Товарів: 0
На суму: 0 грн
Найважливішою умовою успішного аналізу методом хроматографії на папері є правильний вибір розчинника. Однак на сьогодні у нас практично відсутні критерії кількісної оцінки розчинників. Це створює труднощі при виборі розчинника з десятків і сотень опублікованих варіантів, а також унеможливлює порівняння хроматографічної поведінки різних речовин, перерахунок Rf при переході від одного варіанту до іншого і т.д.
На нашу думку, раціональним способом усунення цих труднощів було б використання на практиці кількісних характеристик найбільш поширених систем розчинників. Такі характеристики дозволили б систематизувати численні варіанти цієї системи, рекомендовані на основі емпіричного відбору різними авторами, і без попереднього тестування оцінити їх, визначити розрахунковим шляхом оптимальне кількісне співвідношення компонентів розчинника в зв'язку з певними дослідницькими ланцюжками, а також дозволили б легко здійснювати в рамках цієї системи перехід від Rf-речовин в одному варіанті до Rf-в іншому і, нарешті, більш повне використання систем.
Спираючись на наявні літературні матеріали та отримані експериментальні дані, спробуємо в загальних рисах охарактеризувати найбільш вживані системи розчинників н-бутатол-оцтова кислота-оксо та н-бутанол-мурашина кислота-вода.
У хроматографічному процесі розділення на папері більшості речовин залежить від співвідношення їх розчинності у водній нерухомій фазі та рухомій фазі, утвореній органічними компонентами розчинника та водою, що залишилася. Успішне розділення та отримання якісних плям хроматографованих речовин гідрофільної природи (зокрема цукрів, органічних кислот, амінокислот) досягається за умови дуже легкого утворення водної нерухомої фази, що, у свою чергу, стає можливим при наявності достатньої кількості води в розчиннику в слабозв’язаному стані. Іншими словами, якість хроматограми підвищується, коли розчинник наближається до точки насичення водою.
Двофазні розчинники незручні в приготуванні та дають точну інформацію про співвідношення компонентів у робочій фазі. Криві показують процентний вміст н-бутанолу, води та кислоти. При цьому розрахований загальний об’єм розчинника приймається за 100 % без урахування його зміни після змішування компонентів; Інтереси, таким чином, об'ємні. Кількість н-бутанолу відповідає різниці між 100 і загальним відсотком води та кислоти. Наведений спосіб розрахунку виглядає практично зручним.
При побудові кривої для оцтової кислоти використовувався метод «титрування» суміші н-бутанолу і води оцтовою кислотою до переходу емульсії в однорідну рідину, тобто до переходу з двофазного стану в однофазний. Оцтова кислота виконує роль сполучного агента, підвищуючи розчинність води в розчиннику. Як приклад, ось кілька точок на цій кривій:
% % води - 16,7, оцтової кислоти - О;
» - 21,5, оцтової кислоти - 6,5;
“ - 25.0 ' " 9*4;
v - 32,0 ' ' - 12,6;
' - 40,0 ' " - 13,8.
Ішервуд і Джермін (1949) показали для ряду розчинників, що рух цукрів через папір, виражений через , прямо пропорційний логарифму мольної частки води в розчиннику. Автори досліджували рухливість цукрів у двокомпонентних розчинниках, насичених водою (один із компонентів — спирт, ефір тощо, інший — вода). Наприклад, в системі н-бутанол-вода вміст води становив 0,508 молярних часток, що відповідає точці на осі абсцис з вмістом води 16,7% і оцтової кислоти - 0%.
На підставі цих даних можна було б припустити, що між складом розчинника, що відповідає іншим точкам похідної кривої, і рухливістю цукрів також існує природна залежність.
Ми припустили, що в точках кривої розчинник знаходиться в стані насичення водою і, отже, вода, з одного боку, однаково легкодоступна для утворення комплексу целюлоза-вода, тобто нерухомої фази, а рухома фаза, з іншого боку, будучи збагаченою водою (і, відповідно, оцтовою кислотою), підвищує рухливість хроматографованих речовин. Отримані дані показали, що існує жорстка залежність між процентним вмістом води в розчиннику (і, відповідно, оцтової кислоти) і співвідношенням значень для цукрів. Встановлено також, що розділова здатність розчинника закономірно знижується зі збільшенням вмісту в ньому водно-оцтової кислоти, але швидкість руху цукрів зростає.
Зі збільшенням вмісту оцтової кислоти в розчиннику при збереженні постійного відсотка води, при виході за межі кривої «хроматографічний спектр» звужується, а його рухливість зростає. У цьому випадку спостерігається більш складна залежність між вмістом оцтової кислоти в розчиннику і співвідношенням величини РЖ для цукрів. Крім того, в серії розчинників з різним відсотковим вмістом води спостерігається різний зв’язок між збільшенням у них вмісту оцтової кислоти та зміною співвідношення значень РЖ. Проте в окремих випадках доцільно використовувати скорочення часу прискорення хроматограм зі збільшенням процентного вмісту оцтової кислоти в розчиннику в певних межах. Наприклад, якщо для диспергування цукрів, які є в органах виноградної лози, розчинником н-бутол-оцтова кислота-вода (4:1:5) потрібно 60-70 годин, то. Використовуючи розчинник з високим вмістом оцтової кислоти (наприклад, год - 25%, оцтова кислота - 18-15%), можна отримати якісну хроматограму через 40-44 години. Таким чином, над кривою для оцтової кислоти (заштрихування) виділена область на графіку, точки якої відповідають «працездатним» композиціям розчинників.
Циммерман (1957), наприклад, використовував розчинник n-бутанол-оцтова кислота-вода 3:3:2 (або 25% води,
37,5% оцтової кислоти). Однак при такому значному вмісті оцтової кислоти моно- і дисахариди погано розділяються, і якість хроматограми залишається дуже низькою, особливо на «швидких» сортах паперу. У цьому випадку збільшення швидкості розгону відбувається за рахунок якості. Тим не менш, з метою економії часу цей розчинник також використовується в останніх дослідженнях при вивченні метаболізму тритетрасахаридів.
З отриманих даних видно, що найбільшу розділюючу здатність розчинник проявляє при мінімальному вмісті в ньому води - оцтової кислоти, але при цьому збільшується час прискорення. Наприклад, для розділення галактози - глюкози слід використовувати розчинник з вмістом води 16,7-20%, оцтової кислоти - 0-4,7%, або використовувати розчинник, склад якого відповідав би площі, виділеній на графіку біля цієї ділянки кривої. Якщо говорити про ідентифікацію речовин за значеннями Rf, то слід використовувати тільки склади, які відповідають точкам на кривій. У цих випадках пропорційність між процентним вмістом водно-оцтової кислоти в розчиннику і співвідношенням значень Rf для цукрів дозволяє легко переходити від значень в одному складі до значення в іншому.
Для визначення «робочої зони» з мурашиною кислотою потрібен був інший методичний підхід. Мурашина кислота, як сильна кислота, в суміші з н-бутанолом викликає енергійний процес етерифікації, приводячи насичений водою розчинник до роз'єднання, тобто до переходу з однофазного стану в двофазний. Тому під час приготування розчинника необхідно використовувати таку кількість води, якої недостатньо для його насичення, тим більше, чим більше мурашиної кислоти в розчиннику (див. рисунок).
Форма слабозв'язаної води, яка активно бере участь у процесі хроматографічного розділення речовин, утворюється в розчинниках з високим вмістом мурашиної кислоти вже в процесі їх використання внаслідок ряду факторів (поява бутилформіату, що знижує гідрофільність розчинника, збільшення кількості води і зменшення кількості зв'язуючого - мурашиної кислоти в результаті реакції етерифікації). Тому критерієм побудови кривої для мурашиної кислоти в наших дослідах був умовний показник – відділення розчинника на хроматограмі (метод по наростанню) через 40 годин з моменту його приготування. На графіку праворуч від кривої є заштрихована ділянка, точки якої відповідають композиціям розчинників, які розділяють за менший проміжок часу, але все ж дозволяють їх практичне використання. Ліворуч розташовані «працездатні» розчинники, які відокремлюються через тривалий період часу.
Крива з мурашиною кислотою в першу чергу представляє інтерес для вибору оптимальних складів розчинників, придатних для дистиляції органічних кислот, а також амінокислот (переважно область «спектру»: цистин-аланін). Стосовно органічних кислот слід зазначити, що зі збільшенням вмісту мурашиної кислоти в розчиннику (верхня частина кривої) збільшується витіснення аніонів винної та щавлевої кислот з їх важкорозчинних солей, що дає можливість наносити на хроматограму екстракти або клітинний сік з неочищених від катіонів органів виноградної лози.
При розробці хроматограм бромфеноловим синім поряд з ідентифікацією аніонів кислоти за жовтими плямами можна одночасно ідентифікувати катіони кальцію, магнію і калію за темно-синіми плямами. При цьому кальцій і калій розділяються досить добре, а кальцій і магній – погано.
Рис.6. Робочі зони систем: бутинол-оцтова кислота-вода і н-бутинол-мурашина кислота-вода: а-б-в - для оцтової кислоти; а-б-г - для мурашиної кислоти.
При використанні розчинників для дистиляції сирих екстрактів або клітинного соку, склад яких відповідає нижній частині кривої (з вмістом мурашиної кислоти в розчиннику 4-13%), аніон винної кислоти буде розташовуватися вище всіх зазначених катіонів. В цьому випадку винна кислота буде проявлятися у вигляді розширеної плями, оскільки в цих композиціях розчинників витіснення аніона з кальцієвих і кислих калієвих солей винної кислоти відбувається неповно і мляво; кількісного обліку його в цих випадках досягти неможливо.
Однофазні розчинники цієї системи, що використовуються при аналізі органічних кислот у вині та винограді, відповідають, як правило, нижній частині кривої. Наприклад, підходять розчинники, рекомендовані Rodopoulo (1956, 1960), н-бутанол-мурашина кислота-вода 70:10:20 і насичений водою н-бутанол-мурашина кислота 95:5. враховуючи, що зазвичай при. 85% мурашиної кислоти змінюється на такі точки на графіку: 21,5% води - 8,5% кислоти і 16,6% води - 4,2% кислоти. Попов і Чистякова (1960) використовували розчинник складу 80:3:15 (або 15,7% вода - 4,2% мурашина кислота).
Підвищуючи кислотність розчинника додаванням до нього мурашиної кислоти до 20-25%, досягається значне поліпшення прискорення початкової частини «спектру». (Наприклад, 23% мурашиної кислоти - 6,5% води). У цьому випадку розташування плям буде таким (спочатку): кальцій, магній, винна кислота, калій, лимонна кислота, яблучна кислота та ін. Винна кислота в цих розчинниках витісняється із солей більш повно.
Слід зазначити, що кальцій дає кілька плям за кількістю аніонів, з якими він утворює важкорозчинні солі (щавлева, винна кислоти).
Рекомендовані склади розчинників з високим вмістом мурашиної кислоти в деяких випадках можуть мати безсумнівні переваги, насамперед у визначенні сольового складу аналізованого матеріалу. При використанні цих розчинників можна обійтися без очищення екстракту (клітинного соку) іонообмінними смолами або іншими існуючими методами.
Як правило, клітинний сік, отриманий із убитих гарячою парою вегетативних органів виноградної лози, містить осад кальцієвих солей винної кислоти, щавлевої кислоти і кислої калієвої солі винної кислоти. У цих випадках перед нанесенням на хроматограму до соку слід додати рівний об’єм 50% мурашиної кислоти.
Мурашина кислота добре розчиняє осад, що дозволяє уникнути появи плям сторонніх аніонів кислоти при нанесенні його на хроматограму.
При аналізі амінокислот розділювальна здатність розчинника з мурашиною кислотою підвищується зі збільшенням її вмісту і, отже, зменшенням вмісту води. Практично доцільно використовувати розчинник з мурашиною кислотою, щоб диспергувати частину «спектру»: цистин-аланін. Однак слід зазначити, що при підвищенні вмісту мурашиної кислоти вище 15% стає вираженим руйнування гістидину та інших лужних амінокислот. Тому, очевидно, для дистиляції амінокислот слід орієнтуватися на склади 13-15% мурашиної кислоти. Склад розчинника 75:15:10, широко використовуваний в амінокислотному аналізі, знаходиться в цій області.
З методів розробки хроматограм слід відзначити добре зарекомендував себе цукровий проявник на основі етилового ефіру н-амінобензойної кислоти (анестезин), запропонований співробітником Інституту ім. Магарача Н.В. Помазков. Анестезин відрізняється чистотою реактиву і нешкідливістю, наближаючись за типом прояву до аніліну. Хроматограмму пропускають через проявник (2,0 г анестезину і 2,0 г фталевої кислоти в 100 мл ацетону), висушують і проявляють при 120-140 С.
При аналізі органічних кислот автор статті рекомендує поєднувати перегонку хроматограм з їх обробкою проявником. Для цього на 100 мл розчинника додають 60-70 мг бромфенолового синього. Для прояву розігнаної хроматограми досить висушити її в потоці повітря кімнатної температури. Для більш контрастного вигляду катіонів готову хроматограму необхідно нагріти до 100-120 С.
Таким чином, запропоновано метод аналізу систем розчинників і надано короткий опис систем н-бутанол-оцтова кислота-вода і н-бутанол-мурашина кислота-вода. Такі характеристики дозволяють більш повно використовувати можливості кожної системи розчинників. При цьому все різноманіття складів, що відрізняються кількісним співвідношенням компонентів, зводиться до системи з загальним знаменником у вигляді кривої, що відповідає точкам насичення розчинника водою і дозволяє здійснити перехід від значень речовин в одному складі до значень /?/ в іншому або від значень визначити невідомий раніше склад розчинника даної системи. Кількісні характеристики наведені в статті для системи з оцтовою кислотою.
Ще почитати:
Міжнародні відносини о найменуванні шампанського та хереса
В чому різниця між шампанським, просеко та ігристим вином?
Отримання червоних ігристих вин пляшковим способом з винограду перспективних сортів
Ігристі вина
Токайські вина
У нашому блозі «Приватна Марка» багато цікавого контенту: новинки ринку виноробства, крафтові рецепти наших технологів, влоги на різні теми. Дистиляція, крафтові винокурні, виробництво крафтового сидру, крафтовий квас, рецептура сидру, виробництво крафтових напоїв за нашими рецептами, виробництво спирту в промислових масштабах. Це та багато іншого цікавого у блозі «Приватна Марка Україна» та мережі магазинів «Винороб».
Наприклад, ви вирішили відкрити сироварню, ковбасний цех або почати пекти крафтовий хліб — welcome! Ми завжди допоможемо: надамо рецептуру, забезпечимо всі витратні матеріали, відправимо нашого технолога, складемо технологічну карту, встановимо все обладнання, сертифікуємо виробництво, відкриємо для вас завод з нуля, виноробні, цехи, виноградники, налагодимо готовий продукт із виходом на ринок. Ми — компанія повного циклу: маємо багато представництв по всьому світу. Потрібна склотара, склобанки, медичний посуд, лабораторний посуд чи лабораторне обладнання — звертайтеся! У наших складах понад 900 тис. найменувань товарів та обладнання. Звертайтеся, не вагайтеся! Не важливо, де ви знаходитесь — у СНД, Європі, Америці чи Азії: ми маємо великий досвід. Privatna Marka йде в ногу з технологіями та інноваціями. Ми 20 років на ринку та відправили понад 1 млн посилок своїм клієнтам. Втілили багато креативних проєктів. Відкрили низку підприємств харчової промисловості, а також у непродовольчій та продовольчій групах технічних виробів. Втілили 147 комерційних проєктів у країнах СНД. Виробляємо 70 видів продукції власного виробництва в Україні, Німеччині та Китаї. У блозі ще більше цікавого та корисного.
Консультації за тел. +380 (67) 440-70-90
https://privatnamarka.com/
https://www.instagram.com/privatnamarka?igsh=MWt0NzNxbHJrbXh4ZQ==\
https://www.facebook.com/Privatnamarka
https://youtube.com/@privatnamarkacom?si=P5RH_spetEP3x_RQ\