Tisztító és csapdázó technika

Kapcsolódó kifejezések:

  • Szilárd fázisú mikroextrakció
  • Illékony szerves vegyület
  • Benzol
  • Deszorpció
  • Vizet inni
  • Mikroextrakció
  • Illékony ügynök
  • Adszorbens
  • Lepárlás

Letöltés PDF formátumban

Erről az oldalról

Szilárdfázisú mikroextrakció alkalmazása élelmiszer- és illatelemzésben

Lucie Kudlejova, Sanja Risticevic, a szilárd fázisú mikroextrakció kézikönyve, 2012

9.2.2.4. IV. Esettanulmány: Három európai OEM-sajt illékony aromás profilja

Az SPME és a P&T technikákat összehasonlítottuk és teszteltük alkalmasságukat a nyers tejsajtokból származó sajtaroma-vegyületek kivonására Mallia et al. 30 Történelmük, hagyományaik és sokféleségük megőrzésének biztosítása érdekében, valamint a hagyományos ételek iránti növekvő igény miatt 147 európai sajtot az Európai Unió (EU) hatóságai védett eredetmegjelöléssel (OEM) láttak el. Az ebben a vizsgálatban részt vevő sajtok az OEM-ként megjelölt termékek közé tartoztak.

A célanalízisek SPME-jéhez 10 g finoman reszelt sajtot helyeztünk egy 20 ml-es fiolába. A mintavevő fiola előinkubálását 1 órán át folytattuk 45 ° C-on. 50/30 µm-es DVB/CAR/PDMS szálat (2 cm hosszúságú) helyezünk be, és 1 órán át a sajt fejének tesszük ki. Az illékony vegyületeket deszorbeáltuk a GC injektorba 10 percig 260 ° C-on. A P&T rendszert használó dinamikus HS extrakcióhoz 5 g reszelt mintát 5 percig előinkubáltunk, majd 15 percig (35 ° C, N2, 40 ml/perc) a szóróba helyeztük. A kívánt elemzéseket egy Tenax csapdában 36 ° C-on tartottuk, majd 4 percig 230 ° C-on deszorbeáltuk, a -125 ° C-on a kriofókuszáló egységbe, majd 1,5 percig 230 ° C-on deszorbeáltuk a GC-oszlopba. Párhuzamosan szerelt GC – qMS – lángionizációs detektor (FID), amely az áramlást 1: 1 arányban osztja fel, és GC – MS – O (szintén párhuzamos) elválasztó/detektáló rendszereket használtak. A célanaliták azonosítását spektrális egyeztetéssel hajtottuk végre a Wiley könyvtárral, LTPRI módszerrel.

Az összehasonlító vizsgálat eredményei hasonlóak voltak a korábban említett III. Esettanulmányhoz, 128, azaz az SPME hatékonyabbnak bizonyult a közepesen magas és magas forráspontú vegyületek extrakciójában, mint a P&T extrakció, amely jobban teljesített a erősen illékony alkatrészek. Az előző esettanulmányhoz hasonlóan ez a két extrakciós technika együttesen alkalmazható kiegészítő eredmények biztosítására.

Az egyes extrakciós technikákat külön-külön használó analitikai módszerek eredményeit az adatok statisztikai kiértékelésének vetettük alá, és a diszkrimináns elemzés az összes résztvevő mintát helyesen különböztette meg OEM-eredetük alapján. A (Svájcból származó) Gruyère sajtok elemzése magas koncentrációban eredményezett alkéneket, aldehideket, metil-ketonokat, bután-2,3-diont, telítetlen alkoholokat, elágazó láncú savakat és 2,6-dimetil-pirazint. A (Spanyolországból származó) manchego sajtok nagy koncentrációban tartalmaznak alkánokat, alkanolokat, prop-2-én-1-olot, propán-2-ont és bután-2-ont, valamint ezek megfelelő redukciós termékeit: propán-2-ol és bután-2 -ol, propil-észterek és aromás vegyületek. Az (Olaszországból származó) ragusano sajtok nagy koncentrációban tartalmaznak zsírsavakat, valamint etil- és butil-észtereket.

Zöld analitikai kémia

M. de la Guardia, S. Armenta, átfogó analitikai kémia, 2011

5.3.2.1 Öblítés és csapda

A dinamikus fejtér mintavételt először Teranishi és munkatársai írták le, akik nem adszorbert, hanem csak hűtött csapdát használtak az illékony analitok megtartására [86]. Az öblítés és csapdázás technikáját Zlatkis és munkatársai 1973-ban a Tenax - poli (2,6-difenil-p-fenilén-oxid) univerzális adszorbenseként - a dinamikus fejtér univerzális adszorbenseként kezdték alkalmazni. Bemutatták a purge-and-trap GC analízissel elért reprodukálhatóságot is.

Gáz kromatográfia

Dinamikus fejtér (öblítés és csapda)

A „headspace GC” kifejezést általában a statikus fejtér leírására használják (a fentiekben leírtak), de néha a dinamikus fejtérre vagy az úgynevezett „purge and trap” -re is utalnak.

Az öblítés és csapdázás technikájában (2.22. Ábra) inert gázt buborékoltatnak át a mintán, és az illékony analitokat adszorbens csapdába viszik [22–24]. Az adszorpciós anyag általában a Tenax ®, egy szintetikus polimer, amely nem reagál az analitokkal, de környezeti körülmények között hatékonyan megköti és kémiai módosítás nélkül felszabadítja magas hőmérsékleten; egyéb adszorpciós anyagok közé tartozik a szilikagél, az aktív szén és a szén molekulaszita. A csapdát felmelegítik, és az illékony anyagok felszabadulnak vagy deszorbeálódnak, és átkerülnek a gázkromatográfba. Végül a csapdát magasabb hőmérsékletre melegítik, mint amit a deszorpciós lépés során használtak a maradék analitok és nedvesség eltávolítására, és a rendszer készen áll az újabb mintavételre. Alkalmazás-specifikus csomagolt csapdák a különböző öblítő és csapdázó rendszerek számára kereskedelemben kaphatók.

sciencedirect

2.22. Ábra. Az ürítőgázt buborékoltatni kell egy illékony analitokat tartalmazó mintán keresztül, amelyek csapdázó anyagra irányulnak. A vázlat alján a gázáramot egy szeleppel (nem látható) megfordítjuk és a GC oszlopra irányítjuk. A csapdát felmelegítik és felszabadítják az analitokat.

Az öblítés és a csapdázás általában alacsonyabb kimutatási határokat tesz lehetővé, mint a statikus fejtér, mert az előbbi technikának elméletileg az összes analitot el kell távolítania a mátrixból, míg az utóbbi a gázfázis egyetlen alikvot részének eltávolítására korlátozódik. Sok fejtér-mintavevő új csapdázási képességével a két technika közötti észlelési határok közötti különbség csökken.

Az öblítő és csapdázó rendszerek több karbantartást igényelnek, mint a tértér rendszerek, és olyan problémáknak vannak kitéve, mint a minta habzása. Az Egyesült Államokban az ürítés és a csapdázás a szokásos módszer az illékony szerves vegyületek meghatározására a vízben [23], míg számos európai országban statikus fejet használnak erre az alkalmazásra. Az öblítés és csapdázás technikájának egyéb alkalmazásai közé tartoznak az aromák az élelmiszerekben [25,26] és a mérgező vegyületek a biológiai folyadékokban [27,28]. .

Kivonási technikák és alkalmazások: Étel és ital

4.02.2.3.1 Fejtér tisztítás és csapda

A tisztítási idő (és ezáltal a térfogat) mellett az üzemi hőmérsékletet is szabályozni kell. Általában a magasabb hőmérséklet magasabb csapadékban adszorbeált illékony vegyületek tartalmát teszi lehetővé, bár az alacsonyabb hőmérséklet (40–60 ° C) megbízhatóbb kivonatokat ad az eredeti mintához képest. Hőbomlást is figyelembe kell venni, ha magas hőmérsékletet alkalmaznak.

Az adszorbensként használt anyag (természet és részecskeméretek), valamint a cső hossza és átmérője, amelybe csomagolják, szintén befolyásolják a P&T folyamatot. A szilárd adszorbensek a leggyakrabban használt anyagok. 73 A szénalapú adszorbenseket használták elsőként, mivel nagy felületűek, következésképpen nagy adszorbeáló képességekkel rendelkeznek, 75 ugyanakkor egyszerre adszorbeálják a kémiai vegyületek széles skáláját, általában az alkoholos italok esetében. Ennek ellenére visszafordíthatatlan adszorpciókat eredményezhetnek, ami hatástalanná teszi a termikus deszorpció alkalmazását; A megfelelő oldószerrel végzett retroextrakciót azután kromatográfiás elemzésre kész extraktum előállítására használjuk. Következésképpen az extrakciós eljárás során műtermékek keletkezhetnek, és az oldószer nélküli módszer kezdeti előnye elvész. Másrészt az aktív szénnek nagy az affinitása a vízhez, ezért további szárítási lépésre van szükség az elemzés előtt.

A polimerek közül a Tenax sorozatot használják leginkább, különösen a 2,6-difenil-p-fenilént. 76

A porózus polimerek előnye, hogy csökkentett képességgel rendelkeznek a hidroxilezett vegyületek, például a víz és az alacsony molekulatömegű alkoholok, nevezetesen a metanol és az etanol 77 visszatartására, ami kényelmes alkoholos italok mintavételénél.

Kétféle módon lehet befogni a vegyületeket az analitikai rendszerbe: oldószeres extrakció és termikus deszorpció. Oldószeres extrakció alkalmazásakor az oldószer megválasztása ismét nagy szerepet játszik a csapdába esett vegyületek teljes extrakciójának biztosításában. Általában szén-diszulfidot használnak, mivel nagyon alacsony forráspontú és oldhatósági jellemzőkkel rendelkezik, amelyek elősegítik az analitok jó kivonását például aktív szénből. 78 Etil-étert alkalmaztak a 79-es Chromosorb-ból történő visszanyeréshez, és néha etil-éter/pentán 1: 1 térfogatarányú keverékét használták, mivel a pentán kizárja az adszorbeált víz extrakcióját a szorbensben. Sajnos ez a retró extrakciós lépés elősegíti a minta és az oldószercsúcs hígítását, így az eredmények a GC-elemzés során nagyon illékony vegyületeket rejthetnek. Az első probléma megoldására koncentrációt alkalmazunk inert gázárammal, de az illékonyabb vegyületek elveszhetnek. A második probléma megoldatlan, hacsak nem kerüljük el az oldószer használatát. Ez elvégezhető termikus deszorpciós egység alkalmazásával, azzal a feltétellel, hogy a vegyületek reverzibilisen szorbálódnak a szorbensben, és hogy a szorbens és a vegyületek hőstabilak. 80

A kriogén csapdákat P&T eljárások elvégzésére is használják. Itt kapilláris csövet vagy egy kis méretű oszlopot használnak, és nagyon alacsony hőmérsékletre engedik, általában folyékony nitrogénnel. A megtisztított vegyületek az oszlopon keringve kondenzálódnak, és így csapdába esnek. Optimalizált csapdázási idő után az oszlopot inert vivőgázzal öblítjük, és termikus deszorpcióval a csapdába esett vegyületeket analitikai oszlopba öblítjük és GC-vel elválasztjuk. Néha ezek a kriogén csapdák szilárd adszorbenssel együtt használhatók. 81.

Az alkoholtartalmú italok elemzésénél az etanol jelenléte a szorpciós extrakciós módszerek esetén a kötődési helyekért folytatott versengéshez vezet, így csökken a célvegyületekre adott válasz. A P&T technika lehetővé teszi ennek a problémának a megkerülését, mivel a mintadúsítás lehetséges, bár magas etanoltartalom jelenlétében, például borokban, erjesztett szőlőmustban vagy almaborban. 82,83 Egyes italok esetében a víz jelenléte is problémát jelenthet nemcsak az extrakciós eljárásoknál, de különösen a GC elemzésnél, ahol kerülni kell a víz bevezetését. Ez könnyen megoldható alacsony víz-affinitású szorbensek alkalmazásával, vagy bizonyos esetekben a mintacső ideiglenes tisztításával a felesleges nedvesség kiürítéséhez. 84 Habár körültekintő kvantitációs eljárásokat kell végrehajtani, a gőz elemzése óta alacsony LOD és LOQ érhető el a ppb tartományban. 84.

A közelmúltban publikált 43,85 vélemény alapján megállapítható, hogy a P&T technikákat nem használták széles körben mintakészítési módszerként az alkoholos italok illékony vegyületeihez. Úgy tűnik azonban, hogy a P&T technika kevésbé időigényes eljárás, elkerülve a labilis illékony anyagok elvesztését a könnyebb minta manipuláció miatt.

A P&T segítségével végzett dinamikus extrakciós eljárás nagyobb mennyiségű illékony vegyületet biztosít a statikus fejtér technikához képest. Ezenkívül az a mód, ahogyan a megtisztított gázt e folyamat során felhasználják, utánozhatja az emberi leheletet, és ezáltal potenciálisan olyan eredményeket adhat, amelyek korrelálhatók a szenzoros vizsgálatokkal. A módszer nem roncsoló, elkerüli az oldószerek alkalmazását, lehetővé teszi az illékony vegyületek természetes formában történő izolálását és minimális minta-előkészítést biztosít. Sajnos a minta a GC portba történő befecskendezés után teljesen elveszik, ha termikus adszorpciót alkalmazunk.