20-3총질소와 조단백질을 정량하는 세미마이크로 킬달(Kjeldahl)… | 2020년 식품안전기사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

① 황산

② 황산암모늄

③ 황산암모늄(분해액)

④ 암모니아(NH3)

⑤ 질소계수

⑥ 공시험

⑦ 본시험

⑧ 질소계수

⑨ 질소계수

[해설]

킬달법은 분해 → 증류 → 적정의 세 단계로 시료 속 질소를 재고, 거기에 질소계수를 곱해 조단백질 양을 구하는 방법이다. 「식품의 기준 및 규격」 제8. 일반시험법의 질소화합물 항에 규정되어 있다.

① 분해 — 시료에 분해촉진제(황산칼륨, 황산구리 등)를 넣고 진한 황산으로 가열분해한다. 유기물의 탄소와 수소는 이산화탄소와 물로 날아가고, 질소는 산성 조건에서 암모늄이온으로 잡혀 황산암모늄 형태로 남는다.

② 증류 — 이 황산암모늄 분해액에 수산화나트륨을 넣어 강알칼리로 만들면 암모늄이온이 암모니아로 유리된다. 이를 수증기와 함께 날려 정확한 양의 희황산에 받아 흡수시킨다.

$\mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow 2NH_3 + Na_2SO_4 + 2H_2O}$

③ 적정 — 포집액에는 암모니아와 반응하고 남은 황산이 있다. 이 남은 산을 0.05 N 수산화나트륨액으로 역적정한다. 시료를 넣지 않고 같은 조작을 한 공시험(a)에서는 황산이 그대로 남아 있어 소비량이 많고, 암모니아가 산의 일부를 중화한 본시험(b)에서는 소비량이 적다. 그래서 두 값의 차 (a − b)가 시료에서 나온 암모니아의 양에 비례한다.

계수 0.7003은 0.05 N 수산화나트륨액 1 mL에 대응하는 질소의 무게(mg)이다. 질소의 원자량 14.007에 노르말농도 0.05를 곱하면 $14.007 \times 0.05 = 0.70035$가 나온다.

④ 질소계수 — 단백질의 질소 함량이 평균 약 16 %이므로 일반 식품에는 $100 \div 16 = 6.25$를 쓴다. 다만 단백질의 아미노산 조성에 따라 질소 함량이 달라지므로 식품별로 다른 값을 적용한다(예: 밀가루 5.7, 우유 6.38, 쌀 5.95). 질소계수를 곱해 얻은 값을 '조'단백질이라 부르는 까닭은, 핵산·아미노산·요소 등 단백질이 아닌 질소화합물까지 함께 계산되기 때문이다.