Gıda Analiz ve Teknoloji Laboratuarı-I Dersi Modül 8

1
GIDALARDA PROTEİN TAYİNİ
Proteinler her organizmada bulunan önemli bir makromolekül sınıfıdır. Proteinler, 20 farklı
tip L-α-amino asitten meydana gelen polimerlerdir. Ortalama % 50–55 karbon, % 6–7
hidrojen, % 20–23 oksijen, % 12–19 azot ve %0.2–3.0 kükürt içeren organik bileşiklerdir.
Bazı proteinlerde bu temel elementlerden başka P, Fe, Zn, Cu gibi elementler de
bulunabilmektedir.
Gıdalarda toplam organik azot miktarı ya doğrudan doğruya azot olarak ya da protein olarak
belirtilir. Gıdalarda toplam organik azotun büyük kısmı proteinlerden bir kısmı ise
protein olmayan bileşiklerden gelir. Protein olmayan fakat yapısında azot bulunan bileşikler;
• Nükleik asitler,
• Azotlu karbohidratlar,
• Alkoloidler,
• Azotlu lipitler,
• Porfirinler,
• Azotlu pigmentlerdir.
Gıdalarda çok çeşitli amaçlarla protein tayini yapılmaktadır. Örneğin;
Gıda maddesinin mevcut kalite standartlarına uygunluğunun belirlenmesi
Gıda maddesinin besleme değerinin belirlenmesi (Gıdaların besleme değeri toplam
ham protein miktarının haricinde diğer bazı kalite indeksleri ile de belirlenmektedir,
örneğin; PER (Protein EffIciency Ratio), BV (Biological Value) ve EAO (Esansiyel
Amino asit Oranı) gibi)
Bir gıda maddesinin genel bileşiminin tespit edilmesi
Gıda içerisindeki protein çeşitleri veya bunların yapısal özelliklerinin belirlenmesi
Herhangi bir işleme tekniğinin proteinler üzerindeki etkisini belirlenmesi
Proteinlerin bazı teknolojik özelliklerinin belirlenmesi
Proteinlerin bazı fonksiyonel özelliklerini belirlenmesi (Örneğin; emülsiyon stabilitesi,
emülsiyon kapasitesi, su ve yağ bağlama kapasitesi, köpük oluşturma, jel kuvveti,
çözünürlük vb kalite özellikleri ile de proteinler hakkında bilgi edinilir).
Protein Tayin Yöntemleri
1. Kantitatif Yöntemler
Kantitatif olarak proteinlerin renk reaksiyonlarıyla belirlenir.
Gıda Analiz ve Teknoloji Laboratuarı-I Dersi Modül 8
ERÜ Gıda Mühendisliği
2
2. Kolorimetrik Esaslara Dayalı Yöntemler
Kolorimetrik analizler hem çok çabuk sonuç alınan hem de mikro düzeyde
uygulanabilen analizlerdir. Kolorimetrik yöntemle yalnızca gıdadaki proteinler değil
peptitler ve amino asitler de saptanabilir.
Kolorimetrik Yöntemle Protein Tayininin Esası; peptit bağları veya amino asit
kalıntılarının uygun bir kimyasal kromofor grupları ile reaksiyonuna dayanır.
3. Formol Titrasyonu Yöntemi
Genellikle peynircilikte, tank sütünün protein miktarının tayininde kullanılır. Protein
titrasyonu yüksek olan sütün kullanılması peynir randımanını yükseltir. Aminoasitler nötral
veya hafif alkali çözeltilerde formaldehitle muamele edilirlerse formol serbest amino
gruplarıyla birleşir. Böylece aminoasitin mono ya da dimetiol türevleri ya da schiff bazı
oluşur. Bu da ortamda sadece karboksil gruplarının kalmasını sağlar. Aminoasitlerdeki
karboksil gruplarının bu reaksiyon sonrasında yapılan titrasyonla belirlenmesine dayanır.
4. Direkt Destilasyon Yöntemi
Daha çok hububat ve ürünlerinde kullanılır ve hızlı sonuç alınır. Gıdadaki amino asitler
sodyum hidroksit ile kaynatılarak serbest hale geçen amonyak damıtılır ve saptanan
amonyak miktarından protein miktarı hesaplanır.
Gıda Analiz ve Teknoloji Laboratuarı-I Dersi Modül 8
ERÜ Gıda Mühendisliği
3
5. Gıda Maddesindeki Toplam Organik Azotun Tayin Edilmesine Dayalı Yöntemler
Yapılan araştırmalarda proteinlerin yaklaşık % 16'sının N, geri kalan bölümünün K, C, H ve
O'den ibaret olduğu saptanmıştır. Bu yöntemle yapılan protein tayininde, önce gıdanın
içerisindeki N miktarı bulunur ve bu değer bir faktör (100/16=6.25) ile çarpılarak protein
miktarı hesaplanır. Ancak, gıda maddelerinin N oranı değişebildiği gibi gıda içerisinde
bulunan diğer bazı azotlu maddelerin oranı da farklı olabilir. Bazı gıda maddeleri için durum
şu şekildedir:
Çeşitli Gıdalar İçin Protein Çevirme Faktörleri
Karışım Gıdalar
6.25
Et ve Et Ürünleri
6.25
Süt ve Süt Ürünleri
6.38
Un, tahıl grubu
5.70
Gıda
Yumurta
6.68
Jelatin
5.55
maddesindeki toplam organik azotun tayin edilmesine dayalı yöntemler iki gruba ayrılır.
Gıda maddesi içindeki, doğal formda bulunan azotun elemental azot haline
çevrilmesine dayalı yöntemler,
Gıda maddesi içindeki, doğal formda bulunan azotun amonyum tuzları haline
çevrilmesine dayalı yöntemler.
5.1. Kjeldahl Yöntemi
Protein tayininde en çok kullanılan yöntem Danimarkalı kimyacı Johan Kjeldahl’ın
geliştirdiği Kjeldahl yöntemidir. Kjeldahl yöntemi üç aşamada gerçekleştirilir.
Örnekteki organik maddelerin yaş oksidasyonu (yakma).
Resim 1:Danimarkalı kimyacı Kjeldahl’ın 1883’te kurduğu protein tayin düzeneği
Organik Madde + H₂SO4 → CO2 +H2O + NH4 +SO2
2 NH4+ + H₂SO4 → (NH4)2SO
Gıda Analiz ve Teknoloji Laboratuarı-I Dersi Modül 8
ERÜ Gıda Mühendisliği
4
Organik maddelerin yaş oksidasyonu sonucu oluşan NH 3 ’ın NaOH kullanılarak
serbest hale getirildikten sonra damıtılması ve belli miktar ayarlı bir asit içinde
tutulması (damıtma).
(NH4)2SO4 + 2NaOH →Na2SO4 + 2 NH4 OH
NH4 OH → NH3 + H2O
NH3 +2H3BO3 → NH4H2BO3 + H3BO3
NH 3 tarafından nötrleştirilemeyen ayarlı asit çözeltisinin ayarlı bir bazla titre
edilmesi ve toplam azotun hesaplanması (titrasyon).
2NH4H2BO3 + H3BO3 + H₂SO4 → (NH4)2SO4 + 3H3BO3
5.2. DUMAS YÖNTEMİ:
Prensip:
Dumas Yöntemi’nin prensibi, yakma sonrası gaz fazına geçen nitrojenin ölçülmesi
şeklindedir. Örnekler 800-950°C’de yakılmak üzere saf oksijen ile alevlendirilmektedir.
Yanma ile oluşan artık gazlar filtrelerde tutularak atılmakta ve sıcak bakır üzerinde oksijen
uzaklaştırılarak NOx
‘in N2
‘ye dönüşmesi sağlanmaktadır. Böylece helyumun
taşıdığı nitrojen termal iletkenlik ile ölçülerek kantitatif analiz yapılmaktadır. Protein
miktarı ise, bulunan bu azot miktarı ile protein çevirme faktörünün çarpılması sonucunda
elde edilmektedir.
Kullanılan Alet ve Gereçler:
• Dumas Yakma Metodu ile Leco FP-528 Protein/Nitrojen Analizörü
• Analizöre entegre durumunda hassas terazi
• Alüminyum kapsül (Leco Tin Foil Capsule)
İşlem:
• Protein/Nitrojen Analiz Cihazı açıldıktan sonra 1 saat beklenir ve kör (boş)
yakma yapılarak 2-3 saat daha beklenir.
• Cihazın standartlara ulaşıp ulaşmadığı kontrol edilerek analiz işlemine başlanır.
• Ölçümü yapılacak numuneler 0.20-0.25 g arası tartılır, hassas terazide print butonu ile
ağırlığın cihaza kaydedilmesi sağlanır ve kapsül damlacık görünümünde kapatılır.
• Hazır haldeki numune cihaza verilir.
Hesaplama:
Her bir numunenin analiz süresi 4 dk’dır. Analiz bitiminde cihaz sonuçları “% nitrojen”
olarak verir. Cihazın verdiği değer, örneğin durumuna göre, daha önce bahsedilmiş olan
faktörlerle çarpılarak “% Ham Protein” oranı hesaplanır.
Gıda Analiz ve Teknoloji Laboratuarı-I Dersi Modül 8
ERÜ Gıda Mühendisliği