Simultaneous determination of xanthan gum, optical density, and glucose in aqueous solutions by Vis-NIRS

Význam tématu

Aplikace NIR spektroskopie pro kontrolu kvality vodných roztoků xantanové gumy představuje rychlou, bezkontaktní a nehromadící metodu, která eliminuje tradiční časově náročné přípravy vzorků. Díky schopnosti současně sledovat více parametrů je vhodná pro vysokokapacitní provozy v potravinářském, kosmetickém i farmaceutickém průmyslu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a validovat kvantitativní modely pro simultánní stanovení optické hustoty, obsahu glukózy a koncentrace xantanové gumy ve vodných roztocích. Studie zahrnovala více než 100 reálných vzorků z fermentorů s variabilními parametry během čtyř týdnů.

Použitá metodika a instrumentace

Spektra byla snímána v rozmezí 400 až 2500 nm v transmisním režimu při konstantní teplotě 40 C. Celkem 75 % dat sloužilo ke kalibraci a 25 % k validaci. Spektrální předzpracování zahrnovalo druhou derivaci. Pro modelování byla použita metoda Partial Least Squares (PLS) a Multiple Linear Regression (MLR) na vybraných vlnových pásmech.

Použitá instrumentace

• NIRS XDS RapidLiquid Analyzer
• 4 mm jednorázové skleněné kyvety
• Software Vision Air 2.0 Complete

Hlavní výsledky a diskuse

Model pro glukózu (0–4,5 %) s PLS na pásmech 626–694 a 1662–1744 nm dosáhl R² = 0,9623 a SEP = 0,34 %. Model xantanové gumy (0–5 %) na pásmu 1662–1744 nm dosáhl R² = 0,9431 a SEP = 0,35 %. Optická hustota (0–12) byla úspěšně stanovena MLR na vlnových délkách 893 a 967 nm s R² = 0,9052 a SEP = 0,90. Všechny modely vykazují vysokou přesnost kalibrace i predikce a nízké standardní chyby.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlost analýzy pod jednu minutu bez přípravy vzorku
• Současné sledování tří klíčových parametrů
• Vysoká propustnost a úspora provozních nákladů
• Intuitivní software vhodný i pro méně zkušené operátory

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace do on-line monitoringu a procesní analytiky
• Využití pokročilých chemometrických algoritmů pro automatickou údržbu kalibrace
• Miniaturizace detekčního systému a rozšíření do mobilních aplikací
• Sledování dalších příměsí a kvality složek v reálném čase

Závěr

Studie prokázala, že Vis-NIR spektroskopie na zařízení Metrohm XDS RapidLiquid Analyzer umožňuje rychlé a spolehlivé stanovení optické hustoty, obsahu glukózy a xantanové gumy ve vodných roztocích. Metoda nabízí vysokou propustnost, minimalizaci nákladů a jednodušší obsluhu, což ji činí ideální pro rutinní kontrolu kvality ve výrobních provozech.