Określenie składników cukru w uprawach oleistych za pomocą chromatografii jonowej

Niniejsze badanie wykorzystuje chromatografię jonową do oznaczania zawartości fruktozy, glukozy, sacharozy, stachiozy i rafinozy w nasionach oleistych. Autor wykorzystał chromatograf jonowy Wayeal wyposażony w detektor amperometryczny, używając jako eluentu roztworu NaOH i wody przygotowanego samodzielnie. Metoda ta charakteryzuje się prostym przygotowaniem próbek, doskonałą odzyskiwalnością i wysoką czułością, co sprawia, że nadaje się do oznaczania zawartości fruktozy, glukozy, sacharozy, stachiozy i rafinozy w nasionach oleistych, zgodnie z normą.

Słowa kluczowe: Nasiona oleiste, chromatografia jonowa, cukry.

1. Instrumenty i odczynniki

1.1 Lista konfiguracji chromatografii jonowej

Tabela 1 Lista konfiguracji instrumentów

1.2 Odczynniki i roztwory wzorcowe

Tabela 2 Tabela odczynników i wzorców

1.3 Materiał eksperymentalny i sprzęt pomocniczy

Zestaw filtracyjny

Myjka ultradźwiękowa

Waga analityczna (dokładność 0,0001 g)

Strzykawka jednorazowa (2 ml)

Filtr strzykawowy do roztworów wodnych (0,22 μm)

Woda ultrapure, o oporności 18,2 MΩ·cm (25°C)

2. Metoda eksperymentalna

2.1 Przygotowanie roztworu

2.1.1 Roztwór octanu cynku (1 mol/l): Odważyć 21,9 g octanu cynku, dodać 3 ml kwasu octowego lodowatego, rozpuścić i rozcieńczyć wodą do 100 ml.

2.1.2 Roztwór żelazicyjanku potasu (1 mol/l): Odważyć 10,6 g żelazicyjanku potasu, rozpuścić i rozcieńczyć wodą do 100 ml.

2.1.3 Roztwór wodorotlenku sodu (200 mmol/l): Odmierzyć 10,5 ml 50% roztworu wodorotlenku sodu, rozcieńczyć do 1000 ml wodą wstępnie odgazowaną i chronić gazem azotem.

2.2 Wstępne przygotowanie próbek

2.2.1 Ekstrakcja próbek

Odważyć 5 g próbki (z dokładnością do 0,1 mg), umieścić w 50 ml probówce wirówkowej z korkiem, dodać 25 ml eteru naftowego, wirować przez 1 minutę, odwirować przy 2000 obr./min przez 5 minut i usunąć górną warstwę eteru naftowego. Powtórzyć powyższe kroki dwukrotnie. Odparować resztki eteru naftowego w łaźni wodnej o temperaturze 60°C. Przenieść próbkę do 150 ml kolby stożkowej (uprzednio doprowadzonej do stałej masy) za pomocą szklanej pałeczki. Przepłukać probówkę wirówkową dwukrotnie 50 ml wody i połączyć płyny płuczące w kolbie stożkowej. Powoli dodać odpowiednio 5 ml roztworu octanu cynku i 5 ml roztworu żelazicyjanku potasu. Następnie dodać wodę, aż całkowita masa roztworu wyniesie około 100 g (z dokładnością do 1 mg). Po mieszaniu w temperaturze pokojowej przez 30 minut, przefiltrować roztwór przez jakościowy szybki bibułę filtracyjną. Następnie przefiltrować przesącz przez filtr strzykawkowy 0,22 μm, aby uzyskać próbkę testową. Jednocześnie przeprowadzić test ślepy.

2.3 Warunki eksperymentu

2.3.1 Warunki chromatografii

Faza ruchoma: A: 200 mM NaOH; B: woda; C: 20 mM NaOH

Szybkość przepływu: 0,4 ml/min

Czas pracy: 65 min

Temperatura kolumny: 30°C

Temperatura strefy detekcji: 30°C

Detektor: Elektroda złota, cukry, potencjał poczwórny

Objętość wtrysku: 10 μL

Tabela 3 Elucja gradientowa

3. Wynik eksperymentu

3.1 Chromatogram wzorcowy

Separacja pięciu cukrów została zakończona w ciągu 20 minut, ze wszystkimi pikami wykazującymi dobry kształt, bez zjawiska ogonowania, a wszystkie związki wykazywały doskonałą odpowiedź, spełniając wymagania dotyczące oznaczania eksperymentalnego.

Rys. 1 Chromatogram 5 cukrów (0,5 mg/l)

Tabela 4 Wyniki przydatności systemu

3.2 Zakres liniowy

Pobrać odpowiednią ilość mieszaniny roztworu wzorcowego i przeprowadzić szeregowe rozcieńczanie w celu przygotowania serii stężeń do budowy krzywej wzorcowej. Zakres liniowy wynosi 0,05–20 mg/l. Odchylenie między wynikami detekcji liniowej a znanymi stężeniami jest mniejsze niż maksymalne dopuszczalne odchylenie. Wartości R² wahają się od 0,99985 do 1,00000, co wskazuje na doskonałą liniowość dla wszystkich składników.

Tabela 5 Tabela zakresu liniowego dla każdego związku

Rys. 2 Wyniki liniowe dla pięciu cukrów

3.3 Precyzja

Roztwór próbki soi został wyekstrahowany zgodnie z sekcją 2.2.1 i analizowany w warunkach instrumentalnych określonych w sekcji 2.3.1 z sześcioma kolejnymi wtryskami. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli. Odchylenia standardowe względne (RSD) pięciu cukrów w próbce soi były w granicach 1%. Detekcja próbek jest wiarygodna, a metoda wykazuje dobrą precyzję.

Tabela 3 Wyniki precyzji próbek soi

Rys. 3 Nałożone chromatogramy precyzji czterech cukrów w soi

3.4 Wynik testu próbki

3.4.1 Wykrywanie wilgoci

Pobrać próbki soi i sezamu do badania i oznaczyć zawartość wilgoci w próbkach zgodnie z GB/T 14489.1. Wyniki przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela 4 Wyniki wilgotności próbek

3.4.2 Testowanie próbek

Pobrać próbki soi i sezamu do badania, wyekstrahować roztwory próbek zgodnie z sekcją 2.2.1 i przeprowadzić analizę wtryskową w warunkach instrumentalnych określonych w sekcji 2.3.1. Wyniki testu próbek przedstawiono w poniższej tabeli. Wykrywanie próbek soi i sezamu jest wiarygodne, a wyniki są zadowalające.

Tabela 5 Wynik testu próbki

Rys. 4 Chromatogram testowy próbki soi rozcieńczonej 200-krotnie

Rys. 5 Chromatogram testowy próbki sezamu rozcieńczonej 100-krotnie

4. Wnioski

Metoda ta wykorzystuje system chromatografii jonowej Wayeal IC6300 serii wyposażony w detektor amperometryczny do opracowania metody chromatografii jonowej do oznaczania fruktozy, glukozy, sacharozy, stachiozy i rafinozy w nasionach oleistych. Próbki zostały poddane obróbce wstępnej, rozdzielone za pomocą kolumny chromatografii jonowej i ilościowo oznaczane metodą wzorca zewnętrznego, umożliwiając analizę jakościową i ilościową fruktozy, glukozy, sacharozy, stachiozy i rafinozy w nasionach oleistych. Dane wskazują, że wszystkie piki chromatograficzne wykazują doskonały kształt bez ogonowania, czułość spełnia wymagania norm krajowych, a współczynniki korelacji liniowej przekraczają 0,999. Pokazuje to, że metoda, w połączeniu z systemem chromatografii jonowej Wanyeal, spełnia wymagania rutynowego wykrywania jakościowego i ilościowego dla próbek docelowych.