Johan Kjeldahl

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Johan Kjeldahl in seinem Labor; Reproduktion eines Bildes von Otto Haslund, 1896–1897

Johan Gustav Christoffer Thorsager Kjeldahl (* 16. August 1849 in Jægerspris, Insel Seeland; † 18. Juli 1900 in Tisvilde, Insel Seeland) war ein dänischer Chemiker. Er beschäftigte sich vor allem mit dem Zucker- und Eiweißstoffwechsel in Pflanzen sowie der Entwicklung und Verbesserung von chemischen Analyseverfahren, und wurde bekannt durch die Entwicklung der Kjeldahlschen Stickstoffbestimmung. Dabei handelt es sich um eine bis in die Gegenwart vor allem im Bereich der Lebensmittelchemie etablierte Methode zur Messung des Proteingehaltes organischer Proben, die bereits kurz nach ihrer Vorstellung eine praktisch universelle Verbreitung und Akzeptanz in der analytischen Chemie fand.

[Bearbeiten] Leben

Johan Kjeldahl

Johan Kjeldahl wurde 1849 als Sohn des Bezirksarztes und späteren Justizrates Jørgen Pedersen Kjeldahl (1805–1899) und dessen Frau Johanne Georgine geb. Lohmann (1810–1910) geboren. Er absolvierte bis 1867 das Staatsgymnasium in Roskilde und anschließend ein Studium an der Polytechnischen Lehranstalt (Polyteknisk Læreanstalt) in Kopenhagen, gegenwärtig Dänemarks Technische Universität, das er 1873 mit dem Staatsexamen als Kandidat der angewandten Naturwissenschaften abschloss. Anschließend arbeitete er zwei Jahre lang als Assistent im chemischen Labor der Landwirtschaftshochschule (Landbohøjskole) in Frederiksberg, bevor er im Mai 1875 an das im selben Jahr gegründete Carlsberg-Laboratorium wechselte, an dem er von Oktober 1876 bis zu seinem Tod die Abteilung für Chemie leitete. Hier beschäftigte er sich zunächst mit technischen Kontrolluntersuchungen im Rahmen der Bierherstellung, wandte sich jedoch später wissenschaftlichen Fragestellungen zu. Zu seinen Schülern zählte unter anderem der Botaniker und Physiologe Wilhelm Johannsen, der ab 1881 am Carlsberg-Laboratorium tätig war.

Kjeldahl wurde 1890 als Mitglied in die Königlich Dänische Akademie der Wissenschaften und 1892 in die norwegische Akademie der Wissenschaften in Christiania aufgenommen. Im selben Jahr wurde er außerdem Titularprofessor. Die Universität Kopenhagen verlieh ihm 1894 einen Ehrendoktortitel. Darüber hinaus erhielt er das Ritterkreuz des Dannebrog-Ordens (siehe Anmerkungen zur Literatur). Er war im Bezug auf seine eigene Forschung überaus kritisch und anspruchsvoll hinsichtlich der Überprüfung und Absicherung seiner Ergebnisse, was dazu führte, dass er insbesondere im späteren Verlauf seiner Karriere nur wenige Arbeiten veröffentlichte. Hinzu kam, dass er in den letzten Jahren seines Lebens gelegentlich unter Depressionen litt, die durch wiederholte Erholungskuren zu Unterbrechungen seiner Arbeit führten. Er blieb sein Leben lang unverheiratet und galt historischen Überlieferungen zufolge als scheu und bescheiden, sowie seinen Mitarbeitern gegenüber als freundlich und hilfsbereit. Im Juli 1900 kam er knapp einen Monat vor seinem 51. Geburtstag beim Baden in Tisvilde, einem beliebten Urlaubs- und Erholungsort an der dänischen Kattegatküste, ums Leben (siehe Anmerkungen zur Literatur). Sein Nachfolger am Carlsberg-Laboratorium wurde Søren Sørensen, der die chemische Abteilung bis 1938 leitete.

[Bearbeiten] Wissenschaftliches Wirken

Darstellung der Originalapparatur von Kjedahl für seine Methode zur Stickstoffbestimmung; Holzschnitt von Johan Frederik Rosenstand, veröffentlicht 1883

In seinen ersten Jahren am Carlsberg-Laboratorium beschäftigte sich Kjeldahl insbesondere mit der Analyse von Bier und Bierwürze sowie mit Untersuchungen zum Einfluss der Temperatur und anderer äußerer Faktoren auf die Aktivität zuckerbildender Enzyme. Er veröffentlichte hierzu in den Jahren 1878, 1879 und 1881 drei Abhandlungen in den Berichten des Laboratoriums (Meddelelser fra Carlsberglaboratoriet) und beschrieb darin unter anderem auch eine Verbesserung der zum Zuckernachweis genutzten Titration mit Fehlingscher Lösung. Seine anfangs vor allem anwendungsbezogenen Arbeiten zu Enzymen führten ihn darüber hinaus zu pflanzenphysiologischen Studien zum Stoffwechsel von Kohlenhydraten und zu Untersuchungen des damals als „Invertin“ bezeichneten Enzyms Invertase (auch Saccharase).

Bekannt wurde Kjeldahl insbesondere durch die 1883 von ihm vorgestellte Kjeldahlsche Stickstoffbestimmung, die er ab 1881 entwickelt hatte, um die Eiweißumbildung bei der Keimung von Pflanzensamen zu untersuchen und um im Rahmen des Brauprozesses den Eiweißgehalt von Getreide bestimmen zu können. Er präsentierte sie zunächst der Dänischen chemischen Gesellschaft im Rahmen eines Vortrages am 7. März 1883 und veröffentlichte sie im selben Jahr in der „Zeitschrift für Analytische Chemie“. Diese Methode ermöglicht über ihre ursprüngliche Anwendung hinaus in einer Vielzahl von Lebensmitteln, Umweltproben und anderem Untersuchungsmaterial tierischen oder pflanzlichen Ursprungs eine Bestimmung des Proteinanteils. Aufgrund ihrer breiten Anwendbarkeit, ihrer einfachen apparativen Durchführung sowie wegen ihrer hohen Präzision und Reproduzierbarkeit fand die Kjeldahlsche Stickstoffbestimmung innerhalb kürzester Zeit nahezu universelle Verbreitung, und ist bis in die Gegenwart der Referenzsstandard in der Lebensmittelanalytik zur Bestimmung des Eiweißgehaltes. Bereits kurz nach ihrer Einführung ermöglichte sie darüber hinaus auch die Bearbeitung von biochemischen Fragestellungen zum Proteinumsatz in Lebewesen, deren Untersuchung zuvor nicht oder nur mit deutlich aufwändigeren und langwierigeren Methoden möglich war. So konnten andere Wissenschaftler mit Hilfe von Kjeldahls Methode zeigen, dass physiologisch vorkommende Proteine praktisch keine Azo-, Nitro- und Nitrosogruppen enthalten. Grundlage dieses Nachweises war, dass der in diesen funktionellen Gruppen enthaltene Stickstoff im Gegensatz zum Stickstoff in den Aminogruppen von Eiweißen nicht direkt mit Schwefelsäure zu Ammoniumsulfat umgesetzt werden kann, dem ersten Schritt der Kjeldahlschen Stickstoffbestimmung, sondern vorher reduziert werden muss.

Der für die Durchführung der Methode von Kjeldahl konstruierte Glaskolben zum Aufschluss organischer Materialien ist als Kjeldahl-Kolben ebenfalls nach ihm benannt. Sein Name ist darüber hinaus im englischsprachigen Raum in der Form „to kjeldahl a sample“ beziehungsweise „the sample was kjeldahled“ als Verb zur Beschreibung der Behandlung einer Probe nach seiner Methode in den wissenschaftlichen Sprachgebrauch eingegangen. Kjeldahl selbst nutzte seine Methode nach ihrer Veröffentlichung nur gelegentlich und führte keine systematischen Studien zur Proteinchemie durch, sondern beschäftigte sich in den folgenden Jahren vor allem mit der Untersuchung der Hydrolyse von Stärke. Darüber hinaus beschrieb er den Einfluss von Sauerstoff als wichtige Fehlerquelle bei der Bestimmung von Zuckern durch Reduktion von Kupfersalzlösungen, und trug durch diese Arbeiten dazu bei, dass die zur damaligen Zeit bekannten Daten zu den reduzierenden Eigenschaften verschiedener Kohlenhydrate revidiert wurden. In weiteren Studien untersuchte er das optische Drehungsvermögen von Pflanzenproteinen und wies außerdem den Aminoalkohol Cholin als Bestandteil des Bieres nach.

[Bearbeiten] Werke (Auswahl)

• Untersuchungen über Kohlenhydrate in Gerste und Malz, mit besonderer Berücksichtigung des Vorkommens von Rohrzucker. In: Meddelelser fra Carlsberglaboratoriet. 1/1881. S. 339–379
• Neue Methode zur Bestimmung des Stickstoffs in organischen Körpern. In: Zeitschrift für Analytische Chemie. 22(1)/1883. S. 366–382
• Untersuchungen über das Verhalten der Zuckerarten Kupferlösungen gegenüber. In: Meddelelser fra Carlsberglaboratoriet. 4/1895. S. 1–62

[Bearbeiten] Literatur

Der Artikel basiert vollständig auf den im Folgenden genannten vier Quellen. Die biographischen Informationen beruhen dabei insbesondere auf einem anlässlich des 100-jährigen Jubiläums der Veröffentlichung seiner Methode erschienenen Rückblick von D. Thorburn Burns und wurden anhand der Einträge in zwei zeitgenössischen lexikalischen Werken (Nordisk familjebok und Dansk biografisk Lexikon) verifiziert. Die Angaben zu seinem wissenschaftlichen Wirken entstammen vor allem dem von Wilhelm Johannsen veröffentlichten Nachruf.

Als genaue Todesursache beim Baden in Tisvilde wird im Nachruf von Johannsen ein Herzinfarkt genannt, während im Rückblick von Burns ein Schlaganfall angegeben wird. Die Verleihung des Ritterkreuzes des Dannebrog-Ordens erfolgte dem Nachruf zufolge im Jahr 1892, gemäß dem Artikel von Burns hingegen 1898. Das Nordisk familjebok und das Dansk biografisk Lexikon enthalten zu beiden Aspekten keine näheren Informationen.

• Kjeldahl, Johan Gustav Christoffer Thorsager. Artikel in: Nordisk familjebok (schwedisch), 2. Aufl. (1904–1926), Bd. 14, S. 176 f.
• Kjeldahl, Johan Gustav Christoffer Thorsager. Artikel im: Dansk biografisk Lexikon (dänisch), 1. Aufl. (1887–1905), Bd. 9, S. 190 f.
• Wilhelm Johannsen: Johan Kjeldahl. Nachruf in: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Ausgabe 33(3)/1900. Deutsche chemische Gesellschaft, S. 3881–3888
• D. Thorburn Burns: Kjeldahl, the Man, the Method and the Carlsberg Laboratory. In: Analytical Proceedings. 21/1984. Royal Society of Chemistry, S. 210–214, ISSN 0144-557X

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