Návod Vysokotlaká extrakce rozpouštědlem PSE (Pressurized Solvent Extraction) Teoretický úvod Jedná se o techniku extrakce analytů z pevných nebo polopevných vzorků za použití organického rozpouštědla. Extrakce se provádí za zvýšené teploty a tlaku, což vede ke zkrácení doby extrakce a zvýšení extrakční účinnosti. Extrakce pevných vzorků za zvýšené teploty je výhodná z několika důvodů. Rozpustnost analytů v extrakčním rozpouštědle vzrůstá se zvyšující se teplotou. Výsledkem je snížení objemu rozpouštědla nezbytného pro úplnou extrakci analytů z matrice vzorku. Navíc, zvýšená teplota extrakce zvyšuje rychlost extrakce, což vede k podstatnému snížení extrakčního času. Zvýšený tlak při PSE je nutný, aby rozpouštědlo zůstalo i při zvýšené teplotě v kapalném stavu. Tím je umožněna extrakce rozpouštědlem za teplot podstatně vyšších než je normální bod varu rozpouštědla a atmosférického tlaku. Vysokotlaká extrakce rozpouštědlem se provádí v extraktoru one PSE v několika krocích. Nejdříve se vzorek umístí do nerezové extrakční patrony a ta se vloží do vyhřívaného extrakčního bloku (termostatu). Poté se termostat utěsněním extrakcí patrony uzavře a do patrony se načerpá rozpouštědlo, které se ohřeje a natlakuje na pracovní podmínky. Extrakční podmínky teploty a tlaku jsou udržovány po zvolenou dobu (min) a pak je rozpouštědlo automaticky vypuštěno do sběrné nádobky (vialky). Extrakční patrona se následně vymývá čistým rozpouštědlem a poté dusíkem. Po ukončení extrakce se termostat otevře, vyjme se extrakční patrona a může se extrahovat další vzorek. Aplikace PSE Extraktor one PSE umožňuje rychlou extrakci mnoha různých vzorků, včetně následujících: extrakce tuků z masa, olejnatých semen, krmiv, mlékárenských potraviny produktů, drobného pečiva a mnoha jiných potravinářských produktů extrakce přírodních látek, účinných látek z léků, farmaceutických léčiva přísad z potravin metoda EPA 3454: celkové ropné uhlovodíky (TPH), polychlorované bifenyly (PCB), polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), dioxiny, životní prostředí bazické/neutrální a kyselé složky, organochlorované pesticidy, chlorované herbicidy polymery antioxidativní přísady z polyolefinů, extrahovatelné hexanem 1
Postup Materiál disperzní činidlo Spe-ed PSE matrix Hydroscopic Samples Dispersing Agent (Applied Separations, USA) rozpouštědlo (petroléther, hexan, aceton volba podle matrice, minimální čistota p.a.) písek třecí miska extrakční patrona přístroj one PSE (Applied Separations, USA) vakuová rotační odparka (BÜCHI Labortechnik AG, Švýcarsko) analytické váhy mixér mlýnek vodní lázeň laboratorní sklo (nálevky, pipety, kádinky, odměrné válce) Příprava vzorku SALÁM, MASO, SÝR, TUK Vzorek zhomogenizujeme (mletím, mixováním). 5 g rozmělněného vzorku smícháme (rozetřeme) v třecí misce s disperzním činidlem Spe-ed PSE matrix určeným pro extrakci hygroskopických vzorků tak, aby byla směs sypká (přibližně 1:1). A vsypeme do extrakční patrony. MLÉKO, VEJCE Vzorek zhomogenizujeme (mléko - ohřát na40 C a ochladit na 20 C; vejce - promícháním). 5 ml (5 g) promíchaného vzorku smícháme (rozetřeme) v třecí misce s disperzním činidlem Spe-ed PSE matrix určeným pro extrakci hygroskopických vzorků tak, aby byla směs sypká (přibližně 1:1). A vsypeme do extrakční patrony. Postup při plnění extrakční patrony 1. Při čtení instrukcí sledujte schematický obrázek naplněné patrony (viz. obr. 1). Poznámka pro extrakční patrony 11, 22 a 33 ml se používají stejná kolečka filtračního papíru, frity a šroubové uzávěry. 2. Postavte patronu na pracovní plochu výstupní (spodní) stranou nahoru. Na výstupek vnitřní stěny patrony vložte kolečko filtračního papíru (kolmo ke stěně patrony). 3. Na kolečko filtračního papíru položte 10 mikronovou fritu. 4. Do výstupního otvoru patrony vložte šroubový uzávěr, vydutou stranou směrem k fritě. 5. Imbusovým klíčem (6 mm) uzávěr zašroubujte a jemně utáhněte. Nesmí se utáhnout příliš! 6. Obraťte extrakční patronu a postavte ji na pracovní plochu dnem dolů. Vložte násypný adaptér a násypku do vstupního otvoru patrony. 2
7. Nasypte vzorek do patrony a poklepem na stěny zajistěte jeho rovnoměrné uložení. Po nasypání vzorku doplňte polovinu volného objemu pískem a stlačte pěchovací tyčinkou. Upozornění přílišné upěchování vzorku by mohlo vést k přetlakování systému, což by indikoval zvukový výstražný signál a varování ERROR na displeji. 8. Volný objem dosypte pískem, asi 10 mm pod okraj patrony. Poznámka frity by měly být po každém použití vyčištěné. Několik použitých frit můžete vyčistit najednou v ultrazvukové láni. (Použijte destilovanou vodu obsahující malé množství čisticího roztoku, např. MICRO-90 TM a pak frity několikrát propláchněte destilovanou vodou.) Upozornění!! Horní a spodní obruba extrakční patrony (11, 22, 33 ml) tvoří za vysokého tlaku těsnění. S extrakční patronou je proto nutné šetrně zacházet, aby nedošlo k poškrábání nebo poškození stěn obruby. Na takové poškození se nevztahuje záruka. Obrázek č. 1. Naplněná patrona Příprava extrakčního zařízení 1. předehřejte termostat one PSE na pracovní teplotu, podle použitého rozpouštědla a programu 2. zkontrolujte zásobník rozpouštědla a ujistěte se, že obsahuje dostatečné množství rozpouštědla pro zamýšlené množství vzorků 3. opatrně zasuňte naplněnou extrakční patronu do termostatu. Lehké přitlačení patrony způsobí její utěsnění ve spodní části termostatu. (UPOZORNĚNÍ nepouštějte patronu z ruky dokud nedosáhne dna termostatu, nárazem by mohlo dojít k poškození těsnění). 4. Utěsněte patronu v termostatu přišroubováním víka (ve směru hodinových ručiček). 3
Poznámka po utěsnění patrony v termostatu pootočte víkem o něco zpět (cca 1/4 otočky), jinak mohou nastat potíže s otevřením termostatu po ukončení extrakce. 5. Otevřete hlavní ventil na tlakové láhvi s dusíkem s redukčním ventilem nastaveným na 5 barů. Obrázek č. 2 Přístroj one PSE Vlastní extrakce 1. Na display zvolte program vytvořený pro analyzovanou matrici. 2. Probíhá extrakce vzorku 15 20 min. 3. Extrakt je jímám do vialky, ze které se kvantitativně přenese do zábrusové baňky pro odpaření na rotační vakuové odparce. Zpracování extraktu na odparce Pomocí přístroje Rotavapor rychle provedete jednostupňovou destilaci způsobem šetrným k produktu. Proces je založen na odpaření a kondenzaci rozpouštědel za podtlaku při použití otáčející se odpařovací baňky. Destilace látky za podtlaku zvyšuje výkon a chrání produkt. Postup Odpaření rozpouštědla pomocí vakuové rotační odparky. (Postupujte podle instrukcí vyučujícího). 1. Pusťte vodu do chladiče. 2. Zvolte rozpouštědlo (podle typu rozpouštědla se nastaví teplota a tlak). 3. Zapněte zdroj vakua (pumpa). 4. Nasaďte odpařovací baňku. 4
5. Uzavřete zavzdušňovací kohout. 6. Nastavte otáčky odpařování. 7. Ponořte baňku do vodní lázně. 8. Odpařte zpravidla právě do sucha. 9. Zvedněte baňku z vodní lázně. 10. Zastavte otáčky. 11. Zavzdušněte (přidržet baňku) 12. Sundejte baňku. 4 3 2 1 Vysvětlivky k obr. č. 3 1) Odpařovací zóna Rozpouštědlo se zahřívá v topné lázni. Na vnitřním povrchu odpařovací baňky vzniká tenký film rozpouštědla, čímž se zvyšuje rychlost odpařování. Díky otáčení odpařovací baňky je zaručeno stejnoměrné promíchávání vzorku a v baňce proto nedochází ke stacionárnímu přehřátí. 2) Otočný pohon včetně odvodu par Pohonná jednotka zajišťuje rovnoměrné otáčení odpařovací baňky. Integrovaný odvod par převádí páry z odpařovací zóny do ochlazovací zóny. 3) Ochlazovací zóna Páry rozpouštědla rychle proudí do chladiče. Zde se energie par rozpouštědla odvádí do chladicího média (většinou vody), takže rozpouštědlo kondenzuje. 4) Jímací baňka Jímací baňka slouží k jímání zkondenzovaného rozpouštědla. Obrázek č. 3 Vakuová rotační odparka Rekonstituce odparku pro finální stanovení Postupujte dle další příslušné metodiky pro GC, LC. Zdroj literatury One PSE Opereční manuál. Applied Separations, Inc. www.appliedseparations.com. 5