Funktionsweise

Die meisten unserer Kunden benutzten bisher die Kjeldahl-Methode, die als Standard-Methode vielfach vorgegeben ist. Einige Kunden versuchten die Nachteile der Kjeldahl-Methode zu umgehen, indem sie auf Alternativen wie Dumas or IR-auswichen.

Die Stickstoffbestimmung nach Kjeldahl und Dumas erfasst den Gesamtstickstoffgehalt der Probe, aus dem wiederum der Stickstoffanteil der Proteine errechnet wird. Probleme ergeben sich bei verfälschten Lebensmitteln (Adulterated Food) oder modifizierten Lebensmitteln (Modified Food), wie der Melamin Skandal der Jahre 2006 und 2007 zeigte. Bei der IR-Methode sind umfangreiche Kalibrationen notwendig, leichte Schwankungen der Probenzusammensetzung können das Messergebnis nachhaltig beeinflussen.

Die Kjeldahl-Methode ist seit 1883 bekannt und beinhaltet zeitintensive Arbeitsschritte. Bis zur Berechnung des Proteingehaltes dauert es einige Stunden. Das Arbeiten mit siedender Schwefelsäure ist nicht gerade als angenehm zu bezeichnen. Im ersten Schritt beim Aufschluss wird die Probe mit einem Überschuss an Schwefelsäure in einem offenen Kolben gekocht. Dabei wird der Kohlenstoff im organischen Material zu CO₂ oxidiert und Schwefelsäure zu SO₂ reduziert. Im 2. Schritt erfolgt die Wasserdampfdestillation: Nach dem Aufschluss liegt der Stickstoff als Ammoniumsulfat (NH₄)₂SO₄ in Schwefelsäure gelöst vor. Bei Zugabe einer starken Base (beispielsweise NaOH) wird die Schwefelsäure neutralisiert und Ammoniak ausgetrieben, welcher mittels Wasserdampfdestillation quantitativ in eine Säurevorlage eingeleitet werden kann. Im 3. Schritt erfolgt die Bestimmung: Für die direkte Titration von Borat wird häufig ein Indikatorgemisch aus Methylrot und Methylenblau verwendet, welches im saueren Umschlägt. Das verbrauchte Maßlösungsvolumen kann in die Stickstoffmenge der Probe umgerechnet werden.

Eine Verbesserung hinsichtlich Arbeitsschutz und Zeitverkürzung sollte die Dumas-Methode bringen. Diese Verbrennungsmethode wurde 1848 von Jean Dumas entwickelt. Hierbei wird das Probenmaterial bei hohen Temperaturen verbrannt und die entstehenden Verbrennungsgase analysiert. Kleine Einwaagen von festen oder flüssigen Proben werden durch die Verbrennung bei hohen Temperaturen und in Anwesenheit von Katalysatoren in ihre Oxide überführt. Die anfallenden Stickoxide (NOx) werden mittels Kupfer zu elementarem Stickstoff umgewandelt (reduziert) und die Nebenprodukte Wasser und Kohlendioxid vollständig abgetrennt. Der restliche Stickstoff wird mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor analysiert. Hierbei fallen nicht unerhebliche Mengen an Kupfer (Reduktionsmittel) und Katalysator an.

Die Alternative

Die Protein-/Eiweiß-Analyse im Sprint erfolgt direkt mittels der iTAG Technologie und wird nicht durch Lebensmittelzusätze verfälscht. Die Verwendung von gefährlichen und umweltschädlichen Chemikalien entfällt zudem.

Zu Beginn der Analyse wird die Probe in einen Becher eingewogen und in das Sprint-Gerät gestellt. Nun wird die vorprogrammierte Methode ausgewählt und gestartet. Jetzt kann die nächste Probe eingewogen werden. Das Sprint gibt nun eine definierte Menge an iTAG Lösung zu der Probe und der eingebaute Homogenisierer durchmischt nun die Probenmischung. Während dieses Prozesses bindet die iTAG Lösung an den charakteristischen Molekülstellen der Proteine.

Die unverbrauchte iTAG Lösung wird über ein Filtersystem aus der Probe entnommen und anhand seiner charakteristischen Färbung im Sprint analysiert. Zeitgleich wird der Homogenisierer automatisch im Sprint gereinigt und somit eine Kontamination mit der nächsten Probe verhindert. Nach typischerweise 2 bis 3 Minuten ist die Analyse fertig. Als Abfall fallen lediglich etwas Reinigungswasser, einige Milliliter der nichttoxischen iTAG Lösung und der Probenbecher mit der eingewogenen Probe sowie dem Filtriervorsatz an. Beim Ende der Analyse wird der Proteingehalt am Bildschirm und am eingebauten Drucker ausgegeben. Nun ist das Gerät bereit für die nächste Proteinbestimmung. Einen kompletten Ablauf der Analyse im Sprint sehen im nachfolgenden Video.