Методы анализа термических свойств продукции

Важной областью применения электрофореза является анализ белков сыворотки крови, аминокислот гидролизатов белков, нуклеиновых кислот и т.п. В кислотном буферном растворе аминокислота находится в виде катиона NHз+......COOH, который будет перемещаться к  катоду, в то время как в щелочном буфере аминокислота превращается в 

анион NH2....COO-, и будет двигаться  к аноду. В изоэлектрической точке  аминокислота находится в растворе в виде биполярного иона NH3+......COO- и не будет передвигаться в  электрическом поле.

 

2.8 Газовая хроматография

В газовой хроматографии (ГХ) в качестве ПФ используют инертный газ (азот, гелий, водород), называемый газом-носителем. Пробу подают в  виде паров, неподвижной фазой служит или твердое вещество - сорбент (газо-адсорбционная  хроматография) или высококипящая  жидкость, нанесенная тонким слоем  на твердый носитель (газожидкостная хроматография). Рассмотрим вариант  газожидкостной хроматографии (ГЖХ). В  качестве носителя используют кизельгур (диатомит) - разновидность гидратированного силикагеля, часто его обрабатывают реагентами, которые переводят группы Si-OH в группы Si-О-Si(CH3)3, что повышает инертность носителя по отношению к  растворителям. Таковыми являются, например, носители “хромосорб W” и “газохромQ”. Кроме того, используют стеклянные микрошарики, тефлон и другие материалы.

Неподвижную жидкую фазу наносят  на твердый носитель. Эффективность  разделения в газожидкостной хроматографии  зависит главным образом от правильности выбора жидкой фазы. При этом полезным оказалось старое правило: “подобное  растворяется в подобном”. В соответствии с этим правилом для разделения смеси  двух веществ выбирают жидкую фазу, близкую по химической природе одному из компонентов. Подготовленный носитель помещают в спиральные колонки, имеющие  диаметр 2 - 6 мм и длину до 20 м (набивные колонки). С 1957 года стали применять  предложенные Голеем капиллярные колонки, имеющие диаметр 0,2 - 0,3 мм и длину  в несколько десятков метров. В  случае капиллярных колонок жидкая фаза наносится непосредственно  на стенку этого капилляра, которая  выполняет роль носителя. Применение капиллярных колонок способствует повышению чувствительности и эффективности  разделения многокомпонентных смесей.

 

Рис.2.8.1 Блок-схема газового хроматографа

Анализ методом ГХ выполняют  на газовом хроматографе, принципиальная схема которого приведена на рис. 2.8..

Газ - носитель из баллона 1 с  постоянной скоростью пропускают через  хроматографическую систему. Пробу  вводят микрошприцем в дозатор 2, который  нагрет до температуры, необходимой  для полного испарения хроматографируемого  вещества. Пары анализируемой смеси  захватываются потоком газа - носителя и поступают в хроматографическую колонку, температура которой поддерживается на требуемом для проведения анализа  уровне (она может быть неизменной, или по необходимости меняться в  заданном режиме). В колонке анализируемая  смесь делится на компоненты, которые  поочередно поступают в детектор. Сигнал детектора фиксируется регистратором (в виде пиков) и обрабатывается вычислительным интегратором.

В ГХ используют детекторы, которые преобразуют в электрический  сигнал изменения физических или  физико-химических свойств газового потока, выходящего из колонки, по сравнению  с чистым газом - носителем. Существует множество детекторов, однако широкое  применение находят только те из них, которые обладают высокой чувствительностью  и универсальностью. К таким относятся: катарометр (детектор по теплопроводности); пламенно-ионизационный детектор (ПИД), в котором водородное пламя служит источником ионизации органического  соединения; детектор электронного захвата (ЭЗД); термоионный детектор (ТИД), который  обладает высокой селективностью к  органическим веществам, содержащим фосфор, азот и серу. Интерес к этому  детектору заметно возрос в связи  с заменой хлорсодержащих пестицидов на фосфорсодержащие ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве и попадающие затем в пищевые продукты.

Катарометр позволяет  определить концентрации веществ в  пределах 0,1 - 0,01%, ПИД - 10-3 - 10-5%”; ЭЗД - 10-6 - 10-10%. Современные детекторы позволяют  определять даже пикограммы (10-12 г) вещества в пробе.

Качественный и количественный анализ в методе ГХ проводят так  же, как и в ВЖХ.

Газожидкостная хроматография  находит широкое применение для  разделения, идентификации и количественного  определения сложных многокомпонентных  систем, таких как нефть, биологические  жидкости, пищевые продукты, парфюмерно-косметические  изделия и многие другие. Метод  отличается высокой чувствительностью, экспрессностью; для анализа не требуется  большого количества исследуемого образца.

Среди разнообразных хроматографических методов газовая и высокоэффективная  жидкостная хроматография являются самыми перспективными для решения  сложных задач в практике пищевого анализа.

Так, в число задач, которые  могут быть разрешены в пищевом  анализе с помощью этих методов, входят:

- определение химической  природы веществ, обуславливающих  характерный аромат свежих продуктов;

- контроль за состоянием  продуктов в процессе обработки  и хранения;

- объективная оценка показателей,  характеризующих качество исходного  сырья и готовых изделий из  него;

- установление и устранение  причин, вызывающих нежелательные  изменения продуктов в процессе  их изготовления;

- установление факта фальсификации  продукта и другие.

 

Рис.2.8.2 Хроматограмма афлотоксинов в молоке. Регистрация с помощью  флуометрического детектора (возбуждающая длина волны 365 нм, возбужденная 455 нм).

 

Методами ГХ и ВЖХ идентифицируют и определяют летучие вещества, участвующие  в формировании вкуса и аромата  многих пищевых продуктов или  отвечающих за их порчу. Например, определяют летучие жирные кислоты, характерные  для качественного мяса; или кислоты, образующиеся при изменении нормального  процесса брожения квашеной капусты  и обуславливающие посторонние  оттенки ее запаха. Методы используются для определения никотина, нитрозамина (в рыбе и копченостях); пищевых  добавок (красители, консерванты, антиокислители); загрязнителей окружающей среды (пестициды, афлатоксины, остатки лекарственных  препаратов, витамины) и др. На рис. 2.8.2 представлена хроматограмма разделения афлатоксинов в молоке.

Весьма ценными являются методы ГХ и ВЖХ в установлении фактов фальсификации потребительских  товаров. Так, желтый краситель в  макаронных изделиях может создать  впечатление о высокой стоимости  продукта. Наличие такого красителя  можно подтвердить методом ВЖХ. Определение антоцианов и гликозидов, отвечающих за цвет вина, позволяет  выявить натуральность вина. Подделки коньяка также можно распознать с помощью ГХ.

Методом ВЖХ идентифицируют и определяют небелковый азот, например, мочевину, которую добавляют при  фальсификации белковых продуктов  с целью увеличения азотистых  веществ. Обнаружение аминокислоты оксипролина, присутствующей, главным  образом, в белках соединительной ткани, т.е. в дешевом сырье, позволяет  выявить факт замены им полноценного белка мяса. Жиры, определяемые по триглицеридному  составу методом ГХ, могут дать информацию о количестве жира и добавках постороннего жира. По определению  жирно-кислотного состава можно  сделать вывод о замене какао-масла  гидрожиром в шоколаде и т.п.

Следует отметить, что в  настоящее время некоторые виды хроматографии используют не как  самостоятельные методы анализа, а  как методы предварительного исследования или как методы подготовки пробы  к последующему определению другими  методами, в том числе хроматографическими.

Так, при определении аминокислот  в гидролизате белков мяса или  крови методом БХ, проводят предварительную  очистку гидролизата на колонках с ионитами. Аналогично поступают  при определении летучих оснований  и свободных жирных кислот в мясе и рыбе.

Методом ТСХ устанавливают  наличие в исследуемом образце  хлорорганических пестицидов, количественное определение которых затем проводят методом ГЖХ.

 

Рис. 2.8.3 Сочетание газовой  хроматографии с другими принципами анализа и включенной последовательно  ЭВМ.

Особенно эффективным  оказалось применение независимой  аналитической идентификации и  определения продуктов хроматографического  разделения при сочетании ГХ и  ВЖХ с другими методами исследования: инфракрасной спектроскопией и масс-спектрометрией. Методом масс-спектрометрии можно  проводить непрерывный анализ компонентов  смеси, причем для небольших количеств  веществ. Такой комбинированный (гибридный) метод получил название хромато-масс

 

2.9 Применение  хроматографии

Применение хроматографии  наряду с другими физико-химическими  методами, а также их взаимное сочетание, является тенденцией в разработке методик  исследования качества потребительских  товаров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Основная идея физико-химического  анализа была высказана М.В. Ломоносовым (1752), первые попытки установить образование  в системе химического соединения, исходя из зависимости ее свойств  от состава, относятся к начале 19 в. В середине 19 в. работами П.П. Аносова (1831), Г.К. Сорби (1864), Д.К. Чернова (1869) были заложены основы металловедения; Д.И. Менделеевым  впервые был проведен геометрический анализ диаграмм состав - свойство на примере  изучения гидратов серной кислоты. К  этому же периоду относятся работы В.Ф. Алексеева о взаимной растворимости  жидкостей Д.П. Коновалова - об упругости  пара (см. Коновалова законы), И.Ф. Шредера - о температурной зависимости  растворимости. Ha рубеже 19-20 вв. в связи  с потребностями техники началось бурное развитие ФХА (А. Ле Шателье, Я. Вант Гофф, Ф. Осмонд, У. Робертс-Остен, Я. Ван  Лаар и др.). Основополагающие теоретические  и экспериментальные работы современного ФХА принадлежат Н.С. Курнакову. Им были объединены в одно направление  изучение сплавов и однородных растворовров и предложен термин "ФХА." (1913). Исследования комплексообразования в  растворах с работами И.И. Остромысленского (1911), П. Жоба (1928) и разработкой методов  определения состава химического  соединения и констант их устойчивости по данным измерений различных физ. свойств растворов.

ФХА способствовал решению  многих теоретических проблем химии  в частности, созданию теории строения химического соединения переменного  состава. ФХА является основой создания новых и модифицирования известных  материалов - сплавов полупроводников, стекол, керамики и т.д. путем, например, легирования. На ФХА и физ.-хим. диаграммах базируются многие технологические  процессы, связанные, в частности, с  кристаллизацией, ректификацией, экстракцией  и т. п., т. е. с разделением фаз.

Подобные диаграммы указывают, в частности, на условия выделения  соединений., выращивания монокристаллов. Метод остаточных концентраций позволяет  исследовать реакции осаждения  химических соединений в результате взаимодействия в растворах. По этому  методу состав твердых фаз - продуктов  реакции - определяется разностью между  содержанием реагирующих компонентов  в ряду исходных смесей и в соответствующих  равновесных растворах по окончании  взаимодействия. При этом строится диаграмма зависимости равновесных  концентраций реагирующих компонентов  в растворе от отношения между  ними в исходных смесях. Параллельно  обычно изменяют рН, электропроводность растворов, поглощение света суспензией. Развитие ЭВМ привело к тому, что  в ФХА. значительно усилилась  роль аналитической формы выражения  зависимостей свойств системы от ее состава. Это облегчает хранение и, в особенности, математическую обработку  результатов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1.Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. - М.: Высшая школа, 1991.-256 с.

2. Курко В.И. Хроматографический анализ пищевых продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1965. - 274 с.

3. Лебухов В.И., Окара А.И., Павлюченкова Л.П. Физико-химические свойства и методы контроля качества потребительских товаров. - Хабаровск, 1999. -251 с.

4. Гличев А.В. Основы управления качеством продукции. - М.: Стандарты, 2003.-538с.

5. Конти Т. Самооценка в организациях. - М: Стандарты и качество, 2003. - 327 с.

7. Кремнев Г.Р. Управление производительностью и качеством: 17-модульная программа для менеджеров "Управление развитием организации". Модуль 5. - М.: ИНФРА-М, 2003.-487с.

8. Васильев В. П. Аналитическая химия: Учебник для химико-технических специальностей вузов. – М. Высшая школа, 1989.

9. Вытовтов А.А. Физико-химические свойства и методы контроля качества потребительских товаров 4.1: Учебное пособие. – СПбТЭИ, СПБ, 1997.