Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.
St, 29.7.2020
| Originální článek z: Kvasný Průmysl
Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), porovnání s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a analýzy na plynovém chromatografu vybaveném ECD detektorem.

Pixabay/Pexels: Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.

Sledování obsahu vicinálních diketonů - 2,3-butandionu (diacetylu) a 2,3-pentandionu - v pivu je důležité, neboť při překročení prahové koncentrace vnímání dochází k nepříjemnému ovlivnění senzorických vlastností piva označovanému jako máselné aroma. Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), moderního postupu používaného při přípravě vzorků, pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Pracovní charakteristiky této metody byly porovnány s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME). Vlastní selektivní stanovení diacetylu a pentandionu bylo provedeno na plynovém chromatografu vybaveném detektorem elektronového záchytu.

1 ÚVOD

Vicinální diketony – 2,3-butandion (diacetyl) a 2,3-pentandion – patří k důležitým skupinám senzorických aktivních látek v pivu (1). Prahová koncentrace smyslového vnímání diacetylu se udává mezi 0,05-0,10 mg/l (2, 3, 4, 5). Po překročení této koncentrace dochází k nežádoucím změnám aroma piva, které bývá označováno jako máselné, po tvarohu nebo po syrovátce (6). 2,3-Pentandion je podobný diacetylu, ale jeho prahová koncentrace je vyšší, okolo 1,0 mg/l, a po překročení tohoto množství má za následek medové aroma (2).

Ke vzniku těchto látek dochází spolu s mnoha dalšími senzorickými látkami při kvašení mladiny. Vznik a redukce vicinálních diketonů probíhá v několika fázích. Nejprve dochází k syntéze α- acetohydroxykyselin, dále pak jejich oxidativní dekarboxylací vznikají vicinální diketony a následuje jejich redukce (7, 8).

Ke stanovení vicinálních diketonů bylo vyvinuto mnoho různých metod. Velmi rozšířené jsou spektrofotometrické metody po destilaci s vodní párou. Nejrozšířenější spektrofotometrická metoda je založena na postupu Gjertsena a kol. a jeho dalších modifikacích (9, 10, 11).

Slabinou těchto destilačně-spektrofotometrických metod je nemožnost stanovit diacetyl a pentandion samostatně. Navíc během destilace může docházet k přeměně prekurzorů diacetylu na diacetyl nebo mohou vznikat vicinální diketony při zahřátí i jinou cestou jako výsledek Maillardových reakcí (12, 13). V důsledku toho se stanovené množství diacetylu může lišit od skutečně přítomného volného diacetylu.

Tyto nedostatky se snaží řešit chromatografické metody. Jejich hlavní výhodou je, že umožňují stanovit jak diacetyl, tak pentandion. To je významné z technologického hlediska, neboť tím lze zjistit, zda přítomný diacetyl v pivu vznikl přirozenou cestou nebo kontaminací laktobacily či pediokoky. Pokud vznikl přirozenou cestou, je totiž doprovázen pentandionem (14).

Některé postupy využívají vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). K přímému stanovení diacetylu použil Montville a kol. iontově výměnnou HPLC s UV detekcí (15). Jiné postupy jsou založeny na HPLC s obrácenou fází (RP-HPLC) a fosforescenční detekcí (16), nebo používají derivatizaci s 2,4-dinitrofenylhydrazinem (DNPH) a následnou analýzu pomocí RP-HPLC s UV detekcí (17). K derivatizaci byl také použit o-fenylendiamin (OPD) (18) nebo totéž derivatizační činidlo bylo použito po zpracování vzorku extrakcí na pevné fázi (SPE) (19). Další metody využívají RP-HPLC s fluorescenčním detektorem a derivatizujícím činidlem jsou 1,2-diamino-4,5-methyldioxybenzen (20) a 2,3-diaminonaftalen (DAN) (21, 22).

Jiný přístup spočívá v derivatizaci vicinálních diketonů pomocí 1,2-diaminobenzenu a následné extrakci vzniklých chinoxalinů pomocí extrakce na pevné fázi. K vlastnímu stanovení analytů byla použita technika plynové chromatografie ve spojení s hmotnostním detektorem (23, 24).

Plynová chromatografie se pro stanovení vicinálních diketonů používá nejčastěji ve spojení s headspace technikou. Tento postup se totiž vyznačuje velmi nenáročnou a rychlou přípravou vzorku, byť přitom dochází k mírnému zahřátí vzorku (většinou na teplotu okolo 40 °C).K detekci se většinou používá detektor elektronového záchytu (ECD) (12, 25, 26, 27). Byl však použit i plamenoionizační detektor (FID) (28). Nesrovnatelnou výhodou ECD ve srovnání s FID je podstatně vyšší citlivost (až o dva řády) a také větší selektivita, díky čemuž se eliminuje možnost ovlivnění výsledků přítomností interferujících látek. Optimalizací podmínek klasické headspace techniky a plynověchromatografické analýzy se zabýval Čulík a kol. (29).

Vývoj moderních analytických metod včetně postupů pro přípravu vzorků se nyní orientuje na miniaturizaci. Typickým příkladem je dnes již klasická technika – mikroextrakce na pevné fázi (SPME) – navržená již v prvé polovině devadesátých let minulého století Janusem Pawliszinem (30). Tento postup je vhodnou a ekonomickou variantou ke klasické headspace technice. Vývojem a optimalizací metody SPME pro stanovení vicinálních diketonů v pivu se zabývaly práce Horáka a kol. (31, 32).

Jiným příkladem vývoje mikroextračních metod je extrakce na míchací tyčince (SBSE).Tuto techniku vyvíjel Baltussen a kol. (33).Tento postup je založen na stejných principech jako mikroextrakce na pevné fázi, ale tím, že je použito podstatně větší množství polydimethylsiloxanové fáze (50–300 μl), dochází k výrazně většímu obohacení organických sloučenin z extrahované matrice a v důsledku toho vzrůstá citlivost 100 až 1000krát. Další výhoda SBSE postupu spočívá v tom, že se jedná o magnetickou tyčinku zatavenou do skla, které je po deaktivaci pokryto polydimethylsiloxanovou fází, a tudíž celá extrakční tyčinka je mnohem méně náchylná k mechanickému poškození ve srovnání s křehkým křemenným vláknem použitým u SPME. Na druhou stranu SPME vlákna jsou k dispozici v bohaté nabídce různých druhů pokrytí a jejich kombinací (polydimethylsiloxan, polyakrylát, Carbowax, polydimethysiloxan/divinylbenzen, polydimethylsiloxan/Carboxen, divinylbenzen/Carboxen/polydimethylsiloxan, Carbowax/polyethylenglykol, Carbopack-Z/metal) a také s různou tloušťkou nanesené extrakční fáze, což umožňuje selektivní a zároveň vysoce citlivé stanovení široké škály různých analytů. Naproti tomu SBSE dodávaná firmou Gerstel pod názvem Twister je dostupná pouze s polydimethylsiloxanovou fází. Odlišné jsou velikosti Twisteru a množství nanesené fáze – délka 10 mm s tloušťkou fáze 0,5 mm nebo 1,0 mm, dále v délce 40 mm opět s tloušťkou fáze buď 0,5 mm nebo 1,0 mm. Ve všech případech je vnější průměr míchací tyčinky 3,2 mm. Twister o délce 10 mm se obvykle používá pro extrakci z objemu 1–50 ml, o délce 40 mm pro extrakci z objemů 100–250 ml (34).

Vzhledem k vysokému zakoncentrování analytů na Twisteru je možné kromě tepelné desorpce analytů využít i zpětnou extrakci sledovaných látek z polydimethylsiloxanové fáze Twisteru do malého množství organického rozpouštědla. Sníží se tím sice citlivost stanovení, ale pokud se sledované látky nevyskytují ve stopových koncentracích, lze je určit s dostatečnou přesností. Navíc při tomto způsobu není zapotřebí vysoké investice do termálního desorbéru. Tento přístup byl s úspěchem použit při stanovení některých senzoricky aktivních látek, jako jsou estery nebo nižší mastné kyseliny v pivu metodou plynové chromatografie (35, 36) nebo hořkých kyselin v pivu metodou vysokotlaké kapalinové chromatografie (37).

Cílem této práce bylo otestovat možnost využití extrakce na míchací tyčince pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Po extrakci byly látky následovně zpětně extrahovány z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla a analyzovány na plynovém chromatografu s detektorem elektronového záchytu. Pracovní charakteristiky tohoto postupu byly porovnány s parametry techniky SPME.

2 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

2.1 Použité chemikálie, standardy

Ethanol, chlorid sodný – Lach-Ner, s. r. o., ČR; hexan – Merck, Německo; helium v kvalitě 5,0, dusík v kvalitě ECD – Messer, ČR; ultračistá voda – Milli-RO 5plus firmy Millipore, USA.

Diacetyl (2,3-butandion), 2,3-pentandion, 2,3-hexandion – Merck, Německo.

2.2 Materiál a přístroje

Držák SMPE vlákna, vlákno 65 μm Carbowax/divinylbenzen – Supelco, USA; Twister o délce 10 mm, vnějším průměru 3,2 mm a tloušťce polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm – Gerstel, Německo; 20 ml headspace vialky, 2 ml šroubovací vialky, 350 μl skleněné inserty, PTFE silikonová septa, víčka, uzavírací a otevírací kleště – CRS, USA; magnetické míchadlo – MLW RH3, Polsko; pinzeta – Chirana, ČR; plynový chromatograf CP 9001 – Chrompack, Holandsko; automatický dávkovač vzorků ASG 40 – Labio, ČR; plynový chromatograf HRGC 5300 Mega series – Carlo Erba, Itálie.

2.3 Příprava vzorku

Všechny pokusy vedoucí k optimalizaci podmínek stanovení a pro proměření kalibračních křivek byly prováděny na modelovém roztoku 5% obj. ethanolu ve vodě. Validační parametry byly měřeny na reálných vzorcích piv z maloobchodní sítě. Vzorky piv byly přechovávány v chladničce při teplotě 4 °C až do doby analýzy.

2.3.1 SBSE metoda

Před první aplikací a každým dalším použitím byl Twister kondicionován po dobu 1 h při teplotě 300 °C v atmosféře helia při průtoku 50 ml/min. Po vychladnutí na laboratorní teplotu byl Twister připraven pro další extrakci.

Do 20 ml headspace vialky bylo napipetováno 10 ml vzorku obohaceného přídavkem 2,3-hexandionu jako vnitřního standardu o výsledné koncentraci 40 μg/l. Poté byl do vzorku vložen Twister. Vialka byla uzavřena septem krytým hliníkovou fólií a umístěna na magnetické míchadlo, kde byl vzorek míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce byl Twister opatrně pinzetou vyjmut, krátce opláchnut redestilovanou vodou a osušen. Pro zpětnou extrakci analytů z polydimethylsiloxanové fáze byl Twister vložen do 350 μl skleněného insertu s 200 μl hexanu. Tento insert byl umístěn do šroubovací vialky o objemu 2 ml a na magnetickém míchadle míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce z Twisteru byly 2 μl eluátu nastříknuty na kapilární kolonu plynového chromatografu.

2.3.2 SPME metoda

Použití SPME metody bylo založeno na postupu popsaném v práci Horáka a kol. (32).

Před prvním použitím se SPME vlákno ponechalo kondicionovat v nástřikovém prostoru chromatografu při teplotě 250 °C přes noc. Extrakce na vlákno byla prováděna z headspace prostoru nad 3 ml vzorku ve skleněné vialce o objemu 10 ml uzavřené teflonovým septem opatřeným hliníkovou fólií. Vzorek byl obohacen interním standardem (2,3-hexandion) o výsledné koncentraci 40 μg/l. Ke zvýšení účinnosti extrakce bylo použito vysolení pomocí 1,5 g chloridu sodného. Před vsunutím vlákna byla vialka po dobu 10 s intenzivně protřepána v ruce. Vlastní SPME extrakce probíhala po dobu 30 min za laboratorní teploty bez míchání. Ihned po skončení extrakce byly analyty extrahované na SPME vlákně analyzovány plynovou chromatografií prostřednictvím jejich termální desorpce v injektoru plynového chromatografu.

2.4 Podmínky plynové chromatografie

Stanovení vicinálních diketonů při použítí metody SBSE probíhalo na plynovém chromatografu Chrompack CP 9001, který byl opatřen automatickým dávkovačem vzorků Labio ASG 40. K separaci analytů byla použita 60 m dlouhá křemenná kapilární kolona J&W Scientific DB 624 s vnitřním průměrem 0,32 mm a tloušťkou filmu 1,8 μm. Kolona byla temperována na teplotu 75 °C po dobu 10 min, poté následoval teplotní gradient 5 °C/min do teploty 120 °C. Při této teplotě kolona zůstala po dobu 1 min. K nástřiku byl použit split-splitless injektor v režimu splitless. Split ventil byl otevřen po uplynutí 0,35 min. Injektor byl vyhříván na teplotu 220 °C, teplota detektoru elektronového záchytu byla optimalizována s ohledem na maximální citlivost při současné minimalizaci znečištění sběrné elektrody detektoru. Jako nosný plyn bylo použito helium v kvalitě 5,0, tlak na kolonu byl 150 kPa při teplotě 75 °C. Dusík v kvalitě ECD byl použit jako makeup plyn k oplachu ECD.

Při použití metody SPME bylo použito plynového chromatografu Carlo Erba HRGC 5300 Mega series. Použitá kolona, teplotní program a teploty injektoru a detektoru byly stejné jako v případě výše popsaného stanovení po extrakci SBSE. Pouze v nástřikovém prostoru injektoru byl použit vstupní liner s vnitřním průměrem pouze 1 mm. SPME vlákno bylo ponecháno v injektoru po dobu 5 min, aby došlo k jeho kondicionaci pro další stanovení.

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

3.1 Optimalizace teploty detektoru elektronového záchytu

Je známo, že diony poskytují dobrou odezvu na detektoru elektronového záchytu. Velikost signálu je však silně závislá na teplotě detektoru, přičemž citlivost se výrazně zvyšuje s klesající teplotou (38). Z tohoto důvodu byla proměřena závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě ECD (obr. 1). Celková odezva vicinálních diketonů při teplotě 180 °C dosahovala sice jen 74 % velikosti odezvy získané při teplotě detektoru 150 °C, ale na druhé straně se snižující se teplotou detektoru významně stoupá možnost jeho kontaminace a tedy nutnost častého čištění sběrné elektrody. Proto ve všech pokusech byl detektor ECD vyhříván na teplotu 180 °C.

Obr. 1 Závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě detektoru ECD

3.2 Optimalizace metody SBSE

Posunutí fázové rovnováhy lze docílit přídavkem solí anorganických kyselin. Z tohoto důvodu byl testován vliv přídavku chloridu sodného na extrakci vicinálních diketonů, a to při přídavku 0–4 g soli k 10 ml vzorku. Z obr. 2 je patrné, že s rostoucí koncentrací soli se zvyšuje odezva vicinálních diketonů. Odezva diacetylu při přídavku 1,0, 2,0 a 4,0 g soli je 1,69, 3,45 a 3,40krát větší než odezva bez přídavku soli. Pro 2,3-pentandion je za stejných podmínek odezva 1,49, 4,62 a 7,66krát vyšší než odezva bez přídavku soli.

Obr. 2 Vliv přídavku soli (NaCl) na celkovou velikost odezvy vicinálních diketonů

Přidání 4 g soli ve srovnání s přídavkem 2 g má za důsledek zvýšení celkové odezvy vicinálních diketonů jen o okolo 2 %. Při množství okolo 2 g chloridu sodného tedy zřejmě dochází k saturaci vysolovacího efektu.

Relativní směrodatná odchylka poměru odezvy diacetylu k odezvě vnitřního standardu dosahuje hodnoty 14 %. Pro 2,3-pentandion tato veličina nabývá hodnoty 11 %. Z toho vyplývá, že pro poměr odezev sledovaných látek k odezvě vnitřního standardu nemá uplatnění vysolovacího efektu význam.V dalších zkouškách bylo použito navážky 2 g NaCl.

Dále byla testována závislost odezvy vicinálních diketonů na době extrakce. Výsledky jsou patrné z obr. 3. Při extrakci po dobu 40 min se celková odezva všech sledovaných látek zvýšila jen o 4 % ve srovnání s dobou extrakce 20 min. Naproti tomu celková odezva po 20 min extrakce vzrostla o 53 % v porovnání s extrakční dobou 10 min. Pro další experimenty byla zvolena extrakční doba 20 min.

Obr. 3 Vliv délky extrakce Twister míchací tyčinkou na celkovou odezvu vicinálních diketonů

Vliv různé doby zpětné extrakce látek absorbovaných Twisterem do rozpouštědla na velikost celkové odezvy sledovaných látek ukazuje obr. 4. Zpětná extrakce látek je zřejmě úplná již po 20 min. Po 20 min reextrakce totiž odezvy vzrostly o 20 % ve srovnání s velikostí odezvy po 10 min zpětné extrakce. Naproti tomu pokud se reextrakční doba prodloužila z 20 min na 40 min, velikost ploch analyzovaných látek se zvětšila o necelé 2 %. Proto v dalších pokusech byla prováděna zpětná extrakce po dobu 20 min.

Obr. 4 Vliv různé délky zpětné extrakce Twisteru na celkovou odezvu vicinálních diketonů

3.3 Validace metody

Pracovní charakteristiky optimalizované SBSE metody jsou uvedeny v tab. 1 až 3 společně s parametry SPME postupu.

Pro vicinální diketony byly proměřeny pětibodové kalibrační křivky v koncentračním rozsahu 0,100 mg/l až 0,400 mg/l pro diacetyl a 0,010 mg/l až 0,400 mg/l pro 2,3-pentandion v 5% obj. roztoku ethanolu. Lepší shody bylo dosaženo proložením jednotlivých kalibračních bodů kvadratickou křivkou namísto lineární regrese. Korelační koeficienty při lineární regresi byly lepší než 0,996, při kvadratické lepší než 0,997. Z porovnání hodnot korelačních koeficientů techniky SBSE a SPME (tab. 1) vyplývá, že mezi metodami není rozdílu, avšak diacetyl není možné metodou SBSE měřit v nižších koncentracích (< 0,100 mg/l).

Tab. 1 Typ regrese a korelační koeficienty pro kalibraci vicinálních diketonů při použití metody SBSE a SPME

Opakovatelnost metody byla zjištěna opakovanou sorpční extrakcí na míchací tyčince jednoho a téhož vzorku piva pětkrát během jednoho dne. Poté byl tentýž vzorek piva obohacen přídavkem vicinálních diketonů (0,150 mg/l každé látky). Při porovnání s SPME postupem (tab. 2) je vidět, že 2,3-pentandion poskytuje srovnatelně výborné výsledky opakovatelnosti v obou metodách. V případě diacetylu je však u techniky SBSE dosaženo výrazně horších výsledků. Zřejmě je to možné vysvětlit následovně: extrakce látky do polydimethylsiloxanové fáze nanesené na míchací tyčince lze charakterizovat pomocí distribuce analytu mezi oktanolem a vodou popsané pomocí rozdělovacího koeficientu oktanol-voda (Ko/w) (39, 40). Hodnota log Ko/w pro 2,3-pentandion činí -0,85, zatímco pro diacetyl tato veličina nabývá hodnoty -1,34. Pravděpodobně horší výtěžnost a i opakovatelnost diacetylu je dána tím, že v důsledku jeho menší molekulové hmotnosti a vyšší polarity má tato látka větší tendenci zůstat spíše ve vodní fázi než přejít do nepolární polydimethylsiloxanové vrstvy. Naproti tomu SPME vlákno s fází Carbowax/divinylbenzen je podstatně vhodnější pro extrakci polárních sloučenin.

Tab. 2 Opakovatelnost stanovení vicinálních diketonů v pivu metodou SBSE a SPME

Robustnost SBSE metody byla ověřena pomocí porovnání odezvy vicinálních diketonů o koncentraci 0,150 mg/l každé látky v závislosti na různém obsahu ethanolu ve vzorku (0 %, 0,5 %, 1,0 %, 4,0 %, 5,0 %, 8,0 % obj.). Poměr odezvy diacetylu a vnitřního standardu vykazuje RSD 5,1 %, pro poměr odezvy 2,3-pentandionu a vnitřního standardu je RSD 4,3 %. Metoda SPME z výše popsaných důvodů poskytuje lepší výsledky RSD (tab. 3).

Tab. 3 Robustnost SBSE a SPME metody vyjádřená jako relativní směrodatná odchylka (RSD) poměru ploch sledované látky k ploše vnitřního standardu

4 ZÁVĚR

Na základě provedených experimentů byly navrženy tyto pracovní podmínky metody SBSE pro stanovení vicinálních diketonů v pivu: 10 ml vzorku s 2,3-hexandionem jakožto vnitřním standardem (výsledná koncentrace 40 μg/l) ve vialce o celkovém objemu 20 ml a přídavkem 2,0 g chloridu sodného. Vzorek míchat Twisterem (délka 10 mm, tloušťka polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm) při 800 min-1 za laboratorní teploty po dobu 20 min. Zpětná extrakce analytů se provede mícháním Twisteru v 200 μl hexanu při 800 min-1 během 20 min při laboratorní teplotě.

Technika sorpční extrakce na míchací tyčince následovaná zpětnou extrakcí vicinálních diketonů z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla je levnou, jednoduchou, alternativní metodou za předpokladu, že se diacetyl vyskytuje ve vzorku v koncentrační úrovni nad 0,100 mg/l. Při nižší koncentraci vzhledem k malé účinnosti extrakce polárního diacetylu do nepolární fáze Twisteru nelze metodu SBSE použít. To je zásadní nevýhoda, která omezuje použití tohoto postupu oproti SPME technice. SPME postup je i časově méně náročný, vzhledem ke křehkosti vlákna, ale vyžaduje zručné a opatrné zacházení.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Optimized PAH Analysis Using Triple Quadrupole GC/MS with Hydrogen Carrier

Aplikace
| 2020 | Agilent Technologies
Instrumentation
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Manufacturer
Agilent Technologies
Specialization
Životní prostředí, Potraviny a zemědělství

LECO Flux - GCxGC Flow Modulator

Brožury a specifikace
| 2020 | LECO
Instrumentation
GCxGC
Manufacturer
LECO
Specialization
---

"What’s inside your car?” - Car interior emissions testing using Thermal desorption GC/MS analysis

Prezentace
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentation
GC/MSD, Termální desorpce, GC/SQ
Manufacturer
Thermo Fischer Scientific, Markes
Specialization
Životní prostředí, Materiálová analýza
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 2. - Extrakce na míchací tyčince

Práce diskutuje vliv důležitých parametrů nutných k optimalizaci SBSE extrakce (doba extrakce, pH vzorku, iontová síla, vliv organických činidel, teploty, míchání, derivatizace, desorpční podmínky).
Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 3. - Mikroextrakce na pevné fázi a extrakce na míchací tyčince při analýze mastných kyselin v pivu

Tato práce se zabývá využitím technik mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE) pro stanovení mastných kyselin v pivu.
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 | Potraviny

Extrakce na míchací tyčince – nová možnost při analýze některých senzoricky a aktivních látek v pivu

Tato práce se zabývá využitím SBSE při stanovení některých senzoricky aktivních látek v pivu. Použita byla tyčinka (10 x 1,3 mm) pokrytá polydimethylsiloxanem od firmy Gerstel, komerčně nazývaná Twister.
Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.
St, 29.7.2020
| Originální článek z: Kvasný Průmysl
Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), porovnání s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a analýzy na plynovém chromatografu vybaveném ECD detektorem.

Pixabay/Pexels: Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.

Sledování obsahu vicinálních diketonů - 2,3-butandionu (diacetylu) a 2,3-pentandionu - v pivu je důležité, neboť při překročení prahové koncentrace vnímání dochází k nepříjemnému ovlivnění senzorických vlastností piva označovanému jako máselné aroma. Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), moderního postupu používaného při přípravě vzorků, pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Pracovní charakteristiky této metody byly porovnány s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME). Vlastní selektivní stanovení diacetylu a pentandionu bylo provedeno na plynovém chromatografu vybaveném detektorem elektronového záchytu.

1 ÚVOD

Vicinální diketony – 2,3-butandion (diacetyl) a 2,3-pentandion – patří k důležitým skupinám senzorických aktivních látek v pivu (1). Prahová koncentrace smyslového vnímání diacetylu se udává mezi 0,05-0,10 mg/l (2, 3, 4, 5). Po překročení této koncentrace dochází k nežádoucím změnám aroma piva, které bývá označováno jako máselné, po tvarohu nebo po syrovátce (6). 2,3-Pentandion je podobný diacetylu, ale jeho prahová koncentrace je vyšší, okolo 1,0 mg/l, a po překročení tohoto množství má za následek medové aroma (2).

Ke vzniku těchto látek dochází spolu s mnoha dalšími senzorickými látkami při kvašení mladiny. Vznik a redukce vicinálních diketonů probíhá v několika fázích. Nejprve dochází k syntéze α- acetohydroxykyselin, dále pak jejich oxidativní dekarboxylací vznikají vicinální diketony a následuje jejich redukce (7, 8).

Ke stanovení vicinálních diketonů bylo vyvinuto mnoho různých metod. Velmi rozšířené jsou spektrofotometrické metody po destilaci s vodní párou. Nejrozšířenější spektrofotometrická metoda je založena na postupu Gjertsena a kol. a jeho dalších modifikacích (9, 10, 11).

Slabinou těchto destilačně-spektrofotometrických metod je nemožnost stanovit diacetyl a pentandion samostatně. Navíc během destilace může docházet k přeměně prekurzorů diacetylu na diacetyl nebo mohou vznikat vicinální diketony při zahřátí i jinou cestou jako výsledek Maillardových reakcí (12, 13). V důsledku toho se stanovené množství diacetylu může lišit od skutečně přítomného volného diacetylu.

Tyto nedostatky se snaží řešit chromatografické metody. Jejich hlavní výhodou je, že umožňují stanovit jak diacetyl, tak pentandion. To je významné z technologického hlediska, neboť tím lze zjistit, zda přítomný diacetyl v pivu vznikl přirozenou cestou nebo kontaminací laktobacily či pediokoky. Pokud vznikl přirozenou cestou, je totiž doprovázen pentandionem (14).

Některé postupy využívají vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). K přímému stanovení diacetylu použil Montville a kol. iontově výměnnou HPLC s UV detekcí (15). Jiné postupy jsou založeny na HPLC s obrácenou fází (RP-HPLC) a fosforescenční detekcí (16), nebo používají derivatizaci s 2,4-dinitrofenylhydrazinem (DNPH) a následnou analýzu pomocí RP-HPLC s UV detekcí (17). K derivatizaci byl také použit o-fenylendiamin (OPD) (18) nebo totéž derivatizační činidlo bylo použito po zpracování vzorku extrakcí na pevné fázi (SPE) (19). Další metody využívají RP-HPLC s fluorescenčním detektorem a derivatizujícím činidlem jsou 1,2-diamino-4,5-methyldioxybenzen (20) a 2,3-diaminonaftalen (DAN) (21, 22).

Jiný přístup spočívá v derivatizaci vicinálních diketonů pomocí 1,2-diaminobenzenu a následné extrakci vzniklých chinoxalinů pomocí extrakce na pevné fázi. K vlastnímu stanovení analytů byla použita technika plynové chromatografie ve spojení s hmotnostním detektorem (23, 24).

Plynová chromatografie se pro stanovení vicinálních diketonů používá nejčastěji ve spojení s headspace technikou. Tento postup se totiž vyznačuje velmi nenáročnou a rychlou přípravou vzorku, byť přitom dochází k mírnému zahřátí vzorku (většinou na teplotu okolo 40 °C).K detekci se většinou používá detektor elektronového záchytu (ECD) (12, 25, 26, 27). Byl však použit i plamenoionizační detektor (FID) (28). Nesrovnatelnou výhodou ECD ve srovnání s FID je podstatně vyšší citlivost (až o dva řády) a také větší selektivita, díky čemuž se eliminuje možnost ovlivnění výsledků přítomností interferujících látek. Optimalizací podmínek klasické headspace techniky a plynověchromatografické analýzy se zabýval Čulík a kol. (29).

Vývoj moderních analytických metod včetně postupů pro přípravu vzorků se nyní orientuje na miniaturizaci. Typickým příkladem je dnes již klasická technika – mikroextrakce na pevné fázi (SPME) – navržená již v prvé polovině devadesátých let minulého století Janusem Pawliszinem (30). Tento postup je vhodnou a ekonomickou variantou ke klasické headspace technice. Vývojem a optimalizací metody SPME pro stanovení vicinálních diketonů v pivu se zabývaly práce Horáka a kol. (31, 32).

Jiným příkladem vývoje mikroextračních metod je extrakce na míchací tyčince (SBSE).Tuto techniku vyvíjel Baltussen a kol. (33).Tento postup je založen na stejných principech jako mikroextrakce na pevné fázi, ale tím, že je použito podstatně větší množství polydimethylsiloxanové fáze (50–300 μl), dochází k výrazně většímu obohacení organických sloučenin z extrahované matrice a v důsledku toho vzrůstá citlivost 100 až 1000krát. Další výhoda SBSE postupu spočívá v tom, že se jedná o magnetickou tyčinku zatavenou do skla, které je po deaktivaci pokryto polydimethylsiloxanovou fází, a tudíž celá extrakční tyčinka je mnohem méně náchylná k mechanickému poškození ve srovnání s křehkým křemenným vláknem použitým u SPME. Na druhou stranu SPME vlákna jsou k dispozici v bohaté nabídce různých druhů pokrytí a jejich kombinací (polydimethylsiloxan, polyakrylát, Carbowax, polydimethysiloxan/divinylbenzen, polydimethylsiloxan/Carboxen, divinylbenzen/Carboxen/polydimethylsiloxan, Carbowax/polyethylenglykol, Carbopack-Z/metal) a také s různou tloušťkou nanesené extrakční fáze, což umožňuje selektivní a zároveň vysoce citlivé stanovení široké škály různých analytů. Naproti tomu SBSE dodávaná firmou Gerstel pod názvem Twister je dostupná pouze s polydimethylsiloxanovou fází. Odlišné jsou velikosti Twisteru a množství nanesené fáze – délka 10 mm s tloušťkou fáze 0,5 mm nebo 1,0 mm, dále v délce 40 mm opět s tloušťkou fáze buď 0,5 mm nebo 1,0 mm. Ve všech případech je vnější průměr míchací tyčinky 3,2 mm. Twister o délce 10 mm se obvykle používá pro extrakci z objemu 1–50 ml, o délce 40 mm pro extrakci z objemů 100–250 ml (34).

Vzhledem k vysokému zakoncentrování analytů na Twisteru je možné kromě tepelné desorpce analytů využít i zpětnou extrakci sledovaných látek z polydimethylsiloxanové fáze Twisteru do malého množství organického rozpouštědla. Sníží se tím sice citlivost stanovení, ale pokud se sledované látky nevyskytují ve stopových koncentracích, lze je určit s dostatečnou přesností. Navíc při tomto způsobu není zapotřebí vysoké investice do termálního desorbéru. Tento přístup byl s úspěchem použit při stanovení některých senzoricky aktivních látek, jako jsou estery nebo nižší mastné kyseliny v pivu metodou plynové chromatografie (35, 36) nebo hořkých kyselin v pivu metodou vysokotlaké kapalinové chromatografie (37).

Cílem této práce bylo otestovat možnost využití extrakce na míchací tyčince pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Po extrakci byly látky následovně zpětně extrahovány z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla a analyzovány na plynovém chromatografu s detektorem elektronového záchytu. Pracovní charakteristiky tohoto postupu byly porovnány s parametry techniky SPME.

2 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

2.1 Použité chemikálie, standardy

Ethanol, chlorid sodný – Lach-Ner, s. r. o., ČR; hexan – Merck, Německo; helium v kvalitě 5,0, dusík v kvalitě ECD – Messer, ČR; ultračistá voda – Milli-RO 5plus firmy Millipore, USA.

Diacetyl (2,3-butandion), 2,3-pentandion, 2,3-hexandion – Merck, Německo.

2.2 Materiál a přístroje

Držák SMPE vlákna, vlákno 65 μm Carbowax/divinylbenzen – Supelco, USA; Twister o délce 10 mm, vnějším průměru 3,2 mm a tloušťce polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm – Gerstel, Německo; 20 ml headspace vialky, 2 ml šroubovací vialky, 350 μl skleněné inserty, PTFE silikonová septa, víčka, uzavírací a otevírací kleště – CRS, USA; magnetické míchadlo – MLW RH3, Polsko; pinzeta – Chirana, ČR; plynový chromatograf CP 9001 – Chrompack, Holandsko; automatický dávkovač vzorků ASG 40 – Labio, ČR; plynový chromatograf HRGC 5300 Mega series – Carlo Erba, Itálie.

2.3 Příprava vzorku

Všechny pokusy vedoucí k optimalizaci podmínek stanovení a pro proměření kalibračních křivek byly prováděny na modelovém roztoku 5% obj. ethanolu ve vodě. Validační parametry byly měřeny na reálných vzorcích piv z maloobchodní sítě. Vzorky piv byly přechovávány v chladničce při teplotě 4 °C až do doby analýzy.

2.3.1 SBSE metoda

Před první aplikací a každým dalším použitím byl Twister kondicionován po dobu 1 h při teplotě 300 °C v atmosféře helia při průtoku 50 ml/min. Po vychladnutí na laboratorní teplotu byl Twister připraven pro další extrakci.

Do 20 ml headspace vialky bylo napipetováno 10 ml vzorku obohaceného přídavkem 2,3-hexandionu jako vnitřního standardu o výsledné koncentraci 40 μg/l. Poté byl do vzorku vložen Twister. Vialka byla uzavřena septem krytým hliníkovou fólií a umístěna na magnetické míchadlo, kde byl vzorek míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce byl Twister opatrně pinzetou vyjmut, krátce opláchnut redestilovanou vodou a osušen. Pro zpětnou extrakci analytů z polydimethylsiloxanové fáze byl Twister vložen do 350 μl skleněného insertu s 200 μl hexanu. Tento insert byl umístěn do šroubovací vialky o objemu 2 ml a na magnetickém míchadle míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce z Twisteru byly 2 μl eluátu nastříknuty na kapilární kolonu plynového chromatografu.

2.3.2 SPME metoda

Použití SPME metody bylo založeno na postupu popsaném v práci Horáka a kol. (32).

Před prvním použitím se SPME vlákno ponechalo kondicionovat v nástřikovém prostoru chromatografu při teplotě 250 °C přes noc. Extrakce na vlákno byla prováděna z headspace prostoru nad 3 ml vzorku ve skleněné vialce o objemu 10 ml uzavřené teflonovým septem opatřeným hliníkovou fólií. Vzorek byl obohacen interním standardem (2,3-hexandion) o výsledné koncentraci 40 μg/l. Ke zvýšení účinnosti extrakce bylo použito vysolení pomocí 1,5 g chloridu sodného. Před vsunutím vlákna byla vialka po dobu 10 s intenzivně protřepána v ruce. Vlastní SPME extrakce probíhala po dobu 30 min za laboratorní teploty bez míchání. Ihned po skončení extrakce byly analyty extrahované na SPME vlákně analyzovány plynovou chromatografií prostřednictvím jejich termální desorpce v injektoru plynového chromatografu.

2.4 Podmínky plynové chromatografie

Stanovení vicinálních diketonů při použítí metody SBSE probíhalo na plynovém chromatografu Chrompack CP 9001, který byl opatřen automatickým dávkovačem vzorků Labio ASG 40. K separaci analytů byla použita 60 m dlouhá křemenná kapilární kolona J&W Scientific DB 624 s vnitřním průměrem 0,32 mm a tloušťkou filmu 1,8 μm. Kolona byla temperována na teplotu 75 °C po dobu 10 min, poté následoval teplotní gradient 5 °C/min do teploty 120 °C. Při této teplotě kolona zůstala po dobu 1 min. K nástřiku byl použit split-splitless injektor v režimu splitless. Split ventil byl otevřen po uplynutí 0,35 min. Injektor byl vyhříván na teplotu 220 °C, teplota detektoru elektronového záchytu byla optimalizována s ohledem na maximální citlivost při současné minimalizaci znečištění sběrné elektrody detektoru. Jako nosný plyn bylo použito helium v kvalitě 5,0, tlak na kolonu byl 150 kPa při teplotě 75 °C. Dusík v kvalitě ECD byl použit jako makeup plyn k oplachu ECD.

Při použití metody SPME bylo použito plynového chromatografu Carlo Erba HRGC 5300 Mega series. Použitá kolona, teplotní program a teploty injektoru a detektoru byly stejné jako v případě výše popsaného stanovení po extrakci SBSE. Pouze v nástřikovém prostoru injektoru byl použit vstupní liner s vnitřním průměrem pouze 1 mm. SPME vlákno bylo ponecháno v injektoru po dobu 5 min, aby došlo k jeho kondicionaci pro další stanovení.

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

3.1 Optimalizace teploty detektoru elektronového záchytu

Je známo, že diony poskytují dobrou odezvu na detektoru elektronového záchytu. Velikost signálu je však silně závislá na teplotě detektoru, přičemž citlivost se výrazně zvyšuje s klesající teplotou (38). Z tohoto důvodu byla proměřena závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě ECD (obr. 1). Celková odezva vicinálních diketonů při teplotě 180 °C dosahovala sice jen 74 % velikosti odezvy získané při teplotě detektoru 150 °C, ale na druhé straně se snižující se teplotou detektoru významně stoupá možnost jeho kontaminace a tedy nutnost častého čištění sběrné elektrody. Proto ve všech pokusech byl detektor ECD vyhříván na teplotu 180 °C.

Obr. 1 Závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě detektoru ECD

3.2 Optimalizace metody SBSE

Posunutí fázové rovnováhy lze docílit přídavkem solí anorganických kyselin. Z tohoto důvodu byl testován vliv přídavku chloridu sodného na extrakci vicinálních diketonů, a to při přídavku 0–4 g soli k 10 ml vzorku. Z obr. 2 je patrné, že s rostoucí koncentrací soli se zvyšuje odezva vicinálních diketonů. Odezva diacetylu při přídavku 1,0, 2,0 a 4,0 g soli je 1,69, 3,45 a 3,40krát větší než odezva bez přídavku soli. Pro 2,3-pentandion je za stejných podmínek odezva 1,49, 4,62 a 7,66krát vyšší než odezva bez přídavku soli.

Obr. 2 Vliv přídavku soli (NaCl) na celkovou velikost odezvy vicinálních diketonů

Přidání 4 g soli ve srovnání s přídavkem 2 g má za důsledek zvýšení celkové odezvy vicinálních diketonů jen o okolo 2 %. Při množství okolo 2 g chloridu sodného tedy zřejmě dochází k saturaci vysolovacího efektu.

Relativní směrodatná odchylka poměru odezvy diacetylu k odezvě vnitřního standardu dosahuje hodnoty 14 %. Pro 2,3-pentandion tato veličina nabývá hodnoty 11 %. Z toho vyplývá, že pro poměr odezev sledovaných látek k odezvě vnitřního standardu nemá uplatnění vysolovacího efektu význam.V dalších zkouškách bylo použito navážky 2 g NaCl.

Dále byla testována závislost odezvy vicinálních diketonů na době extrakce. Výsledky jsou patrné z obr. 3. Při extrakci po dobu 40 min se celková odezva všech sledovaných látek zvýšila jen o 4 % ve srovnání s dobou extrakce 20 min. Naproti tomu celková odezva po 20 min extrakce vzrostla o 53 % v porovnání s extrakční dobou 10 min. Pro další experimenty byla zvolena extrakční doba 20 min.

Obr. 3 Vliv délky extrakce Twister míchací tyčinkou na celkovou odezvu vicinálních diketonů

Vliv různé doby zpětné extrakce látek absorbovaných Twisterem do rozpouštědla na velikost celkové odezvy sledovaných látek ukazuje obr. 4. Zpětná extrakce látek je zřejmě úplná již po 20 min. Po 20 min reextrakce totiž odezvy vzrostly o 20 % ve srovnání s velikostí odezvy po 10 min zpětné extrakce. Naproti tomu pokud se reextrakční doba prodloužila z 20 min na 40 min, velikost ploch analyzovaných látek se zvětšila o necelé 2 %. Proto v dalších pokusech byla prováděna zpětná extrakce po dobu 20 min.

Obr. 4 Vliv různé délky zpětné extrakce Twisteru na celkovou odezvu vicinálních diketonů

3.3 Validace metody

Pracovní charakteristiky optimalizované SBSE metody jsou uvedeny v tab. 1 až 3 společně s parametry SPME postupu.

Pro vicinální diketony byly proměřeny pětibodové kalibrační křivky v koncentračním rozsahu 0,100 mg/l až 0,400 mg/l pro diacetyl a 0,010 mg/l až 0,400 mg/l pro 2,3-pentandion v 5% obj. roztoku ethanolu. Lepší shody bylo dosaženo proložením jednotlivých kalibračních bodů kvadratickou křivkou namísto lineární regrese. Korelační koeficienty při lineární regresi byly lepší než 0,996, při kvadratické lepší než 0,997. Z porovnání hodnot korelačních koeficientů techniky SBSE a SPME (tab. 1) vyplývá, že mezi metodami není rozdílu, avšak diacetyl není možné metodou SBSE měřit v nižších koncentracích (< 0,100 mg/l).

Tab. 1 Typ regrese a korelační koeficienty pro kalibraci vicinálních diketonů při použití metody SBSE a SPME

Opakovatelnost metody byla zjištěna opakovanou sorpční extrakcí na míchací tyčince jednoho a téhož vzorku piva pětkrát během jednoho dne. Poté byl tentýž vzorek piva obohacen přídavkem vicinálních diketonů (0,150 mg/l každé látky). Při porovnání s SPME postupem (tab. 2) je vidět, že 2,3-pentandion poskytuje srovnatelně výborné výsledky opakovatelnosti v obou metodách. V případě diacetylu je však u techniky SBSE dosaženo výrazně horších výsledků. Zřejmě je to možné vysvětlit následovně: extrakce látky do polydimethylsiloxanové fáze nanesené na míchací tyčince lze charakterizovat pomocí distribuce analytu mezi oktanolem a vodou popsané pomocí rozdělovacího koeficientu oktanol-voda (Ko/w) (39, 40). Hodnota log Ko/w pro 2,3-pentandion činí -0,85, zatímco pro diacetyl tato veličina nabývá hodnoty -1,34. Pravděpodobně horší výtěžnost a i opakovatelnost diacetylu je dána tím, že v důsledku jeho menší molekulové hmotnosti a vyšší polarity má tato látka větší tendenci zůstat spíše ve vodní fázi než přejít do nepolární polydimethylsiloxanové vrstvy. Naproti tomu SPME vlákno s fází Carbowax/divinylbenzen je podstatně vhodnější pro extrakci polárních sloučenin.

Tab. 2 Opakovatelnost stanovení vicinálních diketonů v pivu metodou SBSE a SPME

Robustnost SBSE metody byla ověřena pomocí porovnání odezvy vicinálních diketonů o koncentraci 0,150 mg/l každé látky v závislosti na různém obsahu ethanolu ve vzorku (0 %, 0,5 %, 1,0 %, 4,0 %, 5,0 %, 8,0 % obj.). Poměr odezvy diacetylu a vnitřního standardu vykazuje RSD 5,1 %, pro poměr odezvy 2,3-pentandionu a vnitřního standardu je RSD 4,3 %. Metoda SPME z výše popsaných důvodů poskytuje lepší výsledky RSD (tab. 3).

Tab. 3 Robustnost SBSE a SPME metody vyjádřená jako relativní směrodatná odchylka (RSD) poměru ploch sledované látky k ploše vnitřního standardu

4 ZÁVĚR

Na základě provedených experimentů byly navrženy tyto pracovní podmínky metody SBSE pro stanovení vicinálních diketonů v pivu: 10 ml vzorku s 2,3-hexandionem jakožto vnitřním standardem (výsledná koncentrace 40 μg/l) ve vialce o celkovém objemu 20 ml a přídavkem 2,0 g chloridu sodného. Vzorek míchat Twisterem (délka 10 mm, tloušťka polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm) při 800 min-1 za laboratorní teploty po dobu 20 min. Zpětná extrakce analytů se provede mícháním Twisteru v 200 μl hexanu při 800 min-1 během 20 min při laboratorní teplotě.

Technika sorpční extrakce na míchací tyčince následovaná zpětnou extrakcí vicinálních diketonů z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla je levnou, jednoduchou, alternativní metodou za předpokladu, že se diacetyl vyskytuje ve vzorku v koncentrační úrovni nad 0,100 mg/l. Při nižší koncentraci vzhledem k malé účinnosti extrakce polárního diacetylu do nepolární fáze Twisteru nelze metodu SBSE použít. To je zásadní nevýhoda, která omezuje použití tohoto postupu oproti SPME technice. SPME postup je i časově méně náročný, vzhledem ke křehkosti vlákna, ale vyžaduje zručné a opatrné zacházení.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Optimized PAH Analysis Using Triple Quadrupole GC/MS with Hydrogen Carrier

Aplikace
| 2020 | Agilent Technologies
Instrumentation
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Manufacturer
Agilent Technologies
Specialization
Životní prostředí, Potraviny a zemědělství

LECO Flux - GCxGC Flow Modulator

Brožury a specifikace
| 2020 | LECO
Instrumentation
GCxGC
Manufacturer
LECO
Specialization
---

"What’s inside your car?” - Car interior emissions testing using Thermal desorption GC/MS analysis

Prezentace
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentation
GC/MSD, Termální desorpce, GC/SQ
Manufacturer
Thermo Fischer Scientific, Markes
Specialization
Životní prostředí, Materiálová analýza
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 2. - Extrakce na míchací tyčince

Práce diskutuje vliv důležitých parametrů nutných k optimalizaci SBSE extrakce (doba extrakce, pH vzorku, iontová síla, vliv organických činidel, teploty, míchání, derivatizace, desorpční podmínky).
Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 3. - Mikroextrakce na pevné fázi a extrakce na míchací tyčince při analýze mastných kyselin v pivu

Tato práce se zabývá využitím technik mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE) pro stanovení mastných kyselin v pivu.
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 | Potraviny

Extrakce na míchací tyčince – nová možnost při analýze některých senzoricky a aktivních látek v pivu

Tato práce se zabývá využitím SBSE při stanovení některých senzoricky aktivních látek v pivu. Použita byla tyčinka (10 x 1,3 mm) pokrytá polydimethylsiloxanem od firmy Gerstel, komerčně nazývaná Twister.
Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.
St, 29.7.2020
| Originální článek z: Kvasný Průmysl
Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), porovnání s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a analýzy na plynovém chromatografu vybaveném ECD detektorem.

Pixabay/Pexels: Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.

Sledování obsahu vicinálních diketonů - 2,3-butandionu (diacetylu) a 2,3-pentandionu - v pivu je důležité, neboť při překročení prahové koncentrace vnímání dochází k nepříjemnému ovlivnění senzorických vlastností piva označovanému jako máselné aroma. Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), moderního postupu používaného při přípravě vzorků, pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Pracovní charakteristiky této metody byly porovnány s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME). Vlastní selektivní stanovení diacetylu a pentandionu bylo provedeno na plynovém chromatografu vybaveném detektorem elektronového záchytu.

1 ÚVOD

Vicinální diketony – 2,3-butandion (diacetyl) a 2,3-pentandion – patří k důležitým skupinám senzorických aktivních látek v pivu (1). Prahová koncentrace smyslového vnímání diacetylu se udává mezi 0,05-0,10 mg/l (2, 3, 4, 5). Po překročení této koncentrace dochází k nežádoucím změnám aroma piva, které bývá označováno jako máselné, po tvarohu nebo po syrovátce (6). 2,3-Pentandion je podobný diacetylu, ale jeho prahová koncentrace je vyšší, okolo 1,0 mg/l, a po překročení tohoto množství má za následek medové aroma (2).

Ke vzniku těchto látek dochází spolu s mnoha dalšími senzorickými látkami při kvašení mladiny. Vznik a redukce vicinálních diketonů probíhá v několika fázích. Nejprve dochází k syntéze α- acetohydroxykyselin, dále pak jejich oxidativní dekarboxylací vznikají vicinální diketony a následuje jejich redukce (7, 8).

Ke stanovení vicinálních diketonů bylo vyvinuto mnoho různých metod. Velmi rozšířené jsou spektrofotometrické metody po destilaci s vodní párou. Nejrozšířenější spektrofotometrická metoda je založena na postupu Gjertsena a kol. a jeho dalších modifikacích (9, 10, 11).

Slabinou těchto destilačně-spektrofotometrických metod je nemožnost stanovit diacetyl a pentandion samostatně. Navíc během destilace může docházet k přeměně prekurzorů diacetylu na diacetyl nebo mohou vznikat vicinální diketony při zahřátí i jinou cestou jako výsledek Maillardových reakcí (12, 13). V důsledku toho se stanovené množství diacetylu může lišit od skutečně přítomného volného diacetylu.

Tyto nedostatky se snaží řešit chromatografické metody. Jejich hlavní výhodou je, že umožňují stanovit jak diacetyl, tak pentandion. To je významné z technologického hlediska, neboť tím lze zjistit, zda přítomný diacetyl v pivu vznikl přirozenou cestou nebo kontaminací laktobacily či pediokoky. Pokud vznikl přirozenou cestou, je totiž doprovázen pentandionem (14).

Některé postupy využívají vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). K přímému stanovení diacetylu použil Montville a kol. iontově výměnnou HPLC s UV detekcí (15). Jiné postupy jsou založeny na HPLC s obrácenou fází (RP-HPLC) a fosforescenční detekcí (16), nebo používají derivatizaci s 2,4-dinitrofenylhydrazinem (DNPH) a následnou analýzu pomocí RP-HPLC s UV detekcí (17). K derivatizaci byl také použit o-fenylendiamin (OPD) (18) nebo totéž derivatizační činidlo bylo použito po zpracování vzorku extrakcí na pevné fázi (SPE) (19). Další metody využívají RP-HPLC s fluorescenčním detektorem a derivatizujícím činidlem jsou 1,2-diamino-4,5-methyldioxybenzen (20) a 2,3-diaminonaftalen (DAN) (21, 22).

Jiný přístup spočívá v derivatizaci vicinálních diketonů pomocí 1,2-diaminobenzenu a následné extrakci vzniklých chinoxalinů pomocí extrakce na pevné fázi. K vlastnímu stanovení analytů byla použita technika plynové chromatografie ve spojení s hmotnostním detektorem (23, 24).

Plynová chromatografie se pro stanovení vicinálních diketonů používá nejčastěji ve spojení s headspace technikou. Tento postup se totiž vyznačuje velmi nenáročnou a rychlou přípravou vzorku, byť přitom dochází k mírnému zahřátí vzorku (většinou na teplotu okolo 40 °C).K detekci se většinou používá detektor elektronového záchytu (ECD) (12, 25, 26, 27). Byl však použit i plamenoionizační detektor (FID) (28). Nesrovnatelnou výhodou ECD ve srovnání s FID je podstatně vyšší citlivost (až o dva řády) a také větší selektivita, díky čemuž se eliminuje možnost ovlivnění výsledků přítomností interferujících látek. Optimalizací podmínek klasické headspace techniky a plynověchromatografické analýzy se zabýval Čulík a kol. (29).

Vývoj moderních analytických metod včetně postupů pro přípravu vzorků se nyní orientuje na miniaturizaci. Typickým příkladem je dnes již klasická technika – mikroextrakce na pevné fázi (SPME) – navržená již v prvé polovině devadesátých let minulého století Janusem Pawliszinem (30). Tento postup je vhodnou a ekonomickou variantou ke klasické headspace technice. Vývojem a optimalizací metody SPME pro stanovení vicinálních diketonů v pivu se zabývaly práce Horáka a kol. (31, 32).

Jiným příkladem vývoje mikroextračních metod je extrakce na míchací tyčince (SBSE).Tuto techniku vyvíjel Baltussen a kol. (33).Tento postup je založen na stejných principech jako mikroextrakce na pevné fázi, ale tím, že je použito podstatně větší množství polydimethylsiloxanové fáze (50–300 μl), dochází k výrazně většímu obohacení organických sloučenin z extrahované matrice a v důsledku toho vzrůstá citlivost 100 až 1000krát. Další výhoda SBSE postupu spočívá v tom, že se jedná o magnetickou tyčinku zatavenou do skla, které je po deaktivaci pokryto polydimethylsiloxanovou fází, a tudíž celá extrakční tyčinka je mnohem méně náchylná k mechanickému poškození ve srovnání s křehkým křemenným vláknem použitým u SPME. Na druhou stranu SPME vlákna jsou k dispozici v bohaté nabídce různých druhů pokrytí a jejich kombinací (polydimethylsiloxan, polyakrylát, Carbowax, polydimethysiloxan/divinylbenzen, polydimethylsiloxan/Carboxen, divinylbenzen/Carboxen/polydimethylsiloxan, Carbowax/polyethylenglykol, Carbopack-Z/metal) a také s různou tloušťkou nanesené extrakční fáze, což umožňuje selektivní a zároveň vysoce citlivé stanovení široké škály různých analytů. Naproti tomu SBSE dodávaná firmou Gerstel pod názvem Twister je dostupná pouze s polydimethylsiloxanovou fází. Odlišné jsou velikosti Twisteru a množství nanesené fáze – délka 10 mm s tloušťkou fáze 0,5 mm nebo 1,0 mm, dále v délce 40 mm opět s tloušťkou fáze buď 0,5 mm nebo 1,0 mm. Ve všech případech je vnější průměr míchací tyčinky 3,2 mm. Twister o délce 10 mm se obvykle používá pro extrakci z objemu 1–50 ml, o délce 40 mm pro extrakci z objemů 100–250 ml (34).

Vzhledem k vysokému zakoncentrování analytů na Twisteru je možné kromě tepelné desorpce analytů využít i zpětnou extrakci sledovaných látek z polydimethylsiloxanové fáze Twisteru do malého množství organického rozpouštědla. Sníží se tím sice citlivost stanovení, ale pokud se sledované látky nevyskytují ve stopových koncentracích, lze je určit s dostatečnou přesností. Navíc při tomto způsobu není zapotřebí vysoké investice do termálního desorbéru. Tento přístup byl s úspěchem použit při stanovení některých senzoricky aktivních látek, jako jsou estery nebo nižší mastné kyseliny v pivu metodou plynové chromatografie (35, 36) nebo hořkých kyselin v pivu metodou vysokotlaké kapalinové chromatografie (37).

Cílem této práce bylo otestovat možnost využití extrakce na míchací tyčince pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Po extrakci byly látky následovně zpětně extrahovány z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla a analyzovány na plynovém chromatografu s detektorem elektronového záchytu. Pracovní charakteristiky tohoto postupu byly porovnány s parametry techniky SPME.

2 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

2.1 Použité chemikálie, standardy

Ethanol, chlorid sodný – Lach-Ner, s. r. o., ČR; hexan – Merck, Německo; helium v kvalitě 5,0, dusík v kvalitě ECD – Messer, ČR; ultračistá voda – Milli-RO 5plus firmy Millipore, USA.

Diacetyl (2,3-butandion), 2,3-pentandion, 2,3-hexandion – Merck, Německo.

2.2 Materiál a přístroje

Držák SMPE vlákna, vlákno 65 μm Carbowax/divinylbenzen – Supelco, USA; Twister o délce 10 mm, vnějším průměru 3,2 mm a tloušťce polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm – Gerstel, Německo; 20 ml headspace vialky, 2 ml šroubovací vialky, 350 μl skleněné inserty, PTFE silikonová septa, víčka, uzavírací a otevírací kleště – CRS, USA; magnetické míchadlo – MLW RH3, Polsko; pinzeta – Chirana, ČR; plynový chromatograf CP 9001 – Chrompack, Holandsko; automatický dávkovač vzorků ASG 40 – Labio, ČR; plynový chromatograf HRGC 5300 Mega series – Carlo Erba, Itálie.

2.3 Příprava vzorku

Všechny pokusy vedoucí k optimalizaci podmínek stanovení a pro proměření kalibračních křivek byly prováděny na modelovém roztoku 5% obj. ethanolu ve vodě. Validační parametry byly měřeny na reálných vzorcích piv z maloobchodní sítě. Vzorky piv byly přechovávány v chladničce při teplotě 4 °C až do doby analýzy.

2.3.1 SBSE metoda

Před první aplikací a každým dalším použitím byl Twister kondicionován po dobu 1 h při teplotě 300 °C v atmosféře helia při průtoku 50 ml/min. Po vychladnutí na laboratorní teplotu byl Twister připraven pro další extrakci.

Do 20 ml headspace vialky bylo napipetováno 10 ml vzorku obohaceného přídavkem 2,3-hexandionu jako vnitřního standardu o výsledné koncentraci 40 μg/l. Poté byl do vzorku vložen Twister. Vialka byla uzavřena septem krytým hliníkovou fólií a umístěna na magnetické míchadlo, kde byl vzorek míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce byl Twister opatrně pinzetou vyjmut, krátce opláchnut redestilovanou vodou a osušen. Pro zpětnou extrakci analytů z polydimethylsiloxanové fáze byl Twister vložen do 350 μl skleněného insertu s 200 μl hexanu. Tento insert byl umístěn do šroubovací vialky o objemu 2 ml a na magnetickém míchadle míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce z Twisteru byly 2 μl eluátu nastříknuty na kapilární kolonu plynového chromatografu.

2.3.2 SPME metoda

Použití SPME metody bylo založeno na postupu popsaném v práci Horáka a kol. (32).

Před prvním použitím se SPME vlákno ponechalo kondicionovat v nástřikovém prostoru chromatografu při teplotě 250 °C přes noc. Extrakce na vlákno byla prováděna z headspace prostoru nad 3 ml vzorku ve skleněné vialce o objemu 10 ml uzavřené teflonovým septem opatřeným hliníkovou fólií. Vzorek byl obohacen interním standardem (2,3-hexandion) o výsledné koncentraci 40 μg/l. Ke zvýšení účinnosti extrakce bylo použito vysolení pomocí 1,5 g chloridu sodného. Před vsunutím vlákna byla vialka po dobu 10 s intenzivně protřepána v ruce. Vlastní SPME extrakce probíhala po dobu 30 min za laboratorní teploty bez míchání. Ihned po skončení extrakce byly analyty extrahované na SPME vlákně analyzovány plynovou chromatografií prostřednictvím jejich termální desorpce v injektoru plynového chromatografu.

2.4 Podmínky plynové chromatografie

Stanovení vicinálních diketonů při použítí metody SBSE probíhalo na plynovém chromatografu Chrompack CP 9001, který byl opatřen automatickým dávkovačem vzorků Labio ASG 40. K separaci analytů byla použita 60 m dlouhá křemenná kapilární kolona J&W Scientific DB 624 s vnitřním průměrem 0,32 mm a tloušťkou filmu 1,8 μm. Kolona byla temperována na teplotu 75 °C po dobu 10 min, poté následoval teplotní gradient 5 °C/min do teploty 120 °C. Při této teplotě kolona zůstala po dobu 1 min. K nástřiku byl použit split-splitless injektor v režimu splitless. Split ventil byl otevřen po uplynutí 0,35 min. Injektor byl vyhříván na teplotu 220 °C, teplota detektoru elektronového záchytu byla optimalizována s ohledem na maximální citlivost při současné minimalizaci znečištění sběrné elektrody detektoru. Jako nosný plyn bylo použito helium v kvalitě 5,0, tlak na kolonu byl 150 kPa při teplotě 75 °C. Dusík v kvalitě ECD byl použit jako makeup plyn k oplachu ECD.

Při použití metody SPME bylo použito plynového chromatografu Carlo Erba HRGC 5300 Mega series. Použitá kolona, teplotní program a teploty injektoru a detektoru byly stejné jako v případě výše popsaného stanovení po extrakci SBSE. Pouze v nástřikovém prostoru injektoru byl použit vstupní liner s vnitřním průměrem pouze 1 mm. SPME vlákno bylo ponecháno v injektoru po dobu 5 min, aby došlo k jeho kondicionaci pro další stanovení.

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

3.1 Optimalizace teploty detektoru elektronového záchytu

Je známo, že diony poskytují dobrou odezvu na detektoru elektronového záchytu. Velikost signálu je však silně závislá na teplotě detektoru, přičemž citlivost se výrazně zvyšuje s klesající teplotou (38). Z tohoto důvodu byla proměřena závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě ECD (obr. 1). Celková odezva vicinálních diketonů při teplotě 180 °C dosahovala sice jen 74 % velikosti odezvy získané při teplotě detektoru 150 °C, ale na druhé straně se snižující se teplotou detektoru významně stoupá možnost jeho kontaminace a tedy nutnost častého čištění sběrné elektrody. Proto ve všech pokusech byl detektor ECD vyhříván na teplotu 180 °C.

Obr. 1 Závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě detektoru ECD

3.2 Optimalizace metody SBSE

Posunutí fázové rovnováhy lze docílit přídavkem solí anorganických kyselin. Z tohoto důvodu byl testován vliv přídavku chloridu sodného na extrakci vicinálních diketonů, a to při přídavku 0–4 g soli k 10 ml vzorku. Z obr. 2 je patrné, že s rostoucí koncentrací soli se zvyšuje odezva vicinálních diketonů. Odezva diacetylu při přídavku 1,0, 2,0 a 4,0 g soli je 1,69, 3,45 a 3,40krát větší než odezva bez přídavku soli. Pro 2,3-pentandion je za stejných podmínek odezva 1,49, 4,62 a 7,66krát vyšší než odezva bez přídavku soli.

Obr. 2 Vliv přídavku soli (NaCl) na celkovou velikost odezvy vicinálních diketonů

Přidání 4 g soli ve srovnání s přídavkem 2 g má za důsledek zvýšení celkové odezvy vicinálních diketonů jen o okolo 2 %. Při množství okolo 2 g chloridu sodného tedy zřejmě dochází k saturaci vysolovacího efektu.

Relativní směrodatná odchylka poměru odezvy diacetylu k odezvě vnitřního standardu dosahuje hodnoty 14 %. Pro 2,3-pentandion tato veličina nabývá hodnoty 11 %. Z toho vyplývá, že pro poměr odezev sledovaných látek k odezvě vnitřního standardu nemá uplatnění vysolovacího efektu význam.V dalších zkouškách bylo použito navážky 2 g NaCl.

Dále byla testována závislost odezvy vicinálních diketonů na době extrakce. Výsledky jsou patrné z obr. 3. Při extrakci po dobu 40 min se celková odezva všech sledovaných látek zvýšila jen o 4 % ve srovnání s dobou extrakce 20 min. Naproti tomu celková odezva po 20 min extrakce vzrostla o 53 % v porovnání s extrakční dobou 10 min. Pro další experimenty byla zvolena extrakční doba 20 min.

Obr. 3 Vliv délky extrakce Twister míchací tyčinkou na celkovou odezvu vicinálních diketonů

Vliv různé doby zpětné extrakce látek absorbovaných Twisterem do rozpouštědla na velikost celkové odezvy sledovaných látek ukazuje obr. 4. Zpětná extrakce látek je zřejmě úplná již po 20 min. Po 20 min reextrakce totiž odezvy vzrostly o 20 % ve srovnání s velikostí odezvy po 10 min zpětné extrakce. Naproti tomu pokud se reextrakční doba prodloužila z 20 min na 40 min, velikost ploch analyzovaných látek se zvětšila o necelé 2 %. Proto v dalších pokusech byla prováděna zpětná extrakce po dobu 20 min.

Obr. 4 Vliv různé délky zpětné extrakce Twisteru na celkovou odezvu vicinálních diketonů

3.3 Validace metody

Pracovní charakteristiky optimalizované SBSE metody jsou uvedeny v tab. 1 až 3 společně s parametry SPME postupu.

Pro vicinální diketony byly proměřeny pětibodové kalibrační křivky v koncentračním rozsahu 0,100 mg/l až 0,400 mg/l pro diacetyl a 0,010 mg/l až 0,400 mg/l pro 2,3-pentandion v 5% obj. roztoku ethanolu. Lepší shody bylo dosaženo proložením jednotlivých kalibračních bodů kvadratickou křivkou namísto lineární regrese. Korelační koeficienty při lineární regresi byly lepší než 0,996, při kvadratické lepší než 0,997. Z porovnání hodnot korelačních koeficientů techniky SBSE a SPME (tab. 1) vyplývá, že mezi metodami není rozdílu, avšak diacetyl není možné metodou SBSE měřit v nižších koncentracích (< 0,100 mg/l).

Tab. 1 Typ regrese a korelační koeficienty pro kalibraci vicinálních diketonů při použití metody SBSE a SPME

Opakovatelnost metody byla zjištěna opakovanou sorpční extrakcí na míchací tyčince jednoho a téhož vzorku piva pětkrát během jednoho dne. Poté byl tentýž vzorek piva obohacen přídavkem vicinálních diketonů (0,150 mg/l každé látky). Při porovnání s SPME postupem (tab. 2) je vidět, že 2,3-pentandion poskytuje srovnatelně výborné výsledky opakovatelnosti v obou metodách. V případě diacetylu je však u techniky SBSE dosaženo výrazně horších výsledků. Zřejmě je to možné vysvětlit následovně: extrakce látky do polydimethylsiloxanové fáze nanesené na míchací tyčince lze charakterizovat pomocí distribuce analytu mezi oktanolem a vodou popsané pomocí rozdělovacího koeficientu oktanol-voda (Ko/w) (39, 40). Hodnota log Ko/w pro 2,3-pentandion činí -0,85, zatímco pro diacetyl tato veličina nabývá hodnoty -1,34. Pravděpodobně horší výtěžnost a i opakovatelnost diacetylu je dána tím, že v důsledku jeho menší molekulové hmotnosti a vyšší polarity má tato látka větší tendenci zůstat spíše ve vodní fázi než přejít do nepolární polydimethylsiloxanové vrstvy. Naproti tomu SPME vlákno s fází Carbowax/divinylbenzen je podstatně vhodnější pro extrakci polárních sloučenin.

Tab. 2 Opakovatelnost stanovení vicinálních diketonů v pivu metodou SBSE a SPME

Robustnost SBSE metody byla ověřena pomocí porovnání odezvy vicinálních diketonů o koncentraci 0,150 mg/l každé látky v závislosti na různém obsahu ethanolu ve vzorku (0 %, 0,5 %, 1,0 %, 4,0 %, 5,0 %, 8,0 % obj.). Poměr odezvy diacetylu a vnitřního standardu vykazuje RSD 5,1 %, pro poměr odezvy 2,3-pentandionu a vnitřního standardu je RSD 4,3 %. Metoda SPME z výše popsaných důvodů poskytuje lepší výsledky RSD (tab. 3).

Tab. 3 Robustnost SBSE a SPME metody vyjádřená jako relativní směrodatná odchylka (RSD) poměru ploch sledované látky k ploše vnitřního standardu

4 ZÁVĚR

Na základě provedených experimentů byly navrženy tyto pracovní podmínky metody SBSE pro stanovení vicinálních diketonů v pivu: 10 ml vzorku s 2,3-hexandionem jakožto vnitřním standardem (výsledná koncentrace 40 μg/l) ve vialce o celkovém objemu 20 ml a přídavkem 2,0 g chloridu sodného. Vzorek míchat Twisterem (délka 10 mm, tloušťka polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm) při 800 min-1 za laboratorní teploty po dobu 20 min. Zpětná extrakce analytů se provede mícháním Twisteru v 200 μl hexanu při 800 min-1 během 20 min při laboratorní teplotě.

Technika sorpční extrakce na míchací tyčince následovaná zpětnou extrakcí vicinálních diketonů z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla je levnou, jednoduchou, alternativní metodou za předpokladu, že se diacetyl vyskytuje ve vzorku v koncentrační úrovni nad 0,100 mg/l. Při nižší koncentraci vzhledem k malé účinnosti extrakce polárního diacetylu do nepolární fáze Twisteru nelze metodu SBSE použít. To je zásadní nevýhoda, která omezuje použití tohoto postupu oproti SPME technice. SPME postup je i časově méně náročný, vzhledem ke křehkosti vlákna, ale vyžaduje zručné a opatrné zacházení.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Optimized PAH Analysis Using Triple Quadrupole GC/MS with Hydrogen Carrier

Aplikace
| 2020 | Agilent Technologies
Instrumentation
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Manufacturer
Agilent Technologies
Specialization
Životní prostředí, Potraviny a zemědělství

LECO Flux - GCxGC Flow Modulator

Brožury a specifikace
| 2020 | LECO
Instrumentation
GCxGC
Manufacturer
LECO
Specialization
---

"What’s inside your car?” - Car interior emissions testing using Thermal desorption GC/MS analysis

Prezentace
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentation
GC/MSD, Termální desorpce, GC/SQ
Manufacturer
Thermo Fischer Scientific, Markes
Specialization
Životní prostředí, Materiálová analýza
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 2. - Extrakce na míchací tyčince

Práce diskutuje vliv důležitých parametrů nutných k optimalizaci SBSE extrakce (doba extrakce, pH vzorku, iontová síla, vliv organických činidel, teploty, míchání, derivatizace, desorpční podmínky).
Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 3. - Mikroextrakce na pevné fázi a extrakce na míchací tyčince při analýze mastných kyselin v pivu

Tato práce se zabývá využitím technik mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE) pro stanovení mastných kyselin v pivu.
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 | Potraviny

Extrakce na míchací tyčince – nová možnost při analýze některých senzoricky a aktivních látek v pivu

Tato práce se zabývá využitím SBSE při stanovení některých senzoricky aktivních látek v pivu. Použita byla tyčinka (10 x 1,3 mm) pokrytá polydimethylsiloxanem od firmy Gerstel, komerčně nazývaná Twister.
Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.
St, 29.7.2020
| Originální článek z: Kvasný Průmysl
Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), porovnání s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a analýzy na plynovém chromatografu vybaveném ECD detektorem.

Pixabay/Pexels: Využití některých moderních extrakčních postupů pro kvantitativní stanovení vicinálních diketonů v pivu.

Sledování obsahu vicinálních diketonů - 2,3-butandionu (diacetylu) a 2,3-pentandionu - v pivu je důležité, neboť při překročení prahové koncentrace vnímání dochází k nepříjemnému ovlivnění senzorických vlastností piva označovanému jako máselné aroma. Práce se zabývá vývojem a optimalizací metody sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE), moderního postupu používaného při přípravě vzorků, pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Pracovní charakteristiky této metody byly porovnány s parametry mikroextrakce na pevné fázi (SPME). Vlastní selektivní stanovení diacetylu a pentandionu bylo provedeno na plynovém chromatografu vybaveném detektorem elektronového záchytu.

1 ÚVOD

Vicinální diketony – 2,3-butandion (diacetyl) a 2,3-pentandion – patří k důležitým skupinám senzorických aktivních látek v pivu (1). Prahová koncentrace smyslového vnímání diacetylu se udává mezi 0,05-0,10 mg/l (2, 3, 4, 5). Po překročení této koncentrace dochází k nežádoucím změnám aroma piva, které bývá označováno jako máselné, po tvarohu nebo po syrovátce (6). 2,3-Pentandion je podobný diacetylu, ale jeho prahová koncentrace je vyšší, okolo 1,0 mg/l, a po překročení tohoto množství má za následek medové aroma (2).

Ke vzniku těchto látek dochází spolu s mnoha dalšími senzorickými látkami při kvašení mladiny. Vznik a redukce vicinálních diketonů probíhá v několika fázích. Nejprve dochází k syntéze α- acetohydroxykyselin, dále pak jejich oxidativní dekarboxylací vznikají vicinální diketony a následuje jejich redukce (7, 8).

Ke stanovení vicinálních diketonů bylo vyvinuto mnoho různých metod. Velmi rozšířené jsou spektrofotometrické metody po destilaci s vodní párou. Nejrozšířenější spektrofotometrická metoda je založena na postupu Gjertsena a kol. a jeho dalších modifikacích (9, 10, 11).

Slabinou těchto destilačně-spektrofotometrických metod je nemožnost stanovit diacetyl a pentandion samostatně. Navíc během destilace může docházet k přeměně prekurzorů diacetylu na diacetyl nebo mohou vznikat vicinální diketony při zahřátí i jinou cestou jako výsledek Maillardových reakcí (12, 13). V důsledku toho se stanovené množství diacetylu může lišit od skutečně přítomného volného diacetylu.

Tyto nedostatky se snaží řešit chromatografické metody. Jejich hlavní výhodou je, že umožňují stanovit jak diacetyl, tak pentandion. To je významné z technologického hlediska, neboť tím lze zjistit, zda přítomný diacetyl v pivu vznikl přirozenou cestou nebo kontaminací laktobacily či pediokoky. Pokud vznikl přirozenou cestou, je totiž doprovázen pentandionem (14).

Některé postupy využívají vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC). K přímému stanovení diacetylu použil Montville a kol. iontově výměnnou HPLC s UV detekcí (15). Jiné postupy jsou založeny na HPLC s obrácenou fází (RP-HPLC) a fosforescenční detekcí (16), nebo používají derivatizaci s 2,4-dinitrofenylhydrazinem (DNPH) a následnou analýzu pomocí RP-HPLC s UV detekcí (17). K derivatizaci byl také použit o-fenylendiamin (OPD) (18) nebo totéž derivatizační činidlo bylo použito po zpracování vzorku extrakcí na pevné fázi (SPE) (19). Další metody využívají RP-HPLC s fluorescenčním detektorem a derivatizujícím činidlem jsou 1,2-diamino-4,5-methyldioxybenzen (20) a 2,3-diaminonaftalen (DAN) (21, 22).

Jiný přístup spočívá v derivatizaci vicinálních diketonů pomocí 1,2-diaminobenzenu a následné extrakci vzniklých chinoxalinů pomocí extrakce na pevné fázi. K vlastnímu stanovení analytů byla použita technika plynové chromatografie ve spojení s hmotnostním detektorem (23, 24).

Plynová chromatografie se pro stanovení vicinálních diketonů používá nejčastěji ve spojení s headspace technikou. Tento postup se totiž vyznačuje velmi nenáročnou a rychlou přípravou vzorku, byť přitom dochází k mírnému zahřátí vzorku (většinou na teplotu okolo 40 °C).K detekci se většinou používá detektor elektronového záchytu (ECD) (12, 25, 26, 27). Byl však použit i plamenoionizační detektor (FID) (28). Nesrovnatelnou výhodou ECD ve srovnání s FID je podstatně vyšší citlivost (až o dva řády) a také větší selektivita, díky čemuž se eliminuje možnost ovlivnění výsledků přítomností interferujících látek. Optimalizací podmínek klasické headspace techniky a plynověchromatografické analýzy se zabýval Čulík a kol. (29).

Vývoj moderních analytických metod včetně postupů pro přípravu vzorků se nyní orientuje na miniaturizaci. Typickým příkladem je dnes již klasická technika – mikroextrakce na pevné fázi (SPME) – navržená již v prvé polovině devadesátých let minulého století Janusem Pawliszinem (30). Tento postup je vhodnou a ekonomickou variantou ke klasické headspace technice. Vývojem a optimalizací metody SPME pro stanovení vicinálních diketonů v pivu se zabývaly práce Horáka a kol. (31, 32).

Jiným příkladem vývoje mikroextračních metod je extrakce na míchací tyčince (SBSE).Tuto techniku vyvíjel Baltussen a kol. (33).Tento postup je založen na stejných principech jako mikroextrakce na pevné fázi, ale tím, že je použito podstatně větší množství polydimethylsiloxanové fáze (50–300 μl), dochází k výrazně většímu obohacení organických sloučenin z extrahované matrice a v důsledku toho vzrůstá citlivost 100 až 1000krát. Další výhoda SBSE postupu spočívá v tom, že se jedná o magnetickou tyčinku zatavenou do skla, které je po deaktivaci pokryto polydimethylsiloxanovou fází, a tudíž celá extrakční tyčinka je mnohem méně náchylná k mechanickému poškození ve srovnání s křehkým křemenným vláknem použitým u SPME. Na druhou stranu SPME vlákna jsou k dispozici v bohaté nabídce různých druhů pokrytí a jejich kombinací (polydimethylsiloxan, polyakrylát, Carbowax, polydimethysiloxan/divinylbenzen, polydimethylsiloxan/Carboxen, divinylbenzen/Carboxen/polydimethylsiloxan, Carbowax/polyethylenglykol, Carbopack-Z/metal) a také s různou tloušťkou nanesené extrakční fáze, což umožňuje selektivní a zároveň vysoce citlivé stanovení široké škály různých analytů. Naproti tomu SBSE dodávaná firmou Gerstel pod názvem Twister je dostupná pouze s polydimethylsiloxanovou fází. Odlišné jsou velikosti Twisteru a množství nanesené fáze – délka 10 mm s tloušťkou fáze 0,5 mm nebo 1,0 mm, dále v délce 40 mm opět s tloušťkou fáze buď 0,5 mm nebo 1,0 mm. Ve všech případech je vnější průměr míchací tyčinky 3,2 mm. Twister o délce 10 mm se obvykle používá pro extrakci z objemu 1–50 ml, o délce 40 mm pro extrakci z objemů 100–250 ml (34).

Vzhledem k vysokému zakoncentrování analytů na Twisteru je možné kromě tepelné desorpce analytů využít i zpětnou extrakci sledovaných látek z polydimethylsiloxanové fáze Twisteru do malého množství organického rozpouštědla. Sníží se tím sice citlivost stanovení, ale pokud se sledované látky nevyskytují ve stopových koncentracích, lze je určit s dostatečnou přesností. Navíc při tomto způsobu není zapotřebí vysoké investice do termálního desorbéru. Tento přístup byl s úspěchem použit při stanovení některých senzoricky aktivních látek, jako jsou estery nebo nižší mastné kyseliny v pivu metodou plynové chromatografie (35, 36) nebo hořkých kyselin v pivu metodou vysokotlaké kapalinové chromatografie (37).

Cílem této práce bylo otestovat možnost využití extrakce na míchací tyčince pro stanovení vicinálních diketonů v pivu. Po extrakci byly látky následovně zpětně extrahovány z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla a analyzovány na plynovém chromatografu s detektorem elektronového záchytu. Pracovní charakteristiky tohoto postupu byly porovnány s parametry techniky SPME.

2 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

2.1 Použité chemikálie, standardy

Ethanol, chlorid sodný – Lach-Ner, s. r. o., ČR; hexan – Merck, Německo; helium v kvalitě 5,0, dusík v kvalitě ECD – Messer, ČR; ultračistá voda – Milli-RO 5plus firmy Millipore, USA.

Diacetyl (2,3-butandion), 2,3-pentandion, 2,3-hexandion – Merck, Německo.

2.2 Materiál a přístroje

Držák SMPE vlákna, vlákno 65 μm Carbowax/divinylbenzen – Supelco, USA; Twister o délce 10 mm, vnějším průměru 3,2 mm a tloušťce polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm – Gerstel, Německo; 20 ml headspace vialky, 2 ml šroubovací vialky, 350 μl skleněné inserty, PTFE silikonová septa, víčka, uzavírací a otevírací kleště – CRS, USA; magnetické míchadlo – MLW RH3, Polsko; pinzeta – Chirana, ČR; plynový chromatograf CP 9001 – Chrompack, Holandsko; automatický dávkovač vzorků ASG 40 – Labio, ČR; plynový chromatograf HRGC 5300 Mega series – Carlo Erba, Itálie.

2.3 Příprava vzorku

Všechny pokusy vedoucí k optimalizaci podmínek stanovení a pro proměření kalibračních křivek byly prováděny na modelovém roztoku 5% obj. ethanolu ve vodě. Validační parametry byly měřeny na reálných vzorcích piv z maloobchodní sítě. Vzorky piv byly přechovávány v chladničce při teplotě 4 °C až do doby analýzy.

2.3.1 SBSE metoda

Před první aplikací a každým dalším použitím byl Twister kondicionován po dobu 1 h při teplotě 300 °C v atmosféře helia při průtoku 50 ml/min. Po vychladnutí na laboratorní teplotu byl Twister připraven pro další extrakci.

Do 20 ml headspace vialky bylo napipetováno 10 ml vzorku obohaceného přídavkem 2,3-hexandionu jako vnitřního standardu o výsledné koncentraci 40 μg/l. Poté byl do vzorku vložen Twister. Vialka byla uzavřena septem krytým hliníkovou fólií a umístěna na magnetické míchadlo, kde byl vzorek míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce byl Twister opatrně pinzetou vyjmut, krátce opláchnut redestilovanou vodou a osušen. Pro zpětnou extrakci analytů z polydimethylsiloxanové fáze byl Twister vložen do 350 μl skleněného insertu s 200 μl hexanu. Tento insert byl umístěn do šroubovací vialky o objemu 2 ml a na magnetickém míchadle míchán při 800 min⁻¹ za laboratorní teploty. Po skončení extrakce z Twisteru byly 2 μl eluátu nastříknuty na kapilární kolonu plynového chromatografu.

2.3.2 SPME metoda

Použití SPME metody bylo založeno na postupu popsaném v práci Horáka a kol. (32).

Před prvním použitím se SPME vlákno ponechalo kondicionovat v nástřikovém prostoru chromatografu při teplotě 250 °C přes noc. Extrakce na vlákno byla prováděna z headspace prostoru nad 3 ml vzorku ve skleněné vialce o objemu 10 ml uzavřené teflonovým septem opatřeným hliníkovou fólií. Vzorek byl obohacen interním standardem (2,3-hexandion) o výsledné koncentraci 40 μg/l. Ke zvýšení účinnosti extrakce bylo použito vysolení pomocí 1,5 g chloridu sodného. Před vsunutím vlákna byla vialka po dobu 10 s intenzivně protřepána v ruce. Vlastní SPME extrakce probíhala po dobu 30 min za laboratorní teploty bez míchání. Ihned po skončení extrakce byly analyty extrahované na SPME vlákně analyzovány plynovou chromatografií prostřednictvím jejich termální desorpce v injektoru plynového chromatografu.

2.4 Podmínky plynové chromatografie

Stanovení vicinálních diketonů při použítí metody SBSE probíhalo na plynovém chromatografu Chrompack CP 9001, který byl opatřen automatickým dávkovačem vzorků Labio ASG 40. K separaci analytů byla použita 60 m dlouhá křemenná kapilární kolona J&W Scientific DB 624 s vnitřním průměrem 0,32 mm a tloušťkou filmu 1,8 μm. Kolona byla temperována na teplotu 75 °C po dobu 10 min, poté následoval teplotní gradient 5 °C/min do teploty 120 °C. Při této teplotě kolona zůstala po dobu 1 min. K nástřiku byl použit split-splitless injektor v režimu splitless. Split ventil byl otevřen po uplynutí 0,35 min. Injektor byl vyhříván na teplotu 220 °C, teplota detektoru elektronového záchytu byla optimalizována s ohledem na maximální citlivost při současné minimalizaci znečištění sběrné elektrody detektoru. Jako nosný plyn bylo použito helium v kvalitě 5,0, tlak na kolonu byl 150 kPa při teplotě 75 °C. Dusík v kvalitě ECD byl použit jako makeup plyn k oplachu ECD.

Při použití metody SPME bylo použito plynového chromatografu Carlo Erba HRGC 5300 Mega series. Použitá kolona, teplotní program a teploty injektoru a detektoru byly stejné jako v případě výše popsaného stanovení po extrakci SBSE. Pouze v nástřikovém prostoru injektoru byl použit vstupní liner s vnitřním průměrem pouze 1 mm. SPME vlákno bylo ponecháno v injektoru po dobu 5 min, aby došlo k jeho kondicionaci pro další stanovení.

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

3.1 Optimalizace teploty detektoru elektronového záchytu

Je známo, že diony poskytují dobrou odezvu na detektoru elektronového záchytu. Velikost signálu je však silně závislá na teplotě detektoru, přičemž citlivost se výrazně zvyšuje s klesající teplotou (38). Z tohoto důvodu byla proměřena závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě ECD (obr. 1). Celková odezva vicinálních diketonů při teplotě 180 °C dosahovala sice jen 74 % velikosti odezvy získané při teplotě detektoru 150 °C, ale na druhé straně se snižující se teplotou detektoru významně stoupá možnost jeho kontaminace a tedy nutnost častého čištění sběrné elektrody. Proto ve všech pokusech byl detektor ECD vyhříván na teplotu 180 °C.

Obr. 1 Závislost odezvy vicinálních diketonů na teplotě detektoru ECD

3.2 Optimalizace metody SBSE

Posunutí fázové rovnováhy lze docílit přídavkem solí anorganických kyselin. Z tohoto důvodu byl testován vliv přídavku chloridu sodného na extrakci vicinálních diketonů, a to při přídavku 0–4 g soli k 10 ml vzorku. Z obr. 2 je patrné, že s rostoucí koncentrací soli se zvyšuje odezva vicinálních diketonů. Odezva diacetylu při přídavku 1,0, 2,0 a 4,0 g soli je 1,69, 3,45 a 3,40krát větší než odezva bez přídavku soli. Pro 2,3-pentandion je za stejných podmínek odezva 1,49, 4,62 a 7,66krát vyšší než odezva bez přídavku soli.

Obr. 2 Vliv přídavku soli (NaCl) na celkovou velikost odezvy vicinálních diketonů

Přidání 4 g soli ve srovnání s přídavkem 2 g má za důsledek zvýšení celkové odezvy vicinálních diketonů jen o okolo 2 %. Při množství okolo 2 g chloridu sodného tedy zřejmě dochází k saturaci vysolovacího efektu.

Relativní směrodatná odchylka poměru odezvy diacetylu k odezvě vnitřního standardu dosahuje hodnoty 14 %. Pro 2,3-pentandion tato veličina nabývá hodnoty 11 %. Z toho vyplývá, že pro poměr odezev sledovaných látek k odezvě vnitřního standardu nemá uplatnění vysolovacího efektu význam.V dalších zkouškách bylo použito navážky 2 g NaCl.

Dále byla testována závislost odezvy vicinálních diketonů na době extrakce. Výsledky jsou patrné z obr. 3. Při extrakci po dobu 40 min se celková odezva všech sledovaných látek zvýšila jen o 4 % ve srovnání s dobou extrakce 20 min. Naproti tomu celková odezva po 20 min extrakce vzrostla o 53 % v porovnání s extrakční dobou 10 min. Pro další experimenty byla zvolena extrakční doba 20 min.

Obr. 3 Vliv délky extrakce Twister míchací tyčinkou na celkovou odezvu vicinálních diketonů

Vliv různé doby zpětné extrakce látek absorbovaných Twisterem do rozpouštědla na velikost celkové odezvy sledovaných látek ukazuje obr. 4. Zpětná extrakce látek je zřejmě úplná již po 20 min. Po 20 min reextrakce totiž odezvy vzrostly o 20 % ve srovnání s velikostí odezvy po 10 min zpětné extrakce. Naproti tomu pokud se reextrakční doba prodloužila z 20 min na 40 min, velikost ploch analyzovaných látek se zvětšila o necelé 2 %. Proto v dalších pokusech byla prováděna zpětná extrakce po dobu 20 min.

Obr. 4 Vliv různé délky zpětné extrakce Twisteru na celkovou odezvu vicinálních diketonů

3.3 Validace metody

Pracovní charakteristiky optimalizované SBSE metody jsou uvedeny v tab. 1 až 3 společně s parametry SPME postupu.

Pro vicinální diketony byly proměřeny pětibodové kalibrační křivky v koncentračním rozsahu 0,100 mg/l až 0,400 mg/l pro diacetyl a 0,010 mg/l až 0,400 mg/l pro 2,3-pentandion v 5% obj. roztoku ethanolu. Lepší shody bylo dosaženo proložením jednotlivých kalibračních bodů kvadratickou křivkou namísto lineární regrese. Korelační koeficienty při lineární regresi byly lepší než 0,996, při kvadratické lepší než 0,997. Z porovnání hodnot korelačních koeficientů techniky SBSE a SPME (tab. 1) vyplývá, že mezi metodami není rozdílu, avšak diacetyl není možné metodou SBSE měřit v nižších koncentracích (< 0,100 mg/l).

Tab. 1 Typ regrese a korelační koeficienty pro kalibraci vicinálních diketonů při použití metody SBSE a SPME

Opakovatelnost metody byla zjištěna opakovanou sorpční extrakcí na míchací tyčince jednoho a téhož vzorku piva pětkrát během jednoho dne. Poté byl tentýž vzorek piva obohacen přídavkem vicinálních diketonů (0,150 mg/l každé látky). Při porovnání s SPME postupem (tab. 2) je vidět, že 2,3-pentandion poskytuje srovnatelně výborné výsledky opakovatelnosti v obou metodách. V případě diacetylu je však u techniky SBSE dosaženo výrazně horších výsledků. Zřejmě je to možné vysvětlit následovně: extrakce látky do polydimethylsiloxanové fáze nanesené na míchací tyčince lze charakterizovat pomocí distribuce analytu mezi oktanolem a vodou popsané pomocí rozdělovacího koeficientu oktanol-voda (Ko/w) (39, 40). Hodnota log Ko/w pro 2,3-pentandion činí -0,85, zatímco pro diacetyl tato veličina nabývá hodnoty -1,34. Pravděpodobně horší výtěžnost a i opakovatelnost diacetylu je dána tím, že v důsledku jeho menší molekulové hmotnosti a vyšší polarity má tato látka větší tendenci zůstat spíše ve vodní fázi než přejít do nepolární polydimethylsiloxanové vrstvy. Naproti tomu SPME vlákno s fází Carbowax/divinylbenzen je podstatně vhodnější pro extrakci polárních sloučenin.

Tab. 2 Opakovatelnost stanovení vicinálních diketonů v pivu metodou SBSE a SPME

Robustnost SBSE metody byla ověřena pomocí porovnání odezvy vicinálních diketonů o koncentraci 0,150 mg/l každé látky v závislosti na různém obsahu ethanolu ve vzorku (0 %, 0,5 %, 1,0 %, 4,0 %, 5,0 %, 8,0 % obj.). Poměr odezvy diacetylu a vnitřního standardu vykazuje RSD 5,1 %, pro poměr odezvy 2,3-pentandionu a vnitřního standardu je RSD 4,3 %. Metoda SPME z výše popsaných důvodů poskytuje lepší výsledky RSD (tab. 3).

Tab. 3 Robustnost SBSE a SPME metody vyjádřená jako relativní směrodatná odchylka (RSD) poměru ploch sledované látky k ploše vnitřního standardu

4 ZÁVĚR

Na základě provedených experimentů byly navrženy tyto pracovní podmínky metody SBSE pro stanovení vicinálních diketonů v pivu: 10 ml vzorku s 2,3-hexandionem jakožto vnitřním standardem (výsledná koncentrace 40 μg/l) ve vialce o celkovém objemu 20 ml a přídavkem 2,0 g chloridu sodného. Vzorek míchat Twisterem (délka 10 mm, tloušťka polydimethylsiloxanové fáze 0,5 mm) při 800 min-1 za laboratorní teploty po dobu 20 min. Zpětná extrakce analytů se provede mícháním Twisteru v 200 μl hexanu při 800 min-1 během 20 min při laboratorní teplotě.

Technika sorpční extrakce na míchací tyčince následovaná zpětnou extrakcí vicinálních diketonů z polydimethylsiloxanové fáze do organického rozpouštědla je levnou, jednoduchou, alternativní metodou za předpokladu, že se diacetyl vyskytuje ve vzorku v koncentrační úrovni nad 0,100 mg/l. Při nižší koncentraci vzhledem k malé účinnosti extrakce polárního diacetylu do nepolární fáze Twisteru nelze metodu SBSE použít. To je zásadní nevýhoda, která omezuje použití tohoto postupu oproti SPME technice. SPME postup je i časově méně náročný, vzhledem ke křehkosti vlákna, ale vyžaduje zručné a opatrné zacházení.

Kvasný průmysl
 

Mohlo by Vás zajímat

Optimized PAH Analysis Using Triple Quadrupole GC/MS with Hydrogen Carrier

Aplikace
| 2020 | Agilent Technologies
Instrumentation
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/QQQ
Manufacturer
Agilent Technologies
Specialization
Životní prostředí, Potraviny a zemědělství

LECO Flux - GCxGC Flow Modulator

Brožury a specifikace
| 2020 | LECO
Instrumentation
GCxGC
Manufacturer
LECO
Specialization
---

"What’s inside your car?” - Car interior emissions testing using Thermal desorption GC/MS analysis

Prezentace
| N/A | Thermo Fischer Scientific
Instrumentation
GC/MSD, Termální desorpce, GC/SQ
Manufacturer
Thermo Fischer Scientific, Markes
Specialization
Životní prostředí, Materiálová analýza
 

Podobné články

Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 2. - Extrakce na míchací tyčince

Práce diskutuje vliv důležitých parametrů nutných k optimalizaci SBSE extrakce (doba extrakce, pH vzorku, iontová síla, vliv organických činidel, teploty, míchání, derivatizace, desorpční podmínky).
Vědecký článek | Akademie

Možnosti využití moderních metod přípravy vzorků pro plynově chromatografické analýzy při analýze nápojů a zejména piva. Část 3. - Mikroextrakce na pevné fázi a extrakce na míchací tyčince při analýze mastných kyselin v pivu

Tato práce se zabývá využitím technik mikroextrakce na pevné fázi (SPME) a sorpční extrakce na míchací tyčince (SBSE) pro stanovení mastných kyselin v pivu.
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 | Potraviny

Extrakce na míchací tyčince – nová možnost při analýze některých senzoricky a aktivních látek v pivu

Tato práce se zabývá využitím SBSE při stanovení některých senzoricky aktivních látek v pivu. Použita byla tyčinka (10 x 1,3 mm) pokrytá polydimethylsiloxanem od firmy Gerstel, komerčně nazývaná Twister.
Další projekty
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití

LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena.