Para ilmuwan menggunakan metode Kjeldahl untuk menganalisis persentase nitrogen organik dalam suatu zat. Tingkat nitrogen kemudian dapat digunakan untuk menentukan jumlah protein. Nama lengkap metode ini adalah metode analisis nitrogen Kjeldahl — terkadang analisis protein digunakan sebagai pengganti analisis nitrogen, tetapi istilah tersebut merujuk pada metode yang sama.
Ahli kimia Johan Kjeldahl pertama kali mempresentasikan metodenya kepada Masyarakat Kimia Denmark pada tahun 1883. Dia menetapkan bahwa, karena nitrogen adalah elemen utama dalam protein, analisis nitrogen dapat digunakan untuk menentukan jumlah protein dalam suatu zat. Temuannya telah diperbaiki sejak saat itu, tetapi metode dasarnya tetap ada.
Metode Kjeldahl terdiri dari tiga langkah, yang biasa disebut digesti, distilasi, dan titrasi. Pencernaan memecah nitrogen menjadi amonia dan distilasi memisahkan amonia dari komponen lain. Jumlah amonia dihitung menggunakan titrasi, kemudian jumlah nitrogen dan protein dapat dihitung berdasarkan jumlah amonia.
Selama langkah pencernaan, sampel kecil zat yang akan dianalisis dicampur dengan asam sulfat, kalium sulfat, dan katalis yang mempercepat reaksi. Campuran ini dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi — hingga 750 ° F (sekitar 400 ° C) — selama sekitar satu jam, lalu didinginkan. Reaksi yang terjadi dalam campuran yang dipanaskan memecah molekul besar menjadi komponen yang lebih kecil, termasuk ion amonium.
Langkah distilasi mengubah ion amonium menjadi gas amonia dengan menambahkan natrium hidroksida ke dalam campuran. Kemudian suhu larutan dinaikkan, mengubah amonia menjadi gas yang mudah menguap yang naik dalam bentuk uap. Uap terperangkap dalam larutan, seperti asam klorida atau asam borat.
Amonia yang terperangkap dalam asam menetralkan sebagian asam, yang berarti menurunkan pH. Jumlah asam yang tersisa setelah netralisasi ini dititrasi dengan basa, seperti natrium hidroksida. Pewarna ditambahkan ke larutan asam dan amonia, yang berubah warna ketika pH berubah. Kemudian sejumlah kecil basa ditambahkan ke asam hanya sampai larutan berubah warna. Jumlah basa yang dibutuhkan untuk mencapai titik akhir ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah amonia dalam larutan aslinya.
Untuk menghitung jumlah nitrogen, seorang ilmuwan harus terlebih dahulu mengetahui jumlah mol asam dan basa yang ada dalam larutan akhir. Pengurangan mol basa dari mol asam menghasilkan mol amonia. Mol amonia dalam larutan akhir sama dengan mol nitrogen, jadi angka ini dikalikan dengan 14 — massa atom nitrogen — untuk menemukan gram nitrogen.
Persen nitrogen ditemukan dengan membagi gram nitrogen dengan gram total dalam sampel asli dan mengalikannya dengan 100. Persen protein metode Kjeldahl ditemukan dengan mengalikan persen nitrogen dengan faktor konversi. Faktor konversi ini biasanya 6.25, dengan pengecualian beberapa zat seperti gandum dan produk susu.