- •Введение
- •Общие сведения о методах и средствах исследования пищевых продуктов
- •Тема 1. Отбор и подготовка пробЫ к анализу
- •Тема 2. Погрешности анализа, обработка результатов измерений, методы оценки точности методик
- •2.1. Аналитический сигнал. Методы измерения
- •2.2. Погрешности анализа. Представление результатов анализа
- •2.3. Статистическая обработка результатов прямых равноточных наблюдений (определений)
- •2.4. Оценка грубых погрешностей (промахов)
- •Тема 3. Титриметрический анализ
- •3.1. Характеристика титриметрического метода. Кривые титрования
- •3.2. Классификация титриметрических методов анализа
- •3.3. Кислотно-основное титрование
- •3.4. Комплексонометрическое титрование
- •3.5. Окислительно-восстановительное титрование
- •3.6. Осадительное титрование
- •Тема 4. Радиометрический анализ и радиационный контроль
- •Тема 5. Электрохимические методы анализа
- •5.1. Потенциометрический метод анализа
- •5.2. Кондуктометрический метод анализа
- •5.3. Кулонометрический метод анализа
- •5.4. Вольтамперометрический метод анализа
- •Тема 6. Оптические методы исследования
- •6.1. Рефрактометрический анализ
- •6.2. Поляризационный анализ
- •6.3. Нефелометрический и турбидиметрический анализы
- •Тема 7. Спектроскопические методы исследования
- •7.1. Понятие спектроскопии. Типы спектров
- •7.2. Фотометрический метод анализа
- •7.3. Радиоспектроскопия, ядерный магнитный и электронный парамагнитный резонансы
- •7.4. Инфракрасная спектроскопия
- •7.5. Ультрафиолетовая спектроскопия
- •7.6. Лазерная спектроскопия
- •7.7. Масс-спектрометрия
- •7.8. Атомно-абсорбционная спектроскопия
- •7.9. Атомно-эмиссионная спектроскопия
- •7.10. Люминесцентный анализ
- •Тема 8. Рентгеновские методы исследования
- •8.1. Рентгеновская спектроскопия
- •8.2. Рентгеновский структурный анализ
- •8.3. Рентгеновский фазовый анализ
- •Тема 9. Хроматография и родственные методы
- •9.1. Понятие, особенности и классификация хроматографии
- •9.2. Газовая хроматография
- •9.3. Жидкостная хроматография
- •9.4. Ионная хроматография
- •9.5. Капиллярный электрофорез
- •Тема 10. Микроскопические методы исследования
- •10.1. Понятие микроскопии
- •10.2. Световая микроскопия
- •10.3. Электронная микроскопия
- •Тема 11. Физические методы исследования
- •11.1. Термический анализ
- •Отклонение стрелок гальванометров
- •11.2. Методы измерения тепловых и термоэлектрических характеристик
- •11.3. Методы измерения электрофизических характеристик проводящих материалов
- •11.4. Методы измерения диэлектрических свойств
- •11.5. Электрические измерения неэлектрических величин
- •11.6. Измерение магнитных свойств материалов
- •11.7. Электрические и магнитные методы контроля состава и свойств материалов. Устройства и методы неразрушающего контроля
- •Тема 12. Электронные датчики химического состава (Химические сенсоры)
- •12.1. Классификация датчиков
- •12.2. Химические датчики (сенсоры)
- •12.3. Биосенсоры
- •12.4. Оптические химические сенсоры
- •12.5. Интеллектуальные сенсорные системы («электронный нос» и «электронный язык»)
- •Список литературы
- •Содержание
9.4. Ионная хроматография
Ионная хроматография (ИХ) – аналитический вариант классической ионообменной хроматографии. Ее отличает оперативность, большая эффективность и более высокая чувствительность анализа. Это достигается применением ионообменников меньшей емкости и меньшим размером диаметров зерен для увеличения скорости массообмена.
В классической ионообменной хроматографии разделение происходит за счет ионного обмена. Ионная хроматография применяется для разделения как неорганических, так и органических анионов и катионов. Разделение анионов в основном проводят на анионообменниках полимерной основы с четвертичными аммонийными группами. Катионы разделяются на катионообменниках с сульфогруппами.
Ион-эксклюзионная хроматография применяется для разделения слабых неорганических и органических кислот. Сильные кислоты не удерживаются и элюируют неразделенными как несорбируемые компоненты. В комбинации с подходящими методами детектирования этот метод может применяться для разделения и определения аминокислот, спиртов, альдегидов и сахаров.
В ион-парной хроматографии разделение происходит за счет адсорбции. В качестве адсорбентов применяются силикагели с химически привитыми алкильными группами. В элюент кроме органических модификаторов добавляются ион-парные реагенты. Ион-парная хроматография применяется для разделения поверхностно-активных анио- нов и катионов, комплексов переходных металлов. Иногда для разделения ионов также применяется обращенно-фазовая жидкостная хроматография с привитыми аминопропильными фазами.
Анализ неорганических и органических ионов в растворах является сложной аналитической задачей. Если для анализа катионов существуют альтернативные экспрессные и чувствительные методы (атомно-абсорбционная спектрометрия, спектроскопия на основе индуктивносвязанной плазмы), то для анализа анионов они отсутствуют. Такой чувствительный и оперативный метод, как ионная хроматография, позволяет определять все типы анионов. Одно из главных преимуществ ИХ – быстрое одновременное определение многокомпонентных смесей катионов или анионов (до 10 и более) в течение 2–15 мин, а также низкий предел обнаружения (10–3 мкг·мл–1) без предварительного концентрирования за счет подавления фонового тока. В последние годы в особочистой воде анионы определяют на уровне 10–10%.
Линейность кондуктометрического детектора в ИХ – в пределах 0,01–100 мг·мл–1, что позволяет определять как микро-, так и макрокомпоненты анализируемой смеси. При этом величина анализируемой пробы обычно 10–50 мкл.
При анализе водных проб в большинстве случаев пробоподготовка проста или же ее вообще нет, поэтому можно использовать разные детекторы или их комбинации, создавать полностью автоматический режим анализа. В настоящее время цена одного анализа анионов в питьевой воде методом ИХ самая низкая, недаром этот метод сертифицирован в США, Германии России и Беларуси.
На удерживание ионов в ИХ влияют следующие параметры: температура, скорость потока, рН, ионная сила, природа буферного раствора.
Типы ионообменных колонок. Основой современных ионообменников для ИХ являются силикагели и органические пористые полимеры. Последние в настоящее время доминируют, так как более стабильны в щелочных средах при рН > 8. Силикагели устойчивы в пределах значений рН от 2 до 8. Ионообменники характеризуются ионо- обменной емкостью – числом ионообменных центров на грамм ионообменника.
Наиболее распространенным и универсальным детектором в ИХ является кондуктометрический. Также в ИХ применяются электрохимический, спектрофотометрический, рефрактометрический, атомно-абсорбционный, флуоресцентный детекторы; системы на основе индуктивносвязанной плазмы, масс-спектрометрические и другие детекторы. Кондуктометрический детектор универсален; все остальные можно отнести к селективным.
Некоторые ионы поглощают в УФ-области, и их можно определять прямым УФ-детектированием и косвенным спектрофотометри- ческим детектированием. Для снижения предела обнаружения применяют косвенное флуориметрическое детектирование, а также потенциометрические и амперометрические методы детектирования.
Ионную хроматографию применяют для контроля пищевых продуктов и лекарств, анализа биологических жидкостей в медицине, кислотности почв, анализа детергентов в сточных водах, контроля выбросов в промышленности.
В таблице 9.1 перечислены анионы, определяемые в пищевыхпродуктах.
Таблица 9.1 – Анионы, определяемые в пищевых продуктах методом ИХ
Анион |
Объекты анализа |
Cl–, NO3–, SO42–, PO43– |
Фруктовый сок, газированные напитки, листья чая, молоко, вино, овощи, морковный сок, картофельные чипсы, свиное мясо, детское питание, шпинат, пиво, компоты, фрукты, попкорн |
NO2– |
Апельсиновый и фруктовые соки, шпинат, зерно, кофе, компоты, мясо, пищевые экстракты, консервы, пиво |
Окончание таблицы 9.1
Анион |
Объекты анализа |
SO32– |
Напитки, красное вино, лимонный и фруктовые соки, грибы, овощи, напиток «Кока-Кола», крахмал, пиво, виноград |
H2PO42– |
Чай, апельсиновый сок, печень, шпинат |
I– |
Молочные продукты, соевые детские продукты, салаты, рыба |
Br– |
Попкорн, хлеб, мясо, овощи, томатный сок |
ClO2– |
Овощи |
BrO3– |
Бакалейные продукты, хлеб |
IO3– |
Молоко, попкорн, столовая соль |
CrO42– |
Апельсиновый сок, картофельные чипсы |
SeO32–, SeO42– |
Апельсиновый сок, картофельные чипсы |
CN– |
Абрикосы, зерна фруктов, консервы |