식품 속 단백질 함량을 구하기 위해 시료를 황산으로 분해하여 질소를 암모니아 형태로 바꾼 뒤, 산-염기 적정을 통해 설명해 주세요.

Question

식품 속 단백질 함량을 구하기 위해 시료를 황산으로 분해하여 질소를 암모니아 형태로 바꾼 뒤, 산-염기 적정을 통해 총 질소량을 정량하고 단백질 계수를 곱해 함량을 산출하는 분석 원리를 설명해 주세요.

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

식품 속 단백질 함량을 구하는 킬달법은 단백질의 핵심 구성 원소인 질소량을 측정하여 전체 단백질 양을 추정하는 분석법입니다. 이 방법은 분해, 증류, 적정, 계산의 과정을 거치게 됩니다.

​첫 번째로 분해 과정에서는 식품 시료에 진한 황산과 촉매를 가해 높은 온도로 가열합니다. 황산의 강력한 산화 작용으로 탄수화물과 지방 같은 유기물은 이산화탄소와 물로 분해되어 날아가고, 단백질 속 질소는 황산과 반응하여 황산암모늄이라는 안정적인 무기 성분으로 변해 용액에 남습니다.

​두 번째인 증류 과정에서는 이 분해 용액에 수산화나트륨 같은 강염기를 넣어 황산암모늄을 기체 상태의 암모니아로 변환시킵니다. 발생한 암모니아 기체는 증류 장치를 거쳐 냉각된 후 붕산 용액에 흡수되어 복합체를 형성합니다.

​세 번째로 적정 과정에서는 암모니아를 포집한 붕산 용액에 농도를 정확히 아는 묽은 염산이나 황산 표준용액을 떨어뜨려 산-염기 중화 적정을 진행합니다. 이때 소비된 산 표준용액의 부피를 계산하면 시료에 들어 있던 총 질소의 양을 정확하게 구할 수 있습니다.

​마지막으로 계산 과정에서는 알아낸 총 질소량에 특정 단백질 계수를 곱합니다. 단백질은 평균적으로 약 16%의 질소를 함유하고 있으므로 통상 6.25를 질소 계수로 사용하지만, 곡류나 유제품 등 식품의 종류에 따라 아미노산 조성 비율이 다르므로 해당 식품 고유의 계수를 적용하여 최종 단백질 함량을 산출합니다.