Improved Sample Pretreatment Using Offine Supercritical Fluid Extraction

Význam tématu

Superkritická fluidní extrakce (SFE) představuje moderní a ekologickou alternativu k tradičním metodám předúpravy vzorků pevné fáze. Díky kombinaci vysoké rozpustnosti a difuzivity superkritických plynů s nízkou viskozitou lze cíleně izolovat analyty při mírných teplotách a za minimální spotřeby organických rozpouštědel. Automatizace tohoto postupu navíc zvyšuje reprodukovatelnost a snižuje pracovní nároky laboratorního personálu.

Cíle a přehled studie / článku

Tento technický report popisuje offline systém SFE Nexera UC, navržený pro sériovou předúpravu až 48 pevných vzorků. Hlavním cílem bylo ukázat principy provozu, optimalizaci extrakčních parametrů a praktické aplikace na příkladech extrakce vitamínu E z potravinového doplňku a reziduí pesticidů z hnědé rýže. Součástí práce je také porovnání s běžnými metodami Soxhletovy extrakce a diskuse o výhodách SFE.

Použitá metodika a instrumentace

Metodický postup se skládá z následujících kroků:

• Příprava vzorku: míchání pevné matricové hmoty s odváděcím činidlem (např. vodu vážící adsorbent) a plnění extrakčních nádobek (0,2 nebo 5 mL objem).
• Statická extrakce: zahřátí nádobky na 40–80 °C a nasycení CO₂ (při tlaku ~15 MPa) bez průtoku po předem definovanou dobu.
• Dynamická extrakce: kontinuální průtok superkritického CO₂ (příp. s organickým modifikátorem methanol nebo ethanol) skrz vzorek s odváděním analyzátů do pastové pasti.
• Eluce a sběr: snížení tlaku za pastou na atmosférický stav, následné promytí analyzátů vhodným organickým elučním činidlem (hexan, aceton/hexan), sběr frakcí pomocí frakčního kolektoru.

Instrumentace:

• Nexera UC SFE pretreatment system (Shimadzu) s rack changerem pro 48 nádobek.
• CO₂ pumpa a dodávková pumpa pro modifikátory/eluenty.
• Trap kolony ODS (Shim-pack VP-ODS 4,6×50 mm, 5 µm).
• Analytické přístroje pro další stanovení: HPLC (COSMOSIL Cholester 4,6×250 mm, 3 µm) se SFC detekcí UV-VIS, GC/MS/MS (Rxi-5Sil MS, 30 m×0,25 mm, df=0,25 µm) v režimu MRM.

Hlavní výsledky a diskuse

Ve studii byly demonstrovány dva klíčové případy:

• Extrahování d-α-tokoferolu z potravinového doplňku: průměrná koncentrace 0,773 mg/mL, návratnost 102–106 %, RSD 1,5 % (n=6).
• Extrahování reziduí 301 pesticidů z hnědé rýže: výsledné koncentrace ~50 ng/mL, návratnost 70–120 %, RSD < 10 % (n=6) pro reprezentativní pesticidy cyhalofop-butyl, etofenprox, iprodion, malathion, piperonylbutoxid.

Získané výsledky potvrdily vysokou účinnost a reprodukovatelnost offline SFE předúpravy, výrazné zkrácení doby operací oproti Soxhletově extrakci a výrazné snížení spotřeby rozpouštědel.

Přínosy a praktické využití metody

SFE pomocí Nexera UC systému umožňuje:

• Rychlou a environmentálně šetrnou extrakci pevných vzorků.
• Automatizaci seriové předúpravy (až 48 vzorků) bez zásahu obsluhy.
• Přizpůsobení podmínek (teplota, tlak, modifikátor, doba) specifickým analytem.
• Široké spektrum aplikací: potravinářské doplňky, farmaceutické matricové suché vzorky, agrární produkty, polymerní materiály.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj SFE směřuje k:

• Online integraci s chromatografickými systémy (LC, GC) pro minimalizaci manipulace.
• Vývoji univerzálnějších modifikátorových směsí pro extrakci polaritně rozmanitých látek.
• Zavádění mikročipových a miniaturizovaných SFE jednotek pro rychlé screeningy.
• Využití pokročilých materiálů náplní a pastových kolon pro selektivnější zachycení analytů.

Závěr

Offline superkritická fluidní extrakce na platformě Nexera UC prokázala vysokou účinnost, opakovatelnost a flexibilitu. Metoda minimalizuje spotřebu organických rozpouštědel a umožňuje plně automatizovat sériovou předúpravu vzorků pro další analýzy SFC, GC/MS nebo LC/MS. Implementace SFE do rutinní laboratorní praxe přináší významné časové i ekonomické úspory.