Chi gli ha dato il nome? Kjeldahl.

a cura di Giorgio Nebbia

“Azoto totale secondo Kjeldahl”, è questa una delle analisi richieste per la valutazione della qualità di molti alimenti, per il controllo delle acque e di altri materiali di interesse merceologico o ambientale. Chi era mai questo Kjeldahl ? Se il suo nome è pronunciato continuamente nei laboratori chimici, altrettanto poco nota è la storia del chimico danese Johan Gustav Kjeldahl (1849-1900) che ha inventato il metodo di analisi dell’azoto. Nel 1847 l’imprenditore danese J.C. Jacobsen (1811-1887) aveva fondato una birreria chiamata Carlsberg, dal nome del figlio Carlo. Jacobsen era un uomo di grande cultura e lungimiranza e, ispirato dalle scoperte fatte in Francia da Louis Pasteur (1822-1895), volle utilizzare le più recenti conoscenze scientifiche per migliorare la qualità della birra di sua produzione. Nel 1876 creò così un laboratorio di ricerche e ne affidò, la direzione al giovane Kjeldahl.

Nato vicino Copenhagen, Kjeldahl aveva studiato al Regio Politecnico e, dopo la laurea, fu assunto al Regio Collegio di Agricoltura come assistente di C.T. Barfoed (1815-1899), un amico di Jacobsen. Fu così incaricato di controllare il contenuto di proteine dei cereali usati nella birreria, una analisi che sostanzialmente richiedeva la misura del contenuto in azoto del campione in esame.

JohanKjeldahl_in_1883

Nella metà dell’Ottocento il contenuto in carbonio e idrogeno, il CH, come si diceva e si dice tuttora, di una sostanza organica era misurato con la combustione del campione ad alta temperatura in presenza di ossido di rame e con successiva analisi della quantità di anidride carbonica e di acqua liberate, rispettivamente, dal carbonio e dall’idrogeno. Per l’azoto c’erano invece dei problemi; durante la combustione si formano ossidi di azoto difficili da analizzare; Dumas, il grande rivale di Liebig, scaldava i campioni in assenza di ossigeno e raccoglieva l’azoto gassoso su mercurio, un metodo complicato e lungo.

Nel 1841 due studenti di Liebig, Heinrich Will (1812-1890) e Franz Varrentrapp (1818-1877), descrissero un metodo di analisi dell’azoto nei prodotti organici, consistente nella pirolisi del campione direttamente con alcali; si liberava così ammoniaca che veniva facilmente titolata. Il metodo non era però adatto ad analisi in serie, come quelle che Kjeldahl doveva fare per controllare il contenuto di proteine dell’orzo; Kjeldahl mise allora a punto un nuovo metodo.

Il campione veniva trattato con acido solforico concentrato in presenza di permanganato, in un pallone e collo lungo; il campione veniva scaldato fino a quando l’acido solforico non diventava limpido; a questo punto si era certi che tutto l’azoto del campione fosse trasformato in solfato di ammonio. Il pallone veniva allora trasferito in uno speciale ingegnoso distillatore, il “kjeldahl”, appunto. Attraverso un imbuto con rubinetto veniva fatta scendere lentamente una soluzione di idrato sodico concentrato; quando la soluzione era diventata alcalina si era certi di essere in presenza di ammoniaca che veniva distillata, raccolta in una soluzione titolata di acido e misurata per titolazione con acido. Il processo fu poi migliorato aggiungendo all’acido solforico “un pizzico” di selenio.che fungeva da catalizzatore.

Kjeldahl descrisse il nuovo metodo nel Rapporto annuale del laboratorio di Carlsberg del 1882-83 e lo espose al congresso della Fondazione Chimica Danese nel marzo 1883. Il grande chimico inglese William Crookes (1832-1919) ne parlò in maniera entusiasta nell’agosto nella rivista “Chemical News” e il metodo si diffuse rapidamente. L’americano Lyman F..Kebler nel “Journal of Analytical Chemistry” osservò che nessun altro metodo era stato così universalmente adottato in così poco tempo, come il metodo di Kjeldahl.

445px-Original_Kjeldahl-Apparatus_1883_Woodcut_by_Rosenstand_(1838-1915)

L’apparecchio originale.

Il metodo di Kjeldahl diventò il metodo standard per la misura del contenuto di azoto nelle proteine ed è oggi usato anche per analisi di piccole quantità di campioni in un apparecchio di vetro molto pratico, il microkjeldahl. Come è noto, si risale al contenuto in proteine moltiplicando il contenuto in azoto N per 6,25, nel caso di latte e latticini (considerando che in media le loro proteine contengono il 16 % di azoto), per 5,7 nel caso di farine e cereali.

Fra le ricerche successive di Kjeldahl si possono ricordare quelle sull’idrolisi dell’amido, sull’influsso dell’ossigeno come fonte di errore nella analisi degli zuccheri per riduzione con soluzioni di sali di rame e nel perfezionamento di tale metodo che divenne il metodo standard per l’analisi degli zuccheri riducenti. Kjeldahl studiò anche l’attività ottica delle proteine delle piante e riconobbe la presenza dell’amminoalcol colina nella fermentazione della birra. Nel 1892 divenne professore universitario e nel 1894 l’Università di Copenhagen gli conferì la laurea ad honorem. Kjeldahl non era sposato e morì ad appena 51 anni di una emorragia cerebrale mentre stava facendo un bagno nel mare. Nel 1983 la Royal Society of Chemistry ha celebrato il centenario della scoperta del metodo di Kjeldahl pubblicando una monografia apparsa negli “Analytical Proceedings” della stessa società.

Schema di un moderno apparechio di Kjeldhal.

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