ASZ instrukcje 2014

Analiza substancji zapachowych
INSTRUKCJE
Zadanie 1a
WYDZIELANIE OLEJKU ETERYCZNEGO Z SUROWCA ROŚLINNEGO
(destylacja z parą wodną z uŜyciem aparatu Derynga, HD)
Aparatura
•
•
•
•
Aparat Derynga
Kolba okrągłodenna o obj. 1 l
Czasza grzejna, transformator
Fiolka na olejek
Surowce i odczynniki
•
•
•
Woda
Surowiec roślinny rozdrobniony
Bezwodny siarczan magnezowy
Wykonanie
•
ZwaŜyć surowiec roślinny (50 lub 100 g)
•
Umieścić surowiec w kolbie
•
Zalać surowiec wodą (ok. 500 lub 1000 ml), wymieszać, by zwilŜyć surowiec
•
Zmontować aparaturę
•
Napełnić odbieralnik aparatu Derynga wodą, sprawdzić ustawienie i szczelność kranu
•
Włączyć przepływ wody chłodzącej
•
Ogrzewać kolbę 3 godziny licząc od chwili rozpoczęcia wrzenia i pojawienia się pierwszych
kropli olejku. Regulować intensywność ogrzewania tak, by do odbieralnika spływało ok. 4 ml
destylatu/min.
•
Po zakończeniu destylacji olejek sprowadzić na mikroskalę, odczekać ok. 10 min
i odczytać jego ilość. Wynik przeliczyć na 100 g surowca
•
Przez kran usunąć wodę, a następnie ostroŜnie osobno zebrać olejek do fiolki
•
Dodać do olejku środek suszący w minimalnej ilości wystarczającej do sklarowania cieczy
•
OpróŜnić kolbę destylacyjną (woda do zlewu, odsączony surowiec do wiadra) dokładnie umyć
aparat Derynga (gorącą wodą, detergentem, następnie acetonem, ponownie wodą)
•
Opisaną próbkę przekazać do analizy
Opracowanie wyników
•
Określenie wydajności i składu oraz porównanie z danymi literaturowymi.
Analiza substancji zapachowych
Zadanie 1b
WYDZIELANIE OLEJKU ETERYCZNEGO Z SUROWCA ROŚLINNEGO
(destylacja-ekstrakcja z uŜyciem aparatu Likensa-Nickersona, SDE)
Aparatura:
•
•
aparat Likensa-Nickersona
kolby okrągłodenne o obj.100 i 250 ml
Surowce i odczynniki:
•
•
•
•
woda
pentan lub chlorek metylenu
surowiec roślinny rozdrobniony
bezwodny siarczan magnezowy
Wykonanie:
•
ZwaŜyć surowiec roślinny ( ok. 10 g)
•
Umieścić surowiec w kolbie 250 ml
•
Zalać surowiec wodą (ok. 100 ml), wymieszać
•
W kolbie 100 ml umieścić 50 ml pentanu lub chlorku metylenu i kamyczki wrzenne
•
Zmontować aparaturę tak, by podczas destylacji rozpuszczalnik spływał do kolby
z rozpuszczalnikiem, a woda do kolby z surowcem
•
Aparat Likensa-Nickersona napełnić wodą
•
Włączyć przepływ wody chłodzącej
•
Ogrzewać kolbę 3 godziny licząc od chwili rozpoczęcia wrzenia w kolbie z surowcem.
Regulować intensywność ogrzewania tak, by wrzenie rozpuszczalnika było łagodne,
a mieszanina par wody i pentanu w chłodnicy nie sięgała wyŜej niŜ do połowy chłodnicy
•
Po zakończeniu destylacji-ekstrakcji roztwór olejku wysuszyć i zatęŜyć do ok. 1 ml. Opisać i
przekazać do analizy GC.
•
OpróŜnić kolbę destylacyjną (woda do zlewu, odsączony surowiec do wiadra) dokładnie umyć
aparat (gorącą wodą, detergentem, następnie acetonem)
•
Opisaną próbkę przekazać do analizy
Opracowanie wyników
•
Porównanie składu z analizą metodą HS-SPME (według instrukcji Sprawozdania).
Analiza substancji zapachowych
Zadanie 2
ANALIZA LOTNYCH SKŁADNIKÓW ROŚLIN METODĄ
MIKROEKSTRAKCJI DO FAZY STAŁEJ Z FAZY NADPOWIERZCHNIOWEJ
(HS-SPME)
Aparatura
•
•
fiolka
strzykawka i włókno do SPME
Wykonanie
•
Przygotować rozdrobniony i odwaŜony (0.2 g) surowiec roślinny w fiolce do SPME.
•
Wykonać dwie analizy metodą HS-SPME: dwie róŜne temperatury (pokojowa i 50 °C) lub dwa
róŜne czasy ekstrakcji (15 i 30 minut), czas ustalania równowagi stały –15 minut
•
Przebić septum fiolki igłą SPME i wysunąć włókno tak, by znajdowało się w części
nadpowierzchniowej próby.
•
Włączyć stoper.
•
Po upływie zadanego czasu wsunąć włókno do igły SPME i wyciągnąć z naczynia.
•
Wprowadzić SPME do portu nastrzykowego chromatografu gazowego (GC). Wysunąć włókno
i uruchomić program na chromatografie.
•
Po 10 minutach wsunąć włókno do igły SPME i wyciągnąć z portu nastrzykowego (dozownik).
Opracowanie wyników
Porównać i skomentować:
•
zawartość składników w zaleŜności od metody wydzielania
•
pole powierzchni pod pikami i zawartość składników w zaleŜności od temperatury lub czasu
(tabela wspólna dla zadań 1b i 2)
Analiza substancji zapachowych
Zadanie 3
ANALIZA SKLADNIKÓW LOTNYCH ROŚLIN I KOMPOZYCJI ZAPACHOWEJ
KOSMETYKU METODĄ ”HEADSPACE” (HS)
Analiza substancji lotnych metodą „Headspace” polega na pomiarze składu (stęŜenia)
składników substancji wonnej, które obecne są nad powierzchnią tejŜe substancji – jest to pomiar
w fazie gazowej. NaleŜy pamiętać, Ŝe skład chemiczny oparów nad wieloskładnikową mieszaniną
cieczy zaleŜy od stęŜenia (ułamka molowego) poszczególnych składników w cieczy, pręŜności par
czystych składników nad powierzchnią oraz wzajemnego oddziaływania poszczególnych
składników mieszaniny.
ZaleŜności te dla ciekłej mieszaniny opisuje prawo Raoulta:
pi = pi0 xi
pi – ciśnienie cząstkowe składnika i nad powierzchnią cieczy
pi0 – ciśnienie pary tego składnika w stanie czystym
xi – stęŜenie składnika i w mieszaninie (jako ułamek molowy)
Dla roztworów rozcieńczonych lepiej odzwierciedla tę zaleŜność wzór Henry’ego
pi = K x i
K – współczynnik podziału powietrze/ciecz (wartość stała dla danego układu rozpuszczalnik –
substancja rozpuszczona)
Wzory nie odzwierciedlają rzeczywistego składu oparów, gdyŜ nie uwzględniają wzajemnego
oddziaływania składników mieszaniny w rozpuszczalniku. Analiza metodą „Headspace” daje
zdecydowanie dokładniejszy obraz oparów nad powierzchnią odoranta. Badanie składu
chemicznego polega na pobraniu próbki z przestrzeni nad powierzchnią produktu i na jej
analizowaniu metodą GC lub GC-MS, przez pomiar stęŜenia poszczególnych składników
w jednostce objętości powietrza (µg/l).
1. Badana substancja
2. Mikrofiltr
3. Łaźnia (termostat)
4. Filtr powietrza
5. Biureta ssąca
6. Zbiornik wody
Pobieranie próbki do analizy jakościowej moŜe odbywać się w sposób dynamiczny (DHS,
stęŜenie składników w oparach przez okres pobierania jest zmienne, rysunek) lub statyczny
(stęŜenie osiągnęło stan równowagi). Pobieranie próbki do analizy ilościowej powinno odbywać się
po osiągnięciu stanu równowagi, czyli ze stanu nasyconego.
Analiza substancji zapachowych
Wykonanie analizy surowca roślinnego i kosmetyku
Przygotowanie i pobieranie próbki
•
W zbiorniku umieścić badaną substancję wonną 1 (np. kompozycję zapachową, mydło,
pachnące kwiaty) i zamknąć górna pokrywę zawierającą filtr powietrza.
•
Biuretę 5 napełnć wodą (około 1 dcm3) i nałoŜyć uprzednio przygotowany mikrofiltr 2, który
winien być szczelnie połączony z końcówką szklanego przewodu. Mikrofiltr 2 zawiera około 10
mg adsorbenta w postaci węgla aktywnego, typu Poropak lub Tenax.
•
Końcówkę z mikrofiltrem 2 umieścić w odległości ok. 1-2 cm od analizowanej próby 1.
W analizie ilościowej naleŜy ustalić temperaturę pobierania próbki i utrzymywać
odorant w tej temperaturze przez ok. 0,5 – 1 godzinę w celu ustalenia się równowagi.
•
Podnieść wlot kolby powyŜej końcówki zasysającej powietrze w biurecie i otworzyć dolny kran
biurety (górny musi być szczelnie zamknięty).
•
Regulować szybkość wypływu wody, a tym samym pobieranie oparów wysokością ∆H.
W czasie pobierania próbki substancje lotne adsorbują się w mikrofiltrze, a ilość odebranej
wody jest równowaŜna ilości (objętości) pobranego powietrza ze zbiornika zawierającego
analizowaną próbkę 1.
Dla celów analizy ilościowej wypływ wody winien wynosić 1 litr/ 1,5-2 godz.
Desorpcja składników i analiza
•
Po zakończeniu operacji pobierania (adsorpcji) wyjąć końcówkę z mikrofiltrem, ściągnąć
mikrofiltr i na dolny jego koniec nałoŜyć szczelnie końcówkę z igłą od strzykawki.
•
Na górny koniec filtru nałoŜyć uszczelnienie z gumy silikonowej i poprzez przekłucie tej gumy
przemyć filtr 30-50 µl rozpuszczalnika (eter, heksan, chloroform) uŜywając do tego celu
mikrostrzykawki. Eluent zbierać ilościowo w mikroodbieralniku i analizować metodą GC, GCMS lub TLC.
•
Opisaną próbkę przekazać do analizy
Opracowanie wyników
•
Porównanie składu związków lotnych z rośliny innymi metodami wydzielania (tabela wspólna
dla zadań 1 i 2)
•
Porównanie składu związków lotnych surowca i kosmetyku.
Analiza substancji zapachowych
Zadanie 4
WYDZIELANIE SKŁADNIKÓW Z OLEJKÓW ETERYCZNYCH
(metoda chromatografii kolumnowej z przyspieszonym przepływem eluenta –
chromatografia fleszowa, FC)
Odczynniki
•
•
•
•
ok. 0.3 g olejku eterycznego
Ŝel krzemionkowy do chromatografii kolumnowej
heksan, eter dietylowy
roztwór aldehydu anyŜowego w etanolu z dodatkiem H2SO4
Aparatura
•
•
•
•
•
kolumna chromatograficzna
kolby okrągłodenne φ 29, 100 i 250 cm3
probówki, buteleczki, pipetki, erlenmayerki
zestaw do chromatografii cienkowarstwowej (komora, spryskiwacz)
butla z azotem
Przygotowanie
• Kolumnę chromatograficzną wypełnić Ŝelem krzemionkowym na wysokość ok. 15 cm.
• Przygotować po 80 cm3 mieszanin zawierających odpowiednio 5, 10, 20 i 50% eteru
dietylowego w heksanie.
• Przygotować układy rozwijające: heksan (mała komora), 20% eter dietylowy w heksanie (duŜa
komora, 50 cm3).
• Opisać płytkę do TLC: na linii oddalonej 1 cm od brzegu nanieść ołówkiem punkty co 0.5 cm
• Przygotować ok. 10% roztwór olejku eterycznego w heksanie.
•
Włączyć suszarkę (temp 110°C).
Wykonanie
Chromatografia kolumnowa z przyspieszonym przepływem eluenta – FC
• Do kolumny wlać ostroŜnie 50 cm3 heksanu.
• Poczekać aŜ Ŝel zostanie zwilŜony heksanem, następnie przepuścić resztę heksanu uŜywając
spręŜonego azotu tak, by nad Ŝelem pozostała warstwa heksanu o grubości ok. 1-2 mm.
• Roztwór olejku nanieść pipetą na powierzchnię Ŝelu, pozwolić by spłynął.
• Eluować związki z kolumny porcjami po 100 cm3 rozpuszczalników, kolejno: heksanem, 5, 10,
20 i 50% roztworami eteru dietylowego w heksanie i na końcu eterem dietylowym,
przyspieszając przepływ eluenta spręŜonym azotem z butli.
• Frakcje zbierać do ponumerowanych probówek (do 2/3 objętości). Zapisać w których
probówkach znajdują się frakcje eluowane kolejnymi rozpuszczalnikami. Porównywać zapach
frakcji.
Analiza substancji zapachowych
Chromatografia cienkowarstwowa – TLC
• Na dwie płytki do TLC pokryte Ŝelem krzemnionkowym (wysokość 6.5 cm, szerokość dobrana
do ilości próbek) nanieść roztwór olejku i na jedną z nich frakcje eluowane heksanem (tę, po
naniesieniu frakcji rozwijać w komorze chromatograficznej wypełnionej heksanem), a na drugą
– frakcje kolejno eluowane 5, 10, 20 i 50% eterem w heksanie i eterem (rozwijać ją w komorze
chromatograficznej wypełnionej 20% eterem w heksanie).
• Na rozwiniętych płytkach zaznaczyć czoło rozpuszczalnika, wysuszyć płytki w temp. pokojowej,
określić wartości RF głównych plamek.
• Następnie spryskać je roztworem aldehydu anyŜowego w etanolu z dodatkiem H2SO4.
• Płytki ogrzać w suszarce w 110°C do momentu ukazania się plam (ok. 2 min.).
• Na podstawie obrazu plam na płytkach, frakcje o podobnym składzie połączyć, zbierając do kolb
okrągłodennych.
• Zawartość kolb zatęŜyć na wyparce pod zmniejszonym ciśnieniem (pompka wodna, temp. łaźni
50°C) i przenieść do buteleczek.
• Odparować rozpuszczalnik.
• Przekazać do analizy GC.
Opracowanie wyników (jedno dla zespołu wykonującego)
• Notatka laboratoryjna opisująca wykonane doświadczenie zawierająca obserwacje i uwagi
własne.
• Interpretacja wyników rozdziału z załączonymi płytkami TLC.