Depuis plus de 140 ans, deux méthodes de référence co-existent et sont reconnues pour déterminer la teneur en azote et en protéines d'un échantillon : la détermination de l'azote selon Kjeldahl et la détermination de l'azote selon Dumas.
Détermination de l'azote selon Kjeldahl
La méthode Kjeldahl, développée par Johan Kjeldahl en 1883 dans les laboratoires Carlsberg, est apparue environ 50 ans après que Jean-Baptiste Dumas ait introduit sa propre méthode de détermination de l'azote. En raison des difficultés à reproduire les conditions de la méthode Dumas, la méthode chimique humide Kjeldahl a longtemps été préférée et est devenue la méthode classique pour la détermination de l'azote et des protéines.
Dans la méthode de l'azote selon Kjeldahl, l'échantillon est digéré chimiquement avec de l'acide sulfurique concentré et un catalyseur à 420 °C pendant 90 minutes, convertissant l'azote de l'échantillon en sulfate d'ammonium. De l'hydroxyde de sodium est ensuite ajouté à la solution d'ammonium. L'ammoniac libéré est ensuite distillé et transféré dans une solution d'acide borique. Cette opération est suivie d'un titrage avec de l'acide sulfurique ou chlorhydrique pour la détermination quantitative de l'azote. La teneur en protéines peut ensuite être calculée à l'aide d'un facteur de conversion spécifique.
Détermination de l'azote selon Dumas
Jean-Baptiste Dumas a présenté sa méthode de détermination de l'azote en 1831. Pourtant plus ancienne, et basée sur le processus de combustion à haute température, la méthode Dumas ne s'est imposée comme méthode de référence pour la détermination de l'azote et des protéines qu'au cours des dernières décennies. La raison en est la suivante : le développement d'analyseurs modernes a permis d'obtenir des conditions d'analyse cohérentes et des résultats reproductibles. Depuis l'introduction de réglementations environnementales plus strictes dans les années 1990, la méthode Dumas, respectueuse de l'environnement, a gagné en popularité et remplace de plus en plus la méthode Kjeldahl classique, qui repose sur l'utilisation de produits chimiques nocifs.
La méthode Dumas de détermination de l'azote repose sur la combustion de l'échantillon à une température minimale de 950 °C dans un environnement enrichi en oxygène. Pendant la combustion, tout l'azote de l'échantillon est transformé en oxydes d'azote, ensuite réduits en azote et quantifiés à l'aide d'un détecteur à conductivité thermique. La teneur en protéines peut ensuite être calculée à l'aide d'un facteur de conversion spécifique.
Comparaison : méthode Kjeldahl vs. méthode Dumas
La section suivante présente une comparaison entre les deux méthodes en prenant en compte le temps d'analyse, le coût par analyse et la sécurité.
Temps d'analyse et main d'œuvre
La méthode Kjeldahl nécessite au minimum 100 minutes pour l'analyse. En utilisant la méthode par lots, il est possible d'analyser jusqu'à 100 échantillons par jour, mais le temps requis pour analyser un seul échantillon est identique à celui nécessaire pour traiter l'ensemble du lot. Cette méthode est chronophage et demande une main d'œuvre considérable en raison des nombreuses étapes manuelles pour la préparation et le traitement des échantillons.
La détermination de l'azote selon la méthode Dumas permet d'obtenir des résultats en seulement quatre à cinq minutes, ce qui est nettement plus rapide que la méthode Kjeldahl. Ainsi, même pour un échantillon individuel, les résultats sont disponibles beaucoup plus rapidement. Cette méthode est donc beaucoup plus adaptée au contrôle et à l'optimisation des processus, ainsi qu'à la prise de décisions rapides. Durant une journée de travail typique, la méthode Dumas permet donc de mesurer jusqu'à 200 échantillons, soit deux fois plus qu'avec la méthode Kjeldahl (voir figure 1). Grâce à son haut degré d'automatisation, les échantillons peuvent être analysés sans surveillance après leur pesée, permettant jusqu'à sept heures de fonctionnement autonome. Cela libère l'opérateur, et lui permet de pouvoir se concentrer sur d'autres tâches au laboratoire.
Coût par analyse
Le coût par analyse de la méthode Kjeldahl est d'environ 6 €*, principalement en raison du coût des produits chimiques, de leur élimination correcte et des frais de personnel. De plus, cette méthode nécessite un espace de sorbonne, souvent limité et couteux. En comparaison, le coût par analyse avec la méthode Dumas se situe entre 0,25 €* et 0,49 €*, selon l'analyseur et le gaz vecteur utilisé (hélium, argon ou CO2, selon le modèle de l'instrument).
* Les coûts peuvent varier selon les pays.
Sécurité et respect de l'environnement
La détermination de l'azote selon Kjeldahl utilise de l'acide sulfurique concentré et des catalyseurs, dangereux pour l'utilisateur et l'environnement. Le processus d'analyse génère des fumées nocives qui, si elles ne sont pas correctement extraites, constituent un risque pour la santé. La manipulation de ces substances dangereuses sur le lieu de travail présente également un risque. De plus, les déchets liquides produits par cette méthode sont nocifs pour l'environnement et nécessitent une élimination coûteuse. Pour 2 000 échantillons analysés, environ 560 litres de déchets chimiques sont générés.
La méthode Dumas, quant à elle, ne nécessite aucun produit chimique nocif ou toxique. Le processus d'analyse est sûr et non dangereux, et le degré élevé d'automatisation élimine pratiquement toute erreur de l'opérateur. L'analyse de 2 000 échantillons ne produit que 560 g de déchets, qui peuvent être éliminés régulièrement. En comparaison directe, la méthode Kjeldahl produit 1 000 fois plus de déchets que la méthode Dumas, pour un même nombre d'échantillons analysés. (560 litres de déchets liquides avec Kjeldahl contre 0,56 kg de déchets solides avec Dumas à l'aide d'un analyseur d'azote/protéines rapid N exceed®).
Conclusion
Les laboratoires traitant un grand nombre d'échantillons bénéficieront de la rapidité de la méthode Dumas, qui permet d'analyser environ deux fois plus d'échantillons que la méthode Kjeldahl, dans un même laps de temps. En ce qui concerne les coûts de main-d'œuvre, la méthode Dumas est plus avantageuse, car l'analyse est largement automatisée et ne nécessite que peu de surveillance, libérant ainsi le personnel du laboratoire pour d'autres tâches. En raison des coûts plus élevés de main-d'œuvre et de matériel, ainsi que du temps nécessaire pour l'élimination des déchets, le coût par analyse pour la détermination de l'azote Kjeldahl est nettement plus élevé que pour la méthode Dumas. De plus, les entreprises doivent se demander si la production de déchets dangereux - qui pourrait être évitée par l'utilisation d'une autre technologie - est encore compatible avec les exigences actuelles et leur philosophie d'entreprise.
Normes pour la détermination de l'azote selon Dumas
Le remplacement de la méthode Kjeldahl par la méthode Dumas explique également le nombre croissant de normes mondiales spécifiant la méthode Dumas pour la détermination de l'azote. Vous trouverez ci-dessous un extrait des normes Dumas, regroupées par type d'échantillon.
Les normes suivantes précisent la détermination de l'azote selon Dumas pour les aliments et les boissons (extrait) :
| Norme | Année | Titre de la norme |
| AOAC 99215 | 1996 | Protéines brutes dans la viande et les produits carnés |
| AOAC 99223 | 1998 | Protéines brutes dans les céréales et les oléagineux |
| AOAC 99709 | 2008 | Azote dans la bière, le moût et les grains de brasserie. Protéines (totales) par calcul. Méthode par combustion. |
| Méthodes ASBC pour les protéines | 2010 | Méthodes pour les protéines |
| DIN EN ISO 14891 | 2002 | Lait et produits laitiers - Détermination de la teneur en azote - Méthode de routine utilisant la combustion selon le principe DUMAS |
| DIN EN ISO 16634-2 | 2016 | Céréales, légumineuses, produits céréaliers moulus, graines oléagineuses et aliments pour animaux - Détermination de la teneur en azote total par combustion selon le principe de Dumas et calcul de la teneur en protéines brutes |
| EBC | 2016 | Azote total dans la bière, le moût et le malt par les méthodes Kjeldahl et Dumas |
| UE Pharm05 TNb | 2005 | Protéines totales |
| ICC 167 | 2000 | Détermination des protéines brutes dans les céréales et les produits céréaliers destinés à l'alimentation humaine et animale par le principe de la combustion de Dumas |
| ISO 14891 | 2002 | Lait et produits laitiers - Détermination de la teneur en azote - Méthode de routine utilisant la combustion selon le principe de Dumas |
Les normes suivantes précisent la détermination de l'azote selon Dumas pour les aliments pour animaux (extrait) :
| Norme | Année | Titre de la norme |
| AOAC 99003 | 1998 | Protéines (brutes) dans les aliments pour animaux |
| AOCS Ba 4e93 | 1999 | Méthode générique de combustion pour la détermination des protéines brutes |
| DIN EN ISO 16634-1 | 2008 | Produits alimentaires - Détermination de la teneur en azote total par combustion selon le principe de Dumas et calcul de la teneur en protéines brutes - Partie 1 : Graines oléagineuses et aliments pour animaux |
Les normes suivantes précisent la détermination de l'azote selon Dumas pour les échantillons de sol, les échantillons de plantes et les engrais (extrait) :
| Norme | Année | Titre de la norme |
| AOAC 99313 | 1997 | Azote (total) dans les engrais |
| DIN EN 13654-2 | 2002 | Amendements du sol et milieux de culture - Détermination de l'azote - Partie 2 : Méthode Dumas |
| DIN ISO 13878 | 1998 | Qualité du sol - Détermination de la teneur en azote total par combustion sèche (analyse élémentaire) |
Les normes suivantes précisent la détermination de l'azote selon Dumas pour les déchets (extrait) :
| Norme | Année | Titre de la norme |
| DIN EN 16168 | 2016 | Boues, biodéchets traités et sols - Détermination de l'azote total par la méthode de la combustion sèche |
Les normes suivantes précisent la détermination de l'azote selon Dumas pour les combustibles liquides (extrait) :
| Norme | Année | Titre de la norme |
| ISO 18611-2 | 2014 | Navires et technologie marine - Agent de réduction des NOx marins AUS 40 - Partie 2 : Méthodes d'essai |
| ISO 22241-2 | 2019 | Moteurs diesel - Agent de réduction des NOx AUS 32 |
Les normes suivantes précisent la détermination de l'azote selon Dumas pour le caoutchouc (extrait) :
| Norme | Année | Titre de la norme |
| ISO 24698-1 | 2018 | Caoutchouc brut - Détermination de la teneur en acrylonitrile lié dans le caoutchouc acrylonitrilebutadiène (NBR) - Partie 1 : Méthode de combustion (Dumas) |
Plus d'informations
Demandez l'accès à notre webinaire à la demande pour en savoir plus sur les différences entre la méthode Dumas et la détermination classique des protéines selon Kjeldahl, la fonctionnalité de la détermination de l'azote/des protéines selon Dumas, la gamme d'applications et de types d'échantillons pour la détermination de l'azote/des protéines selon Dumas, et les critères de décision pour les laboratoires lors de la sélection d'un analyseur d'azote/de protéines approprié.
Langue : Anglais | Durée : 28 minutes
Webinaire "Détermination rapide et précise N/protéines à l'aide de la combustion Dumas"
DEMANDE D'ACCÈS
Remplissez le formulaire pour recevoir votre lien d'accès par e-mail.
En téléchargeant le fichier, j'accepte simultanément qu'Elementar France m'envoie une newsletter personnalisée par e-mail et évalue mon comportement d'utilisateur et - si disponible - consolide ces données avec mes données dans la base de données clients. Il est possible de se désabonner de la newsletter à tout moment avec effet pour l'avenir. Pour plus d'informations, veillez lire notre politique de confidentialité.
Pour plus d'informations sur la différence entre les méthodes Kjeldahl et Dumas, téléchargez notre note technique ci-dessous.
Dans la note d'application "Analyse Dumas dans les produits laitiers", vous découvrirez comment la méthode Dumas et la méthode Kjeldahl se comparent dans l'analyse du lait et des produits laitiers.
Lisez notre témoignage client pour découvrir pourquoi le Weihenstephan Research Center for Brewing and Food Quality de l'Université technique de Munich a décidé de changer de technologie et comment l'équipe rend maintenant son contrôle de la qualité des aliments et des boissons plus efficace et plus durable en passant à un analyseur Dumas.
