מקור: ד"ר פול באוור - אוניברסיטת פרדו
כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC) היא שיטה אנליטית חשובה המשמשת בדרך כלל להפרדת וכימות רכיבים של דגימות נוזליות. בטכניקה זו, פתרון (שלב ראשון) נשאב דרך עמודה המכילה אריזה של חלקיקים נקבוביים קטנים עם שלב שני קשור לפני השטח. המסיסות השונות של רכיבי המדגם בשני השלבים גורמות לרכיבים לנוע דרך העמודה במהירויות ממוצעות שונות, ובכך יוצרות הפרדה בין רכיבים אלה. הפתרון השאוב נקרא השלב הנייד, בעוד השלב בעמודה נקרא השלב הנייח.
ישנם מספר מצבים של כרומטוגרפיה נוזלית, בהתאם לסוג של שלב נייח ו / או נייד מועסק. ניסוי זה משתמש בכרומטוגרפיה הפוכה, שבה השלב הנייח אינו קוטבי, והשלב הנייד הוא קוטבי. השלב הנייח שיש להשתמש בו הוא קבוצות פחמימנים C18 המלוכדות לחלקיקי סיליקה של 3 מיקרומטר, בעוד שהשלב הנייד הוא חיץ מימי עם מחליף אורגני קוטבי (acetonitrile) שנוסף כדי לשנות את כוחו המתחמק. בצורה זו, סיליקה יכול לשמש עבור דגימות כי הם מסיסים במים, מתן מגוון רחב של יישומים. בניסוי זה, תערובות של שלושה מרכיבים הנמצאים לעתים קרובות משקאות קלים דיאטה (כלומר קפאין, בנזואט, אספרטיים) מופרדים. שבעה פתרונות מוכנים המכילים כמויות ידועות של שלושת המינים משמשים, ולאחר מכן הכרומטוגרמה שלהם מתועדת.
במהלך ניסוי HPLC, משאבה בלחץ גבוה לוקחת את השלב הנייד ממאגר דרך מזרק. לאחר מכן הוא עובר דרך עמודה C18-ארוזה בשלב הפוך להפרדת רכיבים. לבסוף, השלב הנייד עובר לתא גלאי, שבו הספיגה נמדדת ב 220 ננומטר, ומסתיים בבקבוק פסולת. משך הזמן שלוקח לרכיב לנסוע מיציאת המזרק לגלאי נקרא זמן השמירה.
כרומטוגרפיה נוזלית משמשת בניסוי זה, שבו ההפרדה מתבצעת בעמודה בשלב הפוך. מידות העמודות הן 3 מ"מ (i.d.) x 100 מ"מ, ואת אריזת סיליקה (גודל חלקיק 3 מיקרומטר) הוא פונקציונלי עם C18 octadecylsilane (ODS). Rheodyne 6-6-יציאות שסתום הזרקה סיבובית משמש בתחילה לאחסן את המדגם בלולאה קטנה ומציג את המדגם לשלב הנייד על סיבוב של השסתום.
הזיהוי הוא על ידי ספקטרוסקופיית ספיגה אורך גל של 220 ננומטר. ניסוי זה יכול להיות מופעל ב 254 ננומטר, אם גלאי אינו משתנה. לנתונים מהגלאי יש יציאת מתח אנלוגית, הנמדדת באמצעות מולטימטר דיגיטלי (DMM), ונקראת על ידי מחשב טעון בתוכנית לרכישת נתונים. הכרומטוגרמה המתקבלת יש שיא עבור כל רכיב במדגם. לניסוי זה, כל שלושת הרכיבים חומטים תוך 5 דקות.
ניסוי זה משתמש בשלב נייד אחד ומשאבה, אשר נקרא שלב נייד איזוקרטי. עבור דוגמאות שקשה להפריד, ניתן להשתמש בשלב נייד הדרגתי. זאת כאשר השלב הנייד הראשוני הוא בעיקר מימי, ועם הזמן, שלב נייד אורגני שני מתווסף בהדרגה לשלב הנייד הכולל. שיטה זו מעלה את הקוטביות של שלב זה לאורך זמן, אשר מוריד את זמני השמירה של הרכיבים ועובד באופן דומה שיפוע טמפרטורה על כרומטוגרפיה גז. ישנם כמה מקרים שבהם העמודה מחוממת (בדרך כלל עד 40 °C (40 °F), אשר לוקח משם כל שגיאות זמן שמירה הקשורים לשינוי של טמפרטורת הסביבה.
ב- HPLC בשלב הפוך, אריזת השלב הנייח של העמודה היא בדרך כלל אריזת C4, C8 או C18. עמודות C4 מיועדות בעיקר לחלבונים בעלי משקלים מולקולריים גדולים, ואילו עמודות C18 מיועדות לפפטידים ודגימות בסיסיות עם משקלים מולקולריים נמוכים יותר.
זיהוי על ידי ספקטרוסקופיית ספיגה הוא באופן גורף שיטת הזיהוי של בחירה, כמו ספקטרום הקליטה של הרכיבים זמינים כולם. מערכות מסוימות משתמשות במדידות אלקטרוכימיות, כגון מוליכות או אמפרומטריה, כשיטת הזיהוי שלהן.
עבור ניסוי זה, השלב הנייד הוא בעיקר 20% acetonitrile ו 80% מים מטוהרים (DI). כמות קטנה של חומצה אצטית מתווספת כדי להוריד את ה- pH של השלב הנייד, אשר שומר על סילנול בשלב האריזה הניחת במצב לא מזוהה. זה מפחית את שיא הספיגה מן הזנב, נותן פסגות צרות יותר. לאחר מכן, ה- pH מותאם עם 40% נתרן הידרוקסיד כדי להעלות את ה- pH ולעזור להפחית את זמני השמירה של הרכיבים.
כל קבוצה משתמשת בקבוצה של 7 הבקבוקונים המכילים ריכוזים שונים של הפתרונות הסטנדרטיים (טבלה 1). 3 הראשונים משמשים לזיהוי כל שיא, ו- 4 האחרונים מיועדים ליצירת תרשים כיול עבור כל רכיב. תקנים 1-3 משמשים גם עבור תרשים הכיול.
מספר | קפאין (מ"ל) | בנזואט (מ"ל) | אספרטיים (מ"ל) |
1 | 4 | 0 | 0 |
2 | 0 | 4 | 0 |
3 | 0 | 0 | 4 |
4 | 1 | 1 | 1 |
5 | 2 | 2 | 2 |
6 | 3 | 3 | 3 |
7 | 5 | 5 | 5 |
טבלה 1. נפחים של תקני מלאי המשמשים להכנת 7 תקני העבודה שסופקו (הנפח הכולל של כל תקן הוא 50 מ"ל).
1. להפוך את השלב הנייד
2. יצירת פתרונות הרכיבים
שלושת המרכיבים שצריכים להיעשות הם קפאין (0.8 מ"ג/מ"ל), אשלגן בנזואט (1.4 מ"ג/מ"ל) ואפרטם (L-אספרטיל-L-פנילאלנין מתיל אסתר) (6.0 מ"ג/מ"ל). ריכוזים אלה, פעם מדולל באותה צורה, לשים את הסטנדרטים ברמות שנמצאו דגימות סודה.
3. יצירת 7 פתרונות סטנדרטיים
שלושת הרכיבים כולם יש מקדמי הפצה שונים, אשר משפיע על האופן שבו כל אינטראקציה עם שני השלבים. ככל שמקדם ההפצה גדול יותר, כך הרכיב מבלה יותר זמן בשלב הנייח, וכתוצאה מכך זמני שמירה ארוכים יותר בהגעה לגלאי.
4. בדיקת ההגדרות הראשוניות של מערכת HPLC
5. הזרקה ידנית של המדגם ואיסוף הנתונים
איור 1. הכרומטוגרמה של 3 הרכיבים. משמאל לימין, הם קפאין, אספרטיים, ובנזואט.
6. הדגימות של דיאט סודה
דיאט קולה, דיאט פפסי וקולה זירו הם ה"לא ידועים". הם הושארו בחוץ במיכלים פתוחים בן לילה כדי להיפטר מהפחמימה, שכן בועות אינן טובות למערכת HPLC. זה מספיק נפטר מכל גזים בדגימות.
7. חישובים
איור 2. דוגמה בסיסית לגובה ולרוחב השיא של העקומה, שיש להכפיל (גובה שיא כפול רוחב בגובה 1/2).
הכרומטוגרמה של HPLC מסוגלת לכמת כל אחד מ-3 הרכיבים עבור כל הדגימות בהתבסס על עקומות הכיול של התקנים(איור 3).
מתוך קבוצה זו של ניסויים, נקבע כי פחית 12 אונקיות של משקאות דיאט דיאט אלה הכיל את הכמויות הבאות של כל רכיב:
דיאט קולה: 50.5 מ"ג קפאין; 217.6 מ"ג אספרטיים; 83.6 מ"ג בנזואט.
קולה זירו: 43.1 מ"ג קפאין; 124.9 מ"ג אספרטיים; 85.3 מ"ג בנזואט.
דיאט פפסי: 34.1 מ"ג קפאין; 184.7 מ"ג אספרטיים; 79.5 מ"ג בנזואט.
באופן לא מפתיע, כל 3 היה בערך באותה כמות של בנזואט, כפי שהוא רק חומר משמר. למוצרי הקולה היה קצת יותר קפאין, ולקולה זירו היה הרבה פחות אספרטיים משתי המשקאות הנוספים, מכיוון שהוא כולל גם חומצת לימון לקצת טעם.
המספרים הבאים הם כמויות קפאין ואפרטם בפועל בפחית של 12 אונקיות של 3 משקאות מוגזים דיאט (תוכן הקפאין התקבל מאתרי קוקה קולה ופפסי. תוכן אספרטיים התקבל הן LiveStrong.com והן DiabetesSelfManagement.com.):
דיאט קולה: 46 מ"ג קפאין; 187.5 מ"ג אספרטיים
קולה זירו: 34 מ"ג קפאין; 87.0 מ"ג אספרטיים
דיאט פפסי: 35 מ"ג קפאין; 177.0 מ"ג אספרטיים
חישובים לדוגמה (טבלה 2):
ריכוז קפאין ב STD #1: הפתרון המרכיב עבור קפאין היה 0.400 גרם של קפאין מדולל ל 500 מ"ל = 0.500 L → 0.800 גרם / ליטר = 0.800 מ"ג / מ"ל.
STD #1 היה 1 מ"ל של פתרון זה מדולל ל 50.0 מ"ל
0.800 מ"ג/מ"ל * (1.0 מ"ל / 50.0 מ"ל) = 0.016 מ"ג / מ"ל = 16.0 מ"ג / ליטר.
STD #2 היה 2 מ"ל של פתרון זה מדולל ל 50.0 מ"ל
0.800 מ"ג/מ"ל * (2.0 מ"ל / 50.0 מ"ל) = 0.032 מ"ג / מ"ל = 32.0 מ"ג / ליטר.
התוצאות משלושת תרשימי הכיול (איור 4) הניבו את המשוואות הבאות:
אזור שיא קפאין = 0.1583*[קפאין מ"ג/ליטר] - 0.574
אזור פסגת אספרטיים = 0.02696*[אספרטיים מ"ג/ליטר] - 0.405
אזור פסגת בנזואט = 0.1363*[בנזואט מ"ג/ל' - 1.192
דיאט קולה: אזור שיא קפאין = 10.68 = 0.1583*[קפאין מ"ג/ליטר] - 0.574
[קפאין מ"ג/L] = ((10.68 + 0.574)/ (0.1583) = 71.1 מ"ג/ל' במדגם המוזרק.
מאז המדגם היה מדולל על ידי גורם של 2, דיאט קולה היה 141.2 מ"ג / ליטר קפאין.
הכמות לכל פחית של 12 אונקיות = (141.2 מ"ג/ל')(0.3549 מ"ל/12 אונקיות) = 50.5 מ"ג קפאין/פחית.
איור 3. הכרומטוגרמה של HPLC של 5 התקנים ו-3 הדגימות.
איור 4. הכיול מתעקל עבור כל אחד מ-3 הרכיבים.
טבלה 2. טבלאות הנתונים עבור ניסויי HPLC המשמשים ליצירת עקומות הכיול.
HPLC היא טכניקה נפוצה בהפרדה ובזיהוי עבור יישומים רבים. הוא אידיאלי עבור תרכובות לא נדיפות, כמו כרומטוגרפיה גז (GC) דורש כי הדגימות נמצאות בשלב הגז שלהם. תרכובות לא נדיפות כוללות סוכרים, ויטמינים, תרופות, מטבוליטים. כמו כן, זה לא הרסני, המאפשר לאסוף כל רכיב לניתוח נוסף (כגון ספקטרומטריית מסה). השלבים הניידים הם כמעט בלתי מוגבלים, מה שמאפשר שינויים בקוטביות של pH כדי להשיג רזולוציה טובה יותר. השימוש בשלבים ניידים הדרגתיים מאפשר שינויים אלה במהלך הניסויים בפועל.
יש כבר חשש לגבי בעיות בריאותיות אפשריות שעשויות להיות קשורות אספרטיים ממתיק מלאכותי. תיוג המוצר הנוכחי אינו מציג את כמות הרכיבים האלה בתוך משקאות הדיאטה. שיטה זו מאפשרת לכמת כמויות אלה, יחד עם קפאין ובנזואט.
יישומים אחרים כוללים קביעת כמויות חומרי הדברה במים; קביעת כמות פרצטמול או איבופרופן בטבליות משככי כאבים; קביעת אם יש תרופות לשיפור ביצועים נוכח זרם הדם של ספורטאים; או פשוט לקבוע את נוכחותם של סמים במעבדת פשע. בעוד הריכוזים של דגימות אלה, ולעתים קרובות את זהות הרכיבים, ניתן לקבוע בקלות, המגבלה היחידה היא כי כמה דגימות יכול להיות קרוב זמני שימור זהים, וכתוצאה מכך שיתוף eluting.
Skip to...
Videos from this collection:
Now Playing
Analytical Chemistry
380.4K Views
Analytical Chemistry
83.1K Views
Analytical Chemistry
202.8K Views
Analytical Chemistry
318.2K Views
Analytical Chemistry
787.3K Views
Analytical Chemistry
614.7K Views
Analytical Chemistry
50.5K Views
Analytical Chemistry
25.2K Views
Analytical Chemistry
279.1K Views
Analytical Chemistry
262.4K Views
Analytical Chemistry
92.7K Views
Analytical Chemistry
111.0K Views
Analytical Chemistry
86.3K Views
Analytical Chemistry
51.1K Views
Analytical Chemistry
122.9K Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved