Proteinlöslichkeit in Kaliumhydroxid (KOH) - Kjeldahl und Dumas

Die Eiweißlöslichkeit in Kaliumhydroxid (KOH) stellt einen entscheidenden Qualitätsparameter für proteinreiche Futtermittel dar. Insbesondere bei Sojabohnen, einer zentralen Proteinquelle in der Tierernährung, gibt dieser Wert Aufschluss über die Verdaulichkeit und den physiologischen Nutzen des Proteins. Da Sojabohnen neben hochwertigen Aminosäuren auch antinutritive Faktoren - natürliche oder synthetische Verbindungen in Lebens- oder Futtermitteln, die die Verwertung von Nährstoffen im Körper hemmen oder beeinträchtigen können - enthalten, ist eine gezielte thermische Aufbereitung notwendig. Verfahren wie Toasten, Dämpfen oder Extrudieren verbessern die Proteinstruktur und reduzieren antinutritive Inhaltsstoffe. Die Proteinlöslichkeit in KOH dient dabei als Maß für die Effizienz dieser Verarbeitungsmethoden.

^{Quelle: Van Eys J.E., Offner A., Bach A. Manual of Quality Analyses for Soybean Products in the Feed Industry. 2nd ed. American Soybean Association; Brussels, Belgium: 2004}

Der Test basiert auf der Bestimmung des löslichen Anteils des Proteins in einer 0,2%igen KOH-Lösung. Höhere Werte weisen auf eine gute Verfügbarkeit und Verdaulichkeit hin, während niedrigere Werte auf Überhitzung oder unzureichende Verarbeitung schließen lassen. Insbesondere in der Futtermittelindustrie ist dieser Indikator von großer Bedeutung, um die Qualität von Sojaextraktionsschrot und anderen Proteinquellen zu bewerten. Durch die gezielte Laborkontrolle kann die Nährstoffaufnahme maximiert und die Futterverwertung optimiert werden.

Ein weiterer Vorteil der Laborkontrolle: Untersuchungen am Tier können reduziert oder sogar ganz vermieden werden. Die Analyse im Labor ermöglicht es, die Qualität und Verdaulichkeit des Futters im Vorfeld sicherzustellen – ein bedeutender Schritt in Richtung mehr Tierwohl und Nachhaltigkeit in der Futtermittelproduktion.

Die Proteinlöslichkeit in KOH geht jedoch über die Qualitätskontrolle hinaus: In der Mischfutterkalkulation dient sie als solide Grundlage für die Rationsoptimierung. Eine gute Löslichkeit steht in direktem Zusammenhang mit der Verdaulichkeit – ein wesentlicher Faktor für die Wachstumsleistung und Gesundheit von Nutztieren. Kombiniert mit Indikatoren wie der Trypsin-Inhibitoraktivität (TIA) oder der Ureaseaktivität ergibt sich ein umfassendes Bild der Proteinqualität und der Verarbeitungsintensität.

Standardisierte Methoden wie die ISO 14244 und die VDULFA Methodenbuch Band III 20.2 garantieren dabei eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Die Analyse erfolgt in der Regel über die Kjeldahl- oder Dumas-Methode, welche den Stickstoffgehalt der löslichen Proteinkomponenten präzise quantifizieren. Damit ist die Proteinlöslichkeit in KOH nicht nur ein unverzichtbares Instrument der Qualitätssicherung, sondern trägt auch maßgeblich zur Optimierung der Nährstoffversorgung und zur Förderung des Tierwohls bei.

Probenvorbereitung und Einwaage
Das Sojamehl wird durch ein Sieb gemahlen und anschließend werden 1,5g abgewogen und in ein Becherglas gegeben. 75 ml Kaliumhydroxidlösung wird hinzugefügt und die Probe wird 20 Minuten lang bei minimaler Geschwindigkeit gerührt. Anschließend wird die Flüssigkeit in einem Zentrifugenröhrchen 10 Minuten lang bei einer relativen Beschleunigung von 800 g zentrifugiert oder alternativ filtriert dauer, zwischen 20 – 60 Minuten. Unmittelbar vor dem Einwiegen wird die Probe erneut gründlich geschüttelt. 25-ml-Aliquote des Filtrats werden in das Röhrchen für den Aufschluss gegeben. Jedes Aliquot entspricht dann 0,5 g der ursprünglich gemahlenen Probe.

• Applikationsnotiz: Die Partikelgröße der Probe beeinflusst das Analyseergebnis.
• Applikationsnotiz: Wenn der Fettgehalt mehr als 5% beträgt, muss das Fett durch Kaltextraktion entzogen werden

Aufschluss
Die Probe wird mit einer KJELCAT-Tablette (CU 5,0 g K2SO4 x 5 H2O) und Schwefelsäure (20 ml) in ein Aufschlussglas gegeben. Anschließend wird die Probe mit den Applikationen für die Aufschlussgeräte (KJELDATHERM oder TURBOTHERM) angegebenen Parametern aufgeschlossen. Mittels Gaswäscher (TURBOSOG oder VACUSOG) werden die Säuredämpfe neutralisiert.

• Applikationsnotiz: Der Gaswäscher sollte nach Herausnehmen des Einsatzgestells noch ca. 30 Minuten eingeschaltet bleiben.

Destillation und Titration
Nach Abkühlen der Probe wird eine Wasserdampfdestillation durchgeführt. Für die Titration werden 3-4 Tropfen der Indikatorlösung in die Vorlagenlösung gegeben und mit der Standardlösung titriert, bis die Farbe von grün nach violett wechselt. Bei einer Endpunktbestimmung mittels pH-Elektrode wird keine Indikatorlösung benötigt. 

Blindwert
Zur Bestimmung des Blindwerts führen Sie die Analyse (Aufschluss + Destillation + Titration) nur mit den angegebenen Chemikalien und mit 1 g Saccharose anstelle der Probe durch. Der Verbrauch der Standardlösung muss bei der Berechnung berücksichtigt werden

Berechnung

mN. Filtrat analysiert: Stickstoffgewicht im analysierten Filtrat [g] 

Analysierter Filtratanteil: Menge des analysierten Filtrats/Gesamtmenge des Filtrats 

mUrspr. Probe für Behandlung: Gewicht der Probe für KOH-Behandlung [g] 

wN, Urspr. Probe: Stickstoffgehalt in der ursprünglichen Probe [%]

Probenvorbereitung
Das Sojamehl wird durch ein Sieb gemahlen und anschließend werden 1,5g abgewogen und in ein Becherglas gegeben. 75 ml Kaliumhydroxidlösung wird hinzugefügt und die Probe wird 20 Minuten lang bei minimaler Geschwindigkeit gerührt. Anschließend wird die Flüssigkeit in einem Zentrifugenröhrchen 10 Minuten lang bei einer relativen Beschleunigung von 800 g zentrifugiert oder alternativ filtriert – Dauer zwischen 20 – 60 Minuten.

• Applikationsnotiz: Die Partikelgröße der Probe beeinflusst das Analyseergebnis.
• Applikationsnotiz: Wenn der Fettgehalt mehr als 5% beträgt, muss das Fett durch Kaltextraktion entzogen werden.

Einwaage
DumaFoil Zinnfolie wird tariert und etwa 20 mg Superabsorber (Verhältnis 1:10) werden hinzugefügt. Die Waage wird erneut tariert und etwa 200 mg Filtrat werden mit einer Spritze hinzugefügt. Nachdem die Probe mit dem Superabsorber reagieren konnte, wird die Alufolie geschlossen und in die Transferwanne gelegt. 

Kalibration
Die gewählte Kalibrierung muss den Arbeitsbereich abdecken. Bei Verwendung eines empfohlenen Gewichts der Probe ist eine Kalibrierung mit einer THAM-Lösung von 0,5 % N bis 2,5 mg N ausreichend.

Berechnung

mN. Filtrat analysiert: Stickstoffgewicht im analysierten Filtrat [g] 

Analysierter Filtratanteil: Menge des analysierten Filtrats/Gesamtmenge des Filtrats 

mUrspr. Probe für Behandlung: Gewicht der Probe für KOH-Behandlung [g] 

wN, Urspr. Probe: Stickstoffgehalt in der ursprünglichen Probe [%]

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