Využití SPE při stanovení chlorfenolů ve varní vodě a pivu.

St, 22.7.2020
| Originální článek z: Kvasný Průmysl
Práce popisuje metodu stanovení chlorfenolů ve varní vodě a pivu. Pro extrakci a zakoncentrování analytů pomocí extrakci na pevné fázi (SPE), následné derivatizaci proběhla analýza pomocí GC/ECD.
Pixabay/Heinz Hummel: Využití SPE při stanovení chlorfenolů ve varní vodě a pivu.

Pixabay/Heinz Hummel: Využití SPE při stanovení chlorfenolů ve varní vodě a pivu.

Práce popisuje metodu stanovení chlorfenolů ve varní vodě a pivu. Pro extrakci a zakoncentrování analytů byla využita technika extrakce na pevné fázi (SPE). Poté byly chlorfenoly derivatizovány anhydridem kyseliny octové a stanoveny na plynovém chromatografu s detektorem elektronového záchytu. V práci byly porovnány SPE kolonky LiChrolut EN (ethylvinylbenzen-divinylbenzen kopolymer s extrémně velkým specifickým povrchem) a LiChrolut RP-18. Kromě toho byl zkoumán vliv různého objemu elučního činidla na výtěžnost chlorfenolů. V práci jsou dále popsány pracovní charakteristiky optimalizované metody.

1 ÚVOD

Chlorované fenoly se svou povahou řadí mezi látky, které se značnou měrou podílejí na znečištění životního prostředí. Jejich hlavními zdroji jsou jednak ochranné prostředky užívané zejména v zemědělství (pesticidy, herbicidy, fungicidy), jednak odpadní produkty chemického, dřevařského a papírenského průmyslu. Chlorované fenoly se do životního prostředí mohou dostávat buď přímou aplikací insekticidů a fungicidů na bázi pentachloru, nebo jako degradační produkty vznikající metabolickým rozkladem chlorovaných pesticidů obsahujících ve své molekule substituované fenoly (chlorfenoxyalkanové kyseliny a nitrofenoly), odbouráváním herbicidů (diuron, chloroxuron na bázi močoviny) a přeměnou organofosfátů, chlorovaných benzenů a nitrobenzenů (1, 2, 3).

Tvorba chlorfenolů nastává i ve vodárnách a čisticích stanicích při úpravě vod chlorací. Aktivní chlor reaguje s přítomnými aromáty za vzniku sloučenin charakteristických intenzivní vůní a chutí již ve velmi nízkých koncentracích. Již v roce 1939 zaznamenal Faber (4) při dezinfekci vody chloraminem vznik těchto intenzivních vůní a chutí, Griffin (5) popsal reakce zodpovědné za tvorbu těchto sloučenin. Práce německých autorů (6) vysvětluje vznik 2,4,6-trichlorfenolu přes 2-chlorfenol a 2,4-dichlorfenol při chloraci fenolů chloraminem i ve vodném prostředí. Pentachlorfenol a oxidační produkty uvedených sloučenin zde prokázány nebyly.

Z hlediska pivovarského průmyslu je významné zjištění o sekundární tvorbě chlorfenolů během stáčení piva v důsledku předchozího použití sanitárních prostředků na bázi chloru. Přítomnost nízkých koncentrací 2,6-dichlorfenolu a 2-chlorfenolu se podařilo prokázat při použití kapilární plynové chromatografie ve spojení s hmotnostním detektorem (7). Rovněž práce (8), která se zabývá senzorickým hodnocením piva a sleduje více než 160 těkavých složek, připisuje chuť po zatuchlině nebo dezinfekci vyvíjejícím se chlorfenolům po stočení piva jako důsledek působení chloru v souvislosti s předchozí sterilizací.

S nárůstem výskytu a užívání fenolických sloučenin byl kladen důraz na jejich rychlou a spolehlivou identifikaci. K tomu se s výhodou používá chromatografických metod. Při stanovení chlorfenolů ve varní vodě a pivu je nutné analyty z matrice vyextrahovat a vzniklý extrakt přečistit od možných rušivých látek. K tomu se nejčastěji používaly postupy založené na extrakci v systému kapalina-kapalina. Ale dosahované výtěžnosti při použití extrakčních rozpouštědel jako hexan, diethylether nebo dichlormethan byly horší než 60 % (9).

Použití extrakce na pevné fázi (SPE) je rychlejší, bezpečnější a poskytuje lepší výtěžnosti než klasické techniky založené na extrakci kapalina-kapalina. Největší výhodou tohoto postupu je však eliminace velmi stabilní emulze (10). Díky tomu je možné výrazně zlepšit opakovatelnost výsledků. Pro extrakci chlorfenolů bylo popsáno použití mnoha různých druhů sorbentů naplněných v SPE kolonkách (11). Některé tyto způsoby přípravy vzorků byly popsány v souvislosti se stanovením chlorfenolů pomocí vysoce účinné kapalinové chromatografie (HPLC) (12). Jiné práce navrhují použití SPE postupu a následné derivatizace stanovovaných analytů ve spojení s plynovou chromatografií (13, 14). Derivatizace chlorovaných fenolů různými činidly se většinou používá při stanovení plynovou chromatografií. Ve srovnání s HPLC metodami jsou postupy využívající plynovou chromatografii citlivější, ale na druhé straně pracnější a časově náročnější (15, 16).

Práce popisuje metodu pro zakoncentrování a stanovení skupiny nejrozšířenějších chlorovaných fenolů ve varní vodě a v pivu. Byla provedena optimalizace podmínek při porovnání off-line zakoncentrování těchto sloučenin pomocí SPE kolonek s dvěma různými typy sorbentů a následné derivatizaci těchto látek. Po derivatizaci byly chlorfenoly stanoveny na plynovém chromatografu s detektorem elektronového záchytu.

2 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

2.1 Použité chemikálie, standardy

Methanol v kvalitě pro kapalinovou chromatografii, hexan v kvalitě SupraSolv, anhydrid kyseliny octové, SPE kolonky LiChrolut byly použity od fy Merck (Německo). Ultračistá voda (Milli-RO 5plus, Millipore, USA), helium v kvalitě 5.0, dusík v kvalitě ECD (Messer, ČR).

2,4-dichlorfenol (2,4-DCP), 2,6-dichlorfenol (2,6-DCP), 2,4,5-trichlorfenol (2,4,5-TCP), 2,4,6-trichlorfenol (2,4,6-TCP) a pentachlorfenol (PCP) byly zakoupeny od fy Supelco (USA).

2.2 Podmínky plynové chromatografie

Vlastní stanovení probíhalo na plynovém chromatografu Chrompack CP 9001 s detektorem elektronového záchytu. Plynový chromatograf byl opatřen automatickým dávkovačem vzorků Labio ASG 40. K separaci analytů byla použita 30 m dlouhá křemenná kapilární kolona DB-5 firmy J&W Scientific s vnitřním průměrem 0,32 mm a tloušťkou filmu 0,25 μm. Kolona byla temperována na teplotu 75 °C po dobu 0,5 min, poté následoval teplotní gradient 30 °C/min do teploty 120 °C a následně byla kolona vyhřívána rychlostí 10 °C/min do teploty 255 °C. Při této teplotě byla ponechána po dobu 2 min. K nástřiku byl použit split/splitless injektor v režimu splitless. Split ventil byl otevřen po uplynutí 0,5 min. Injektor byl vyhříván na teplotu 260 °C, detektor elektronového záchytu na teplotu 310 °C. Jako nosný plyn bylo využito helium v kvalitě 5.0, tlak na kolonu byl 55 kPa při teplotě 80 °C.

2.3 Příprava vzorků

Do 500 ml vzorku bylo přidáno 1,5 ml borátového pufru (pH 10,4). Poté bylo přidáno ke vzorku 0,5 ml anhydridu kyseliny octové a vzorek byl intenzivně protřepán.

SPE kolonky LiChrolut EN 200 mg/3ml a LiChrolut RP-18 200 mg/3ml byly těsně před použitím kondicionovány promytím 2 ml methanolu a 3 ml borátového pufru. Poté byl vzorek za pomoci vakua protlačen skrze lože sorbentu. Z SPE kolonky byly analyty eluovány pomocí hexanu. Hexanový extrakt byl promyt 0,1 M hydrogenfosforečnanem sodným.

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

K optimalizaci postupu vyextrahování a zakoncentrování chlorovaných fenolů ze vzorku byla zkoumána závislost výtěžnosti stanovovaných analytů na použitém objemu elučního rozpouštědla a také vliv pH vzorku.

Z tab. 1 je patrné, že podle očekávání se vzrůstajícím množstvím elučního rozpouštědla stoupá výtěžnost 2,4-dichlorfenolu, 2,4,5-trichlorfenolu a pentachlorfenolu. Již při použití 2 ml hexanu bylo pro všechny látky dosaženo výtěžnosti alespoň 97 %.

Tab. 1 Závislost výtěžnosti extrakce vybraných chlorovaných fenolů na objemu eluentu

K tomu, aby se dosáhlo maximální účinnosti zadržení analytů sorbentem, je nutné upravit pH vzorku. Přídavek 1,5 ml borátového pufru o pH 10,4 k 500 ml vzorku způsobil, že výsledná hodnota pH vzorku se pohybovala v rozmezí hodnot 8,7-9,0. Přidáním 0,5 ml anhydridu kyseliny octové došlo k poklesu pH na hodnoty v rozsahu 4,6-4,9. Toto rozmezí hodnot pH se prokázalo jako optimální (data nejsou ukázána).

Porovnání dvou typů SPE sorbentů – LiChrolut EN 200 mg/3ml a LiChrolut RP-18 200 mg/3ml – bylo provedeno na základě srovnání výtěžnosti obou druhů SPE kolonek. Výsledky jsou shrnuty v tab. 2. Kolonky naplněné sorbentem LiChrolut EN poskytují pro všechny stanovované chorfenoly lepší výsledky, a proto byl tento typ kolonek použit pro zjištění pracovních charakteristik metody.

Tab. 2 Porovnání výtěžností chlorovaných fenolů při jejich extrakci na kolonkách LiChrolut EN a LiChrolut RP-18

Mez detekce byla získána jako trojnásobek poměru signál/šum (3xS/N), mez stanovení byla určena jako desetinásobek tohoto poměru (10xS/N). Výsledky jsou shrnuty v tab. 3.

Tab. 3 Mez detekce a mez stanovení

4 ZÁVĚR

Bylo dokázáno, že chlorované fenoly je možné stanovit v jednotkách ng/l (trichlorfenoly a pentachlorfenol) nebo desítkách ng/l (dichlorfenoly) po jejich derivatizaci anhydridem kyseliny octové a následné extrakci a zkoncentrování pomocí SPE techniky na kolonkách naplněných sorbentem LiChrolut EN s použitím plynové chromatografie s detektorem elektronového záchytu.

Tento postup je rychlý, jednoduchý, levný a nedochází při něm k tvorbě nepříjemných emulzí, proto je vhodný pro rutinní analýzy chlorovaných fenolů.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Analysis of Flavor Compounds in Beer using the Integrated Agilent 8697 Headspace Sampler with the Agilent 8890 GC System

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC, HeadSpace
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Effectiveness of Dedicated High Durability Column for Use with Py-Screener™ Ver. 2

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC/MSD, Pyrolýza, GC/SQ
Výrobce
Shimadzu, Frontier Lab
Zaměření
Materiálová analýza

Nutmeg Essential Oil: Sensory Directed Analysis of GC-MS Data via Olfactory Detection

Aplikace
| 2021 | LECO
Instrumentace
GC, GC/MSD, GC/TOF
Výrobce
GL Sciences, LECO
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Průvodce řešením problémů v plynové chromatografii - Shimadzu GC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Full Scan Quantitative Analysis of Semivolatile Organic Compounds

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Stanovení mastných kyselin v pivu rychlou, rutinní metodou

Tato práce popisuje stanovení mastných kyselin založené na technice extrakce na pevné fázi (SPE), rychlejší plynové chromatografie s kolonou o ID 0,18 mm a detekci pomocí plamenoionizačního detektoru (FID).
Vědecký článek | Akademie

Využití SPE a SPME při analýze piva

Vzhledem k široké nabídce různých sorbentů pro SPE a fází pro SPME bylo na příkladu stanovení mastných kyselin v pivu provedeno porovnání 11 SPE kolonek a dále pak porovnání 3 typů SPME vláken.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení některých vedlejších produktů dezinfekce ve varní vodě a v pivu

Při výrobě piva je nutné věnovat náležitou pozornost dezinfekci technologického zařízení. Tato práce popisuje analýzu vedlejších produktů dezinfekce od SPE až po finální analýzu po methylaci pomocí GC-ECD.
Vědecký článek | Potraviny

Monitoring reziduí fungicidů používaných v ochraně sladovnického ječmene

Vzhledem k nárůstu rozsahu použití strobilurinů v ochraně ječmene a chmele bylo nezbytné zavést sledování jejich reziduí v surovině, meziproduktech i finálním produktu.
 

Mohlo by Vás zajímat

Analysis of Flavor Compounds in Beer using the Integrated Agilent 8697 Headspace Sampler with the Agilent 8890 GC System

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC, HeadSpace
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Effectiveness of Dedicated High Durability Column for Use with Py-Screener™ Ver. 2

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC/MSD, Pyrolýza, GC/SQ
Výrobce
Shimadzu, Frontier Lab
Zaměření
Materiálová analýza

Nutmeg Essential Oil: Sensory Directed Analysis of GC-MS Data via Olfactory Detection

Aplikace
| 2021 | LECO
Instrumentace
GC, GC/MSD, GC/TOF
Výrobce
GL Sciences, LECO
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Průvodce řešením problémů v plynové chromatografii - Shimadzu GC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Full Scan Quantitative Analysis of Semivolatile Organic Compounds

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Stanovení mastných kyselin v pivu rychlou, rutinní metodou

Tato práce popisuje stanovení mastných kyselin založené na technice extrakce na pevné fázi (SPE), rychlejší plynové chromatografie s kolonou o ID 0,18 mm a detekci pomocí plamenoionizačního detektoru (FID).
Vědecký článek | Akademie

Využití SPE a SPME při analýze piva

Vzhledem k široké nabídce různých sorbentů pro SPE a fází pro SPME bylo na příkladu stanovení mastných kyselin v pivu provedeno porovnání 11 SPE kolonek a dále pak porovnání 3 typů SPME vláken.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení některých vedlejších produktů dezinfekce ve varní vodě a v pivu

Při výrobě piva je nutné věnovat náležitou pozornost dezinfekci technologického zařízení. Tato práce popisuje analýzu vedlejších produktů dezinfekce od SPE až po finální analýzu po methylaci pomocí GC-ECD.
Vědecký článek | Potraviny

Monitoring reziduí fungicidů používaných v ochraně sladovnického ječmene

Vzhledem k nárůstu rozsahu použití strobilurinů v ochraně ječmene a chmele bylo nezbytné zavést sledování jejich reziduí v surovině, meziproduktech i finálním produktu.
 

Mohlo by Vás zajímat

Analysis of Flavor Compounds in Beer using the Integrated Agilent 8697 Headspace Sampler with the Agilent 8890 GC System

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC, HeadSpace
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Effectiveness of Dedicated High Durability Column for Use with Py-Screener™ Ver. 2

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC/MSD, Pyrolýza, GC/SQ
Výrobce
Shimadzu, Frontier Lab
Zaměření
Materiálová analýza

Nutmeg Essential Oil: Sensory Directed Analysis of GC-MS Data via Olfactory Detection

Aplikace
| 2021 | LECO
Instrumentace
GC, GC/MSD, GC/TOF
Výrobce
GL Sciences, LECO
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Průvodce řešením problémů v plynové chromatografii - Shimadzu GC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Full Scan Quantitative Analysis of Semivolatile Organic Compounds

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Stanovení mastných kyselin v pivu rychlou, rutinní metodou

Tato práce popisuje stanovení mastných kyselin založené na technice extrakce na pevné fázi (SPE), rychlejší plynové chromatografie s kolonou o ID 0,18 mm a detekci pomocí plamenoionizačního detektoru (FID).
Vědecký článek | Akademie

Využití SPE a SPME při analýze piva

Vzhledem k široké nabídce různých sorbentů pro SPE a fází pro SPME bylo na příkladu stanovení mastných kyselin v pivu provedeno porovnání 11 SPE kolonek a dále pak porovnání 3 typů SPME vláken.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení některých vedlejších produktů dezinfekce ve varní vodě a v pivu

Při výrobě piva je nutné věnovat náležitou pozornost dezinfekci technologického zařízení. Tato práce popisuje analýzu vedlejších produktů dezinfekce od SPE až po finální analýzu po methylaci pomocí GC-ECD.
Vědecký článek | Potraviny

Monitoring reziduí fungicidů používaných v ochraně sladovnického ječmene

Vzhledem k nárůstu rozsahu použití strobilurinů v ochraně ječmene a chmele bylo nezbytné zavést sledování jejich reziduí v surovině, meziproduktech i finálním produktu.
 

Mohlo by Vás zajímat

Analysis of Flavor Compounds in Beer using the Integrated Agilent 8697 Headspace Sampler with the Agilent 8890 GC System

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC, HeadSpace
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Evaluation of Effectiveness of Dedicated High Durability Column for Use with Py-Screener™ Ver. 2

Aplikace
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC/MSD, Pyrolýza, GC/SQ
Výrobce
Shimadzu, Frontier Lab
Zaměření
Materiálová analýza

Nutmeg Essential Oil: Sensory Directed Analysis of GC-MS Data via Olfactory Detection

Aplikace
| 2021 | LECO
Instrumentace
GC, GC/MSD, GC/TOF
Výrobce
GL Sciences, LECO
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Průvodce řešením problémů v plynové chromatografii - Shimadzu GC Troubleshooting

Příručky
| 2021 | Shimadzu
Instrumentace
GC
Výrobce
Shimadzu
Zaměření
---

Full Scan Quantitative Analysis of Semivolatile Organic Compounds

Aplikace
| 2021 | Agilent Technologies
Instrumentace
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Stanovení mastných kyselin v pivu rychlou, rutinní metodou

Tato práce popisuje stanovení mastných kyselin založené na technice extrakce na pevné fázi (SPE), rychlejší plynové chromatografie s kolonou o ID 0,18 mm a detekci pomocí plamenoionizačního detektoru (FID).
Vědecký článek | Akademie

Využití SPE a SPME při analýze piva

Vzhledem k široké nabídce různých sorbentů pro SPE a fází pro SPME bylo na příkladu stanovení mastných kyselin v pivu provedeno porovnání 11 SPE kolonek a dále pak porovnání 3 typů SPME vláken.
Vědecký článek | Potraviny

Stanovení některých vedlejších produktů dezinfekce ve varní vodě a v pivu

Při výrobě piva je nutné věnovat náležitou pozornost dezinfekci technologického zařízení. Tato práce popisuje analýzu vedlejších produktů dezinfekce od SPE až po finální analýzu po methylaci pomocí GC-ECD.
Vědecký článek | Potraviny

Monitoring reziduí fungicidů používaných v ochraně sladovnického ječmene

Vzhledem k nárůstu rozsahu použití strobilurinů v ochraně ječmene a chmele bylo nezbytné zavést sledování jejich reziduí v surovině, meziproduktech i finálním produktu.
Další projekty
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití

LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena.