ISO/TS 16634-2:2009

TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 16634-2
First edition
2009-10-01

Food products — Determination of the
total nitrogen content by combustion
according to the Dumas principle and
calculation of the crude protein
content —
Part 2:
Cereals, pulses and milled cereal
products
Produits alimentaires — Détermination de la teneur en azote total par
combustion selon le principe Dumas et calcul de la teneur en protéines
brutes —
Partie 2: Céréales, légumineuses et produits céréaliers de mouture




Reference number
ISO/TS 16634-2:2009(E)
©
ISO 2009

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
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Published in Switzerland

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Principle .2
5 Reagents .2
6 Apparatus.3
7 Sampling .3
8 Preparation of test sample .3
9 Procedure.4
9.1 General .4
9.2 Test portion.4
9.3 Control of oxygen supply .4
9.4 Calibration.5
9.5 Determination .5
9.6 Detection and integration .6
10 Calculation and expression of results .6
10.1 Calculation .6
10.2 Expression of results.6
11 Precision .7
11.1 Interlaboratory tests.7
11.2 Repeatability .7
11.3 Reproducibility .7
11.4 Critical difference .7
11.5 Uncertainty.8
12 Test report.8
Annex A (informative) Flowchart for a basic Dumas apparatus .9
Annex B (informative) Schematic diagrams of suitable types of Dumas apparatus .10
Annex C (informative) Equipment calibration.13
Annex D (informative) Examples of factors for converting nitrogen content to protein content.15
Annex E (informative) Results of interlaboratory tests.16
Bibliography.23

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a
technical committee may decide to publish other types of document:
⎯ an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in
an ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members
of the parent committee casting a vote;
⎯ an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting
a vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years in order to decide whether it will be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. If the ISO/PAS or ISO/TS is
confirmed, it is reviewed again after a further three years, at which time it must either be transformed into an
International Standard or be withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 16634-2 was prepared by the European Committee for Standardization (CEN) in collaboration with
ISO Technical Committee TC 34, Food products, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
ISO 16634 consists of the following parts, under the general title Food products — Determination of the total
nitrogen content by combustion according to the Dumas principle and calculation of the crude protein content:
⎯ Part 1: Oilseeds and animal feeding stuffs
⎯ Part 2: Cereals, pulses and milled cereal products [Technical Specification]
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ISO/TS 16634-2:2009(E)
Introduction
For a long time, the Kjeldahl method has been the most frequently used method for the determination of the
protein content of food products. However, in recent years, the Kjeldahl method has increasingly been
replaced by the Dumas method, which is faster and does not use dangerous chemicals. Although the
principles of the two methods are different, both measure the nitrogen content of the product. Nitrogen content
can be converted into protein content by using an appropriate factor. The value of this factor varies depending
on the relative amounts of different proteins and their amino-acid composition in a given product.
Neither the Dumas nor the Kjeldahl method distinguishes between protein and non-protein nitrogen. In most
cases, results obtained by the Dumas method are slightly higher than those of the Kjeldahl method. This is
due to the fact that the Dumas method measures almost all of the non-protein nitrogen, whereas the Kjeldahl
method measures only a part of it.
Taking into consideration the fact that the protein content of a product calculated by both methods only
approximates to the true value, it is a matter of discretion which one is accepted. The most appropriate
solution should be the use of a second factor for the elimination of the systematic error caused by the non-
protein nitrogen content of the different products. However, this second factor has to be determined for each
product, like the existing factors which indicate the ratio of the protein content to the nitrogen content.
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 16634-2:2009(E)

Food products — Determination of the total nitrogen content by
combustion according to the Dumas principle and calculation
of the crude protein content —
Part 2:
Cereals, pulses and milled cereal products
1 Scope
This part of ISO 16634 specifies a method for the determination of the total nitrogen content and the
calculation of the crude protein content of cereals, pulses and milled cereal products.
This method, like the Kjeldahl method (see References [1] and [6]), does not distinguish between protein
nitrogen and non-protein nitrogen. For the calculation of the protein content, various conversion factors are
used (see Annex D).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 712, Cereals and cereal products — Determination of moisture content — Reference method
ISO 6540, Maize — Determination of moisture content (on milled grains and on whole grains)
ISO 24557, Pulses — Determination of moisture content — Air-oven method
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
nitrogen content
mass fraction of the total nitrogen determined by the procedure specified in this part of ISO 16634
NOTE The mass fraction is expressed as a percentage.
3.2
crude protein content
nitrogen content (3.1) multiplied by a factor, usually 5,7 for wheat, rye and their milled products and 6,25 for
others products falling within the scope of this part of ISO 16634
NOTE The factors for calculation of the crude protein content from the total nitrogen content are derived from the
Kjeldahl method, which is the reference method for the determination of total nitrogen content. As the method specified in
this part of ISO 16634 uses the same factors as the Kjeldahl method, the validity of these factors has to be verified due to
the slight difference in the results obtained with the Kjeldahl and Dumas methods.
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ISO/TS 16634-2:2009(E)
4 Principle
Samples are converted to gases by heating in a combustion tube. Interfering components are removed from
the resulting gas mixture. The nitrogen compounds in the gas mixture, or a representative part of them, are
converted to molecular nitrogen which is quantitatively determined by a thermal-conductivity detector. The
nitrogen content is then calculated by a microprocessor.
5 Reagents
Use only reagents of recognized analytical grade or reagents of equivalent purity as specified by instrument
manufacturers. Except for the reference materials (see 5.12), all reagents shall be free from nitrogen.
5.1 Carrier gas(es): use either 5.1.1 or 5.1.2.
5.1.1 Carbon dioxide, as pure as possible, but with a minimum CO volume fraction of 99,99 %.
2
5.1.2 Helium, as pure as possible, but with a minimum He volume fraction of 99,99 %.
5.2 Oxygen, as pure as possible, but with a minimum O volume fraction of 99,99 %.
2
5.3 Sulfur dioxide and halogen absorbent, to eliminate any sulfur from the sample [e.g. lead chromate
(PbCrO ) or steel wool].
4
5.4 Copper oxide/platinum catalyst, for the post-combustion tube.
Platinum catalyst [5 % of Pt on alumina (Al O )] is blended with CuO in the ratio 1 part:7 parts or
2 3
1 part:8 parts in accordance with the manufacturer's recommendations.
To prevent separation as a result of the different bulk densities of the two materials, it is recommended not to
prepare the mixture before filling the tube but to pour the platinum catalyst and copper oxide simultaneously
into the post-combustion tube using a suitable funnel.
5.5 Silver or copper wool.
This shall be disaggregated before being inserted into the post-combustion or reduction tube.
5.6 Silica (quartz) or glass wool or cotton wool, as recommended by the instrument manufacturer.
5.7 Copper or tungsten (wire, cuttings, turnings or powder), for the reduction tube.
The use of copper or tungsten in one of these forms can improve the precision of analytical results for
samples with low nitrogen contents (about 1 % mass fraction).
5.8 Diphosphorus pentoxide (P O ) or granulated magnesium perchlorate [Mg(ClO ) ], or another
2 5 4 2
suitable drying agent, to fill the drying tubes.
5.9 Hollow corundum spheres or aluminium oxide pellets, for the combustion tube.
5.10 Copper oxide (CuO), as filling material for the combustion tube.
5.11 Sodium hydroxide (NaOH), on a support material.
5.12 Aspartic acid (C H NO ) or ethylenediaminetetraacetic acid (C H N O ) or glutamic acid
4 7 4 10 16 2 8
(C H NO ) or hippuric acid (C H NO ) standard, or other suitable reference materials with a known,
5 9 4 9 9 3
constant, certified nitrogen content.
The minimum recovery should preferably be 99 % mass fraction.
2 © ISO 2009 – All rights reserved

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
5.13 Light petroleum, with a boiling range between 30 °C and 60 °C, or acetone or ethanol.
6 Apparatus
Usual laboratory equipment and, in particular, the following:
6.1 Analytical balance, capable of weighing to the nearest 0,000 1 g.
6.2 Grinding device, appropriate to the nature of the sample.
6.3 Sieve, of nominal opening size 800 µm or 1 mm, made of non-ferrous material.
6.4 Crucibles (e.g. made of stainless steel, quartz, ceramic material or platinum) or tin capsules or
nitrogen-free filter paper, suitable for the Dumas apparatus used.
NOTE 1 Several instruments provided with an automatic sampler are commercially available.
NOTE 2 Some solid samples (e.g. powders) can be pressed to form pellets.
1)
6.5 Dumas apparatus , fitted with a furnace able to maintain a given temperature greater than or equal to
850 °C, with a thermal-conductivity detector and suitable device for signal integration.
Suitable Dumas apparatus operates according to the general flowchart given in Annex A, although different
arrangements and components may be used.
NOTE Schematic diagrams of three commercially available instruments are shown as examples in Figures B.1, B.2
and B.3.
To avoid leaks, the sealing O-rings shall be slightly lubricated with high-vacuum grease prior to installation.
Experience has shown that it is important to clean all pieces of silicaware and glassware carefully and to
remove fingerprints from tubes, using a suitable solvent (e.g. acetone), before inserting them in the furnace.
7 Sampling
A representative sample should have been sent to the laboratory. It should not have been damaged or
changed during transport or storage.
Sampling is not part of the method specified in this part of ISO 16634. Recommended sampling methods are
[7]
given in ISO 24333 for cereals and cereal products.
8 Preparation of test sample
The test sample shall be prepared from the laboratory sample in such a way that a homogeneous test sample
is obtained.
Using a suitable grinding device (6.2), grind the laboratory sample. Generally, pass the ground material
through a sieve (6.3) of nominal opening size 800 µm for small sample sizes (under 300 mg) or a sieve of
nominal opening size 1 mm for larger sample sizes (300 mg or more). Mills that produce particle sizes
meeting the specifications given in Table 1 will give acceptable results.

1) Elementar Analysensysteme, Sumika Chemical Analysis Service and LECO Instruments produce suitable equipment
available commercially. This information is given for the convenience of users of this Technical Specification and does not
constitute an endorsement by ISO of this equipment. Equivalent products may be used if they can be shown to lead to the
same results.
© ISO 2009 – All rights reserved 3

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
Table 1 — Required particle size
Nominal size of sieve openings Amount passing through sieve
µm % mass fraction
710 100
500 95 to 100
200 85 or less

Grinding may result in moisture loss and therefore the moisture content of the ground sample should
preferably also be determined when reporting nitrogen or protein contents on a dry-matter or constant-
moisture basis. Determination of the moisture content shall be carried out in accordance with ISO 712 for
cereals other than maize, ISO 6540 for maize and ISO 24557 for pulses.
The grinder efficiency can be checked by replicate preparation of ground samples of a 2+1 mixture of maize
and soya seeds. The expected coefficient of variation should be less than 2 % mass fraction.
9 Procedure
9.1 General
Carefully follow the manufacturer's instructions for instrument set-up, optimization, calibration and operation.
Switch the instrument on and allow it to stabilize as defined in local procedures.
An instrument performance test should be carried out daily, using the reference material (5.12). The recovery
of nitrogen should be > 99,0 % mass fraction.
9.2 Test portion
Weigh, to the nearest 0,000 1 g, at least 0,1 g of the test sample into a crucible or tin capsule or nitrogen-free
filter paper (6.4). For samples low in protein (< 1 % mass fraction), the amount of the test portion can be
increased up to 3,5 g, depending on the type of Dumas equipment being used and on the nature of the
sample.
Depending on the type of equipment used, if the sample contains over 17 % mass fraction of moisture, it may
be necessary to dry it before analysis.
Lower masses may be necessary for very high protein content samples or when only very small amounts of
sample are available. In the case of masses less than 0,1 g, a second (validation) determination shall be
performed.
9.3 Control of oxygen supply
Control the oxygen supply, in particular the flow, in accordance with the instructions of the material supplier.
With each series of nitrogen content determinations, conduct as many blank runs as necessary to stabilize the
equipment, using for each run an equivalent mass of sucrose in place of the test portion. The sucrose blank
provides the amount of nitrogen that is introduced in the form of atmospheric air trapped within a powdered
organic material. Use the mean value of the blank determinations as an error correction in the calculation of
the nitrogen content of each test sample.
4 © ISO 2009 – All rights reserved

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
9.4 Calibration
For long-term instrument calibration, use pure compounds with a known, constant nitrogen content, e.g.
aspartic acid (see 5.12), as standards. Analyse in duplicate three pure compounds, each in three different
amounts chosen as a function of the measurement range for the actual samples.
To prepare a calibration curve, carry out at least five determinations with different amounts of the same
compound, choosing the compound and the amounts used in such a way that the curve obtained will cover
the range of nitrogen contents in the samples to be analysed.
If the test portion contains more than 200 mg of nitrogen, the calibration curve is likely to be non-linear. In the
non-linear section, short segments can nevertheless be used for calibration purposes. To ensure the reliability
of the curve in these segments, the amount of standard used shall be increased in steps corresponding to
1 mg to 5 mg of nitrogen over the segments.
Calibration can also be performed using standard aqueous solutions.
Check the calibration at least three times at the beginning of a series of analyses and then after every 15 to 25
samples, analysing either one of the standards (see 5.12) or a sample of known value. The value obtained for
the nitrogen mass fraction shall differ by less than 0,05 % from the expected value. If it does not, repeat the
calibration check after checking instrument performance.
9.5 Determination
With the instrument operating in the stable state, introduce the test portion in accordance with the
manufacturer's instructions.
During the analysis, the following processes take place in the instrument (see Figure B.1, B.2 or B.3).
The test portion is quantitatively combusted under standard conditions at a temperature of at least 850 °C,
depending on the instrument and the material being analysed.
Volatile decomposition products (mainly molecular nitrogen, nitrogen oxides, carbon dioxide and water
vapour) are transported by the carrier gas (see 5.1) through the instrument.
Nitrogen oxides are reduced to molecular nitrogen, and the excess oxygen is bound to the copper or tungsten
(5.7) in the reduction column.
Water is removed by drying tubes filled with magnesium perchlorate, diphosphorus pentoxide or another
drying agent (see 5.8). If carbon dioxide is used as the carrier gas (see 5.1.1), it is removed by being passed
over a suitable absorbent, e.g. sodium hydroxide (5.11) on a suitable support material.
Interfering compounds (e.g. volatile halogen and sulfur compounds) are removed by absorbents (5.3) or
chemical reagents, e.g. silver wool (5.5) or sodium hydroxide (5.11) on a suitable support material.
The remaining gas mixture, consisting of nitrogen and carrier gas, is passed through a thermal-conductivity
detector.
© ISO 2009 – All rights reserved 5

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
9.6 Detection and integration
For quantitative nitrogen determination, the instrument uses a sensitive thermal-conductivity cell that is
optimized for the carrier gas employed and that may have automatic zero adjustment between measurements
on successive test portions. After amplification and analogue/digital conversion of the detector signal, the data
obtained are processed by peripheral microprocessor hardware.
10 Calculation and expression of results
10.1 Calculation
10.1.1 Nitrogen content
The results for the total nitrogen content, w , expressed as a percentage mass fraction, are usually available
N
in the form of instrument printouts.
10.1.2 Crude protein content
The correction factor, F , is obtained from Equation (1):
c
100− w
HO,1
2
F = (1)
c
100 − w
HO,2
2
where
w is the moisture mass fraction, expressed as a percentage, before grinding;
H O,1
2
w is the moisture mass fraction, expressed as a percentage, after grinding.
H O,2
2
The crude protein content, w , expressed as a percentage mass fraction, is obtained from Equation (2):
p
w = w F F (2)
p N c
where
w is the nitrogen content, expressed as a percentage mass fraction, of the sample at its natural
N
moisture content;
F is the generally agreed conversion factor for the product analysed, equal to 5,7 for wheat, rye and
their milled products and 6,25 for other products falling within the scope of this part of ISO 16634
(see Annex D).
If requested, the crude protein content expressed as a percentage mass fraction of the dry matter, w , can be
pd
calculated from Equation (3):
100w
p
w = (3)
pd
100 − w
HO
2
where w is the moisture content, expressed as a percentage mass fraction, determined in accordance with
H O
2
ISO 712, ISO 6540 or ISO 24557.
10.2 Expression of results
Express the result to three significant figures (e.g. 9,53 % or 20,5 % or 35,4 %).
6 © ISO 2009 – All rights reserved

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ISO/TS 16634-2:2009(E)
11 Precision
11.1 Interlaboratory tests
Details of interlaboratory tests carried out to determine the precision of the method are given in Annex E.
The values derived from these interlaboratory tests may not be applicable to concentration ranges and
matrices other than those given, i.e. to nitrogen contents between 0,05 % and 13,89 %.
11.2 Repeatability
The absolute difference between two independent single test results, obtained using the same method on
identical test material in the same laboratory by the same operator using the same equipment within a short
interval of time, will not be greater than the repeatability limit, r, given below in more than 5 % of cases:
r = 2,8s = 2,8(0,001 3w + 0,012)
r N
where
s is the repeatability standard deviation;
r
w is the nitrogen content, expressed as a percentage mass fraction.
N
11.3 Reproducibility
The absolute difference between two single test results, obtained using the same method on identical test
material in different laboratories with different operators using different equipment, will not be greater than the
repeatability limit, R, given below in more than 5 % of cases:
R = 2,8s = 2,8(0,012 6w + 0,017)
R N
where
s is the reproducibility standard deviation;
R
w is the nitrogen content, expressed as a percentage mass fraction.
N
11.4 Critical difference
11.4.1 Comparison of two groups of measurements in the same laboratory
The critical difference, CD, i.e. the difference between two averaged values obtained from two test results
under repeatability conditions, is given by:
11 1
CD=+2,8s = 2,8ss= 1,98
rr r
22nn 2
12
where
s is the repeatability standard deviation;
r
n and n are the number of test results corresponding to each of the averaged values.
1 2
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ISO/TS 16634-2:2009(E)
11.4.2 Comparison of two groups of measurements in two different laboratories
The critical difference between two averaged values obtained in two different laboratories from two test results
under repeatability conditions is equal to:
⎛⎞
11
22 2 2
CD=−2,8 sss1− − = 2,8 − 0,5s
⎜⎟
RrRr
22nn
⎝⎠12
where
s is the repeatability standard deviation;
r
s is the reproducibility standard deviation;
R
n and n are the number of test results corresponding to each of the averaged values.
...

SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 16634-2
Première édition
2009-10-01


Produits alimentaires — Détermination de
la teneur en azote total par combustion
selon le principe Dumas et calcul de la
teneur en protéines brutes —
Partie 2:
Céréales, légumineuses et produits
céréaliers de mouture
Food products — Determination of the total nitrogen content by
combustion according to the Dumas principle and calculation of the
crude protein content —
Part 2: Cereals, pulses and milled cereal products




Numéro de référence
ISO/TS 16634-2:2009(F)
©
ISO 2009

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ISO/TS 16634-2:2009(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .1
4 Principe .2
5 Réactifs.2
6 Appareillage .3
7 Échantillonnage.4
8 Préparation de l'échantillon pour essai .4
9 Mode opératoire.4
9.1 Généralités .4
9.2 Prise d’essai.5
9.3 Contrôle de l'alimentation en oxygène .5
9.4 Étalonnage .5
9.5 Détermination .5
9.6 Détection et intégration .6
10 Calcul et expression des résultats .6
10.1 Calcul.6
10.2 Expression des résultats.7
11 Fidélité .7
11.1 Essais interlaboratoires.7
11.2 Répétabilité .7
11.3 Reproductibilité .7
11.4 Différence critique.8
11.5 Incertitude .8
12 Rapport d'essai.9
Annexe A (informative) Organigramme pour un appareil de Dumas de base .10
Annexe B (informative) Schémas de types d'appareils de Dumas appropriés .11
Annexe C (informative) Étalonnage du matériel .14
Annexe D (informative) Exemples de facteurs de conversion pour obtenir la teneur en protéines à
partir de la teneur en azote.16
Annexe E (informative) Résultats des essais interlaboratoires.17
Bibliographie.24

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ISO/TS 16634-2:2009(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité
technique peut décider de publier d'autres types de documents:
— une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans
un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des
membres votants du comité dont relève le groupe de travail;
— une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique
et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou
ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa
transformation en Norme internationale soit de son annulation.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO/TS 16634 a été élaborée par le Comité européen de normalisation (CEN) en collaboration avec le
comité technique ISO/TC 34, Produits alimentaires, conformément à l’Accord de coopération technique entre
l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
L'ISO/TS 16634 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Produits alimentaires —
Détermination de la teneur en azote total par combustion selon le principe Dumas et calcul de la teneur en
protéines brutes:
⎯ Partie 1: Graines oléagineuses et aliments des animaux
⎯ Partie 2: Céréales, légumineuses et produits céréaliers de mouture [Spécification technique]

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ISO/TS 16634-2:2009(F)
Introduction
Longtemps, la méthode Kjeldahl a été la méthode la plus fréquemment utilisée pour la détermination de la
teneur en protéines des produits alimentaires. Cependant, au cours des dernières années, elle a de plus en
plus souvent été remplacée par la méthode de Dumas qui est plus rapide et n'utilise pas de produits
chimiques dangereux. Bien que les principes des deux méthodes soient différents, toutes deux mesurent la
teneur en azote du produit. Il est possible de convertir la teneur en azote pour obtenir la teneur en protéines à
l'aide d'un facteur approprié. La valeur de ce facteur varie avec les quantités relatives des différentes
protéines et leur composition en acides aminés dans un produit donné.
Ni la méthode de Dumas ni la méthode Kjeldahl ne distinguent l'azote protéique de l'azote non protéique.
Dans la plupart des cas, les résultats obtenus avec la méthode de Dumas sont légèrement supérieurs à ceux
produits par la méthode Kjeldahl. En effet, la méthode de Dumas mesure presque tout l'azote non protéique
alors que la méthode Kjeldahl n'en mesure qu'une partie.
Compte tenu du fait que la teneur en protéines d'un produit calculée à l'aide des deux méthodes ne fait que se
rapprocher de la valeur vraie, il appartient de décider laquelle est acceptée. La solution la plus appropriée
consiste à utiliser un second facteur afin d'éliminer l'erreur systématique causée par la teneur en azote non
protéique des différents produits. Cependant, ce second facteur est à déterminer pour chaque produit, tout
comme les facteurs existants qui présentent le rapport de la teneur en protéines en fonction de la teneur en
azote.

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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 16634-2:2009(F)

Produits alimentaires — Détermination de la teneur en azote
total par combustion selon le principe Dumas et calcul de la
teneur en protéines brutes —
Partie 2:
Céréales, légumineuses et produits céréaliers de mouture
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 16634 spécifie une méthode pour la détermination de la teneur en azote total et le
calcul de la teneur en protéines brutes des céréales, légumineuses et produits céréaliers de mouture.
Cette méthode, comme la méthode Kjeldahl (voir Références [1] et [6]), ne distingue pas l'azote protéique de
l'azote non protéique. Divers facteurs de conversion sont utilisés pour le calcul de la teneur en protéines
(voir l'Annexe D).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence (y compris les éventuels amendements) s'applique.
ISO 712, Céréales et produits céréaliers — Détermination de la teneur en eau — Méthode de référence
ISO 6540, Maïs — Détermination de la teneur en eau (sur grains broyés et sur grains entiers)
ISO 24557, Légumineuses — Détermination de la teneur en eau — Méthode par séchage à l'étuve
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
teneur en azote
fraction massique de l'azote total, déterminée selon le mode opératoire spécifié dans la présente partie de
l'ISO 16634
NOTE La fraction massique est exprimée en pourcentage.
3.2
teneur en protéines brutes
teneur en azote (3.1) multipliée par un facteur généralement égal à 5,7 pour le blé, le seigle et leurs produits
de mouture, et à 6,25 pour les autres produits relevant du domaine d'application de la présente partie de
l'ISO 16634
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NOTE Les facteurs utilisés pour le calcul de la teneur en protéines brutes à partir de la teneur en azote total sont
dérivés de la méthode Kjeldahl qui est la méthode de référence pour la détermination de la teneur en azote total. Étant
donné que la méthode spécifiée dans la présente partie de l'ISO 16634 utilise les mêmes facteurs que la méthode
Kjeldahl, la validité de ces facteurs est à vérifier en raison de la légère différence des résultats obtenus avec les méthodes
Kjeldahl et Dumas.
4 Principe
Les échantillons sont transformés en gaz par chauffage dans un tube à combustion. Les composants
interférents sont éliminés du mélange gazeux obtenu. Les composés azotés du mélange gazeux, ou une
partie représentative de ceux-ci, sont transformés en azote moléculaire, qui est déterminé quantitativement au
moyen d'un détecteur à conductivité thermique. La teneur en azote de l'échantillon est ensuite calculée par un
système informatique.
5 Réactifs
Utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique reconnue ou des réactifs d'une pureté équivalente selon
les spécifications des fabricants d'appareils. À l'exception des matériaux de référence (voir 5.12), aucun
réactif ne doit contenir de l’azote.
5.1 Gaz vecteur(s): utiliser l'un des gaz en 5.1.1 ou 5.1.2.
5.1.1 Dioxyde de carbone, aussi pur que possible et de fraction volumique minimale de CO W 99,99 %.
2
5.1.2 Hélium, aussi pur que possible et de fraction volumique minimale de He W 99,99 %.
5.2 Oxygène, aussi pur que possible et de fraction volumique minimale de O W 99,99 %.
2
5.3 Produit absorbant le dioxyde de soufre et les halogènes, afin d'éliminer toute trace de composés
soufrés de l'échantillon [par exemple chromate de plomb (PbCrO ) ou laine d'acier].
4
5.4 Catalyseur au platine et à l'oxyde de cuivre (matériau de remplissage du tube de postcombustion).
Le catalyseur au platine [5 % de platine (Pt) sur alumine (Al O )] est mélangé à de l'oxyde de cuivre (CuO)
2 3
dans un rapport de 1:7 ou 1:8, conformément aux recommandations du fabricant.
Afin d'éviter une séparation de ces deux matériaux en raison de leurs masses volumiques en vrac différentes,
il est recommandé de ne pas préparer le mélange avant de remplir le tube mais de verser simultanément le
catalyseur au platine et à l'oxyde de cuivre dans le tube de postcombustion, en utilisant un entonnoir adapté.
5.5 Laine d'argent ou de cuivre.
La laine d'argent ou de cuivre doit être désagrégée avant de l'introduire dans le tube de postcombustion ou de
réduction.
5.6 Silice (quartz) ou laine de verre ou ouate, selon ce qui est recommandé par le fabricant d'appareils.
5.7 Cuivre ou tungstène (fils, copeaux, tournures ou poudre), pour le tube de combustion.
L'utilisation de cuivre ou de tungstène sous l'une de ces formes peut améliorer la fidélité des résultats
analytiques dans le cas d'échantillons à faibles teneurs en azote (fraction massique de 1 % environ).
5.8 Pentoxyde de diphosphore (P O ) ou perchlorate de magnésium en granulés [Mg(ClO ) ] ou autre
2 5 4 2
agent déshydratant approprié, afin de remplir les tubes de déshydratation.
5.9 Sphères creuses de corindon ou pastilles d'oxyde d'aluminium, pour le tube de combustion.
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5.10 Oxyde de cuivre (CuO), comme matériau pour le remplissage du tube de combustion.
5.11 Hydroxyde de sodium (NaOH), sur un matériau de support.
5.12 Composés étalons, par exemple acide aspartique (C H NO ) ou acide éthylènediamine
4 7 4
tétraacétique (C H N O ) ou acide glutamique (C H NO ) ou acide hippurique (C H NO ), ou autres
10 16 2 8 5 9 4 9 9 3
matériaux de référence appropriés de teneur en azote certifiée, connue et constante.
Il convient que le dosage minimal soit de 99 % en fraction massique.
5.13 Éther de pétrole, dont le point d'ébullition est compris entre 30 °C et 60 °C, ou acétone ou éthanol.
6 Appareillage
Matériel courant de laboratoire et, en particulier, ce qui suit.
6.1 Balance analytique, permettant des pesées à 0,000 1 g près.
6.2 Broyeur, adapté à la nature de l'échantillon.
6.3 Tamis, fabriqué dans un matériau non ferreux et de dimension nominale d'ouverture de 800 µm ou
de 1 mm.
6.4 Creusets (par exemple en acier inoxydable, en quartz, en céramique ou en platine) ou capsules en
étain ou papier-filtre exempt d'azote, adaptés à l'appareil de Dumas utilisé.
NOTE 1 Un certain nombre d'appareils disponibles dans le commerce sont fournis avec un échantillonneur
automatique.
NOTE 2 Certains échantillons sous forme solide (par exemple des poudres) peuvent être agglomérés sous forme de
pastilles.
1)
6.5 Appareil de Dumas , équipé d'un four capable de maintenir une température donnée supérieure ou
égale à 850 °C, d'un détecteur à conductivité thermique et d'un dispositif d'intégration du signal.
Des types d'appareils de Dumas appropriés disponibles sur le marché fonctionnent selon le principe général
donné dans l'Annexe A, malgré certaines disparités de configuration et de composants.
NOTE Les schémas correspondant à trois types d'appareils disponibles sont illustrés, à titre d'exemple, aux
Figures B.1, B.2 et B.3.
Afin d'éviter les fuites, les joints toriques utilisés pour assurer l'étanchéité doivent être légèrement lubrifiés
avec une graisse compatible avec un vide poussé avant d'être mis en place.
L'expérience a montré qu'il est important de nettoyer soigneusement toutes les pièces de silice et la verrerie,
et d'ôter les traces de doigts sur les tubes au moyen d'un solvant approprié (par exemple acétone) avant de
placer ces derniers dans le four.

1) Elementar Analysensysteme GmbH, Sumika Chemical Analysis Service, Ltd et LECO Instruments fabriquent des
appareils appropriés disponibles sur le marché. Cette information est donnée à l’intention des utilisateurs de la présente
Spécification technique et ne signifie nullement que l’ISO approuve ou recommande l‘emploi exclusif des appareils ainsi
désignés. Des appareils équivalents peuvent être utilisés s'il est démontré qu'ils conduisent aux mêmes résultats.
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7 Échantillonnage
Il convient qu'un échantillon représentatif ait été envoyé préalablement au laboratoire. Il convient qu’il n’ait pas
été endommagé ou modifié lors du transport ou de l'entreposage.
L'échantillonnage ne fait pas partie de la méthode spécifiée dans la présente partie de l'ISO 16634. Des
[7]
méthodes d'échantillonnage recommandées sont données dans l’ISO 24333 pour les céréales et produits
céréaliers.
8 Préparation de l'échantillon pour essai
L'échantillon pour essai doit être préparé à partir de l'échantillon pour laboratoire de façon à obtenir un
échantillon pour essai homogène.
Broyer l'échantillon de laboratoire à l'aide d'un broyeur approprié (6.2). Généralement, passer le produit broyé
sur un tamis (6.3) de dimension nominale d'ouverture de 800 µm pour les échantillons de petite taille
(inférieure à 300 mg) ou sur un tamis de dimension nominale d'ouverture de 1 mm pour les échantillons de
taille plus élevée (300 mg ou plus). Les broyeurs qui produisent des particules aux dimensions répondant aux
spécifications données dans le Tableau 1 donnent des résultats acceptables.
Tableau 1 — Taille de particules requise
Dimension nominale Quantité passant
d'ouverture du tamis à travers le tamis
µm fraction massique en %
710 100
500 95 à 100
200 85 ou moins
Il peut résulter du broyage une perte de teneur en eau et, par conséquent, il convient de déterminer
également la teneur en eau de l'échantillon broyé lorsque les valeurs relatives à l'azote et aux protéines sont
rapportées à la matière sèche ou à une base constante de teneur en eau. La détermination de la teneur en
eau doit être réalisée conformément à l'ISO 712 pour les céréales autres que le maïs, à l’ISO 6540 pour le
maïs et à l’ISO 24557 pour les légumineuses.
L'efficacité du broyeur peut être vérifiée en préparant un échantillon en double d'un mélange broyé de maïs et
de graines de soja dans un rapport de 2+1. Il convient que le coefficient de variation soit inférieur à 2 % en
fraction massique.
9 Mode opératoire
9.1 Généralités
Suivre attentivement les instructions du fabricant concernant l'installation, l'optimisation, l'étalonnage et
l'utilisation de l'appareil. Mettre l'appareil en position de marche et le laisser se stabiliser comme défini dans
les modes opératoires locaux.
Il convient de réaliser un essai de performance de l'appareil tous les jours, à l'aide du matériau de référence
(5.12). Il convient que le dosage minimal d'azote soit > 99,0 % en fraction massique.
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9.2 Prise d’essai
Peser, à 0,000 1 g près, au moins 0,1 g de l'échantillon pour essai dans un creuset ou une capsule en étain
ou du papier-filtre exempt d'azote (6.4). Pour les échantillons à faible teneur en protéines (fraction
massique < 1 %), la quantité de prise d'essai peut aller jusqu'à 3,5 g, selon le type d'appareil de Dumas utilisé
et la nature de l'échantillon.
En fonction du type de matériel utilisé, si l'échantillon contient une fraction massique de plus de 17 % d'eau, il
peut être nécessaire de le sécher avant l'analyse.
Des masses plus faibles peuvent être nécessaires dans le cas d'échantillons à très forte teneur en protéines
ou lorsque seules de très petites quantités d'échantillon sont disponibles. Dans le cas de masses inférieures à
0,1 g, une deuxième détermination (validation) doit être réalisée.
9.3 Contrôle de l'alimentation en oxygène
Contrôler l'alimentation en oxygène, en particulier le débit, conformément aux instructions du fabricant du
matériel.
Pour chaque série de déterminations de la teneur en azote, réaliser autant de déterminations à blanc que
nécessaire pour stabiliser le matériel, en utilisant pour chacune une masse équivalente de saccharose à la
place de la prise d'essai. Le blanc à base de saccharose fournit la quantité d'azote qui est apportée par l'air
atmosphérique et qui est piégée dans une matière organique en poudre. Utiliser la valeur moyenne des
déterminations à blanc comme une correction d'erreur dans le calcul de la détermination de la teneur en azote
de chaque échantillon pour essai.
9.4 Étalonnage
Utiliser comme étalons des composés purs dont la teneur en azote est connue et constante, par exemple
l'acide aspartique (5.12), pour l'étalonnage à long terme de l'appareil. Effectuer deux analyses de trois
composés purs, chacun en trois quantités différentes, choisies selon la plage de mesure des échantillons
réels.
Pour l'élaboration d'une courbe d'étalonnage, effectuer au moins cinq déterminations avec différentes
quantités du même composé et en quantités telles que la courbe obtenue couvre la plage des teneurs en
azote des échantillons à analyser.
Si la prise d'essai contient plus de 200 mg d'azote, la courbe d'étalonnage est théoriquement non linéaire.
Dans cette section non linéaire, l'étalonnage peut néanmoins être réalisé en utilisant plusieurs segments de
taille réduite. Afin de garantir la fiabilité de la courbe sur ces segments, la quantité d'étalon utilisée doit être
ajoutée par paliers de 1 mg à 5 mg d'azote sur les segments.
L'étalonnage peut également être effectué à l'aide de solutions étalons aqueuses.
Vérifier l'étalonnage au moins trois fois au début d'une série d'analyses, puis tous les 15 à 25 échantillons, en
analysant soit l'un des étalons (voir 5.12), soit un échantillon de valeur connue. La valeur obtenue pour la
fraction massique d'azote ne doit différer de la valeur théorique que de 0,05 % au plus. Si ce n'est pas le cas,
vérifier à nouveau l'étalonnage après avoir vérifié les performances de l'appareil.
9.5 Détermination
L'appareil étant en marche et stabilisé, introduire la prise d'essai conformément aux instructions du fabricant.
Pendant l'analyse, les processus suivants se déroulent dans l'appareil (voir les Figures B.1, B.2 ou B.3).
La prise d'essai est soumise à une combustion quantitative dans des conditions normalisées, à une
température minimale de 850 °C, en fonction de l'appareil et du matériau en cours d'analyse.
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Les produits volatils issus de la décomposition (principalement azote moléculaire, oxydes d'azote, dioxyde de
carbone et eau) sont transportés par le gaz vecteur (voir 5.1) à travers l'appareil.
Les oxydes d'azote sont réduits en azote moléculaire et l'oxygène en excès est retenu sur le cuivre ou le
tungstène (5.7) dans la colonne de réduction.
L'eau est éliminée au moyen de tubes de déshydratation remplis de perchlorate de magnésium, de pentoxyde
de diphosphore ou d'un autre agent de déshydratation (voir 5.8). Si le dioxyde de carbone est utilisé comme
gaz vecteur (voir 5.1.1), il est éliminé après passage sur un matériau absorbant approprié, par exemple de
l'hydroxyde de sodium (5.11) sur un matériau de support approprié.
Les composés interférents (par exemple les gaz halogènes et les composés soufrés volatils) sont éliminés au
moyen de matériaux absorbants (5.3) ou de réactifs chimiques, par exemple de la laine d'argent (5.5) ou de
l'hydroxyde de sodium (5.11) sur un matériau de support approprié.
Le mélange gazeux résiduel, contenant l'azote et le gaz vecteur, est acheminé à travers un détecteur à
conductivité thermique.
9.6 Détection et intégration
Une cellule à conductivité thermique sensible, optimisée pour le gaz vecteur employé et pouvant être munie
d'un système de mise à zéro automatique entre les mesurages des prises d'essai individuelles, est utilisée
pour la détermination quantitative d'azote. Après amplification et conversion analogique/numérique du signal
fourni par le détecteur, les données obtenues sont traitées par un ordinateur périphérique.
10 Calcul et expression des résultats
10.1 Calcul
10.1.1 Teneur en azote
Les résultats indiquant la teneur en azote total, w , en fraction massique, exprimée en pourcentage, sont
N
généralement fournis par les sorties sur imprimante des appareils.
10.1.2 Teneur en protéines brutes
Le facteur de correction, F , est obtenu à l'aide de l'Équation (1):
c
100 − w
HO,1
2
F = (1)
c
100 − w
HO,2
2
où
w est la fraction massique d'eau, exprimée en pourcentage, avant broyage;
H O,1
2
w est la fraction massique d'eau, exprimée en pourcentage, après broyage.
H O,2
2
, en fraction massique, exprimée en pourcentage, est obtenue à l'aide de
La teneur en protéines brutes, w
p
l'Équation (2):
w = w F F (2)
p N c
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où
w est la teneur en azote, en fraction massique, exprimée en pourcentage, de l'échantillon à sa teneur
N
en eau naturelle;
F est le facteur de conversion généralement reconnu pour le produit analysé, égal à 5,7 pour le blé, le
sei
...