeno si se utiliza demasiado selenio o la temperatura de la digestin no se controla cuidadosamente; las condiciones son an ms crticas que con el cobre o el mercurio cuando se usan como catalizadores. 2

Respuestas a las preguntas. Cules pueden ser los objetivos de la cuantificacin de nitrgeno en los sistemas biolgicos destinados al consumo humano y animal.El mtodo Kjeldahl es muy utilizado en la industria alimentaria, para poder estimar la cantidad deprotenasque contiene la comida o los diferentes productos alimentarios. Los otros componentes que forman parte de los alimentos, es decir las grasas, hidratos de carbono e incluso otros compuestos posiblemente presentes, no presentan en ninguno de los casos nitrgeno, en cambio, los aminocidos que conforman las protenas si contiene dicho elemento. Algunas otras sustancias, como pueda ser el caso de las vitaminas, tambin tienen en su composicin nitrgeno, pero lo hacen en una proporcin bastante pequea, por lo que prcticamente no influyen en los resultados de un anlisis como el que realiza el mtodo.

Como se obtiene el factor de conversin de nitrgeno en protena y de que depende.El contenido de protena cruda de un ingrediente se determina usualmente por medio del mtodo Kjeldahl en el cual se mide el contenido de nitrgeno total en la muestra, convirtiendo luego este resultado a un valor total de protena cruda, mediante una multiplicacin por el factor emprico 6.25 (este factor de conversin se basa en la suposicin de que la protena promedio, contiene alrededor de 16% de nitrgeno por unidad de peso, an cuando en la prctica es posible una variacin entre 12 y 19% de nitrgeno entre protenas individuales).3 Depende de la materia prima de la que est compuesto, generalmente se usa el factor de conversin de 6.25, pero para este caso usamos el 5.71 correspondiente a la soya.

Por qu el factor de conversin de nitrgeno en protena vara entre determinados grupos de sistemas biolgicos.La mayor desventaja del mtodo Kjeldahl, es que no diferencia entre nitrgeno protico y no-protico (NNP). Consecuentemente, an cuando este mtodo es generalmente satisfactorio para ingredientes alimenticios convencionales (ya que estos solo contienen pequeas cantidades de NNP), no es el caso para protenas microbianas unicelulares (protena unicelular; bacterias, microalgas, levaduras) y ciertos productos animales de desecho, los cuales pueden contener cantidades considerables de NNP. Por ejemplo, la gallinaza seca tiene un alto contenido de nitrgeno, equivalente a 28% de protena cruda, del cual solo cerca de un tercio es verdadera protena y el resto es NNP, principalmente en la forma de cido rico (Blair, 1974). En vista de la muy limitada (si no total) capacidad de los peces y camarones para utilizar NNP diettico, es esencial que ambos, la protena verdadera y el nitrgeno no-proteico, sean determinados por separado en los nuevos ingredientes alimenticios.3

Cul es el criterio para presentar los resultados de la cuantificacin del nitrgeno como % de nitrgeno total o como porcentaje de protena.En los anlisis de rutina se suele determinar el contenido de nitrgeno total y expresar el conjunto de sustancias nitrogenadas como porcentaje de nitrgeno total o como porcentaje de protenas.

Explicar los trminos: a) % de protena cruda b) % de protena c) % de nitrgeno proteico

Explique al menos 6 mtodos de anlisis para determinar el contenido de protenas en alimentos a parte del mtodo de Kjeldahl.

Referencias.1. www.grupo-selecta.com/notasdeaplicaciones/sin-categoria/metodo-kjeldahl/2. docencia.izt.uam.mx/lyanez/analisis/practicas/KJELDAHL.rtf. Octubre 12 de 20093. www.fao.org/docrep/field/003/ab492s/ab492s06.htm

4. Anlisis qumico cuantitativo. Ayres. Mtodos de neutralizacin. pg. 342-343