zwei einfache apparaturen zur vorbereitung und imprägnierung von trägermaterial für...

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136 L. TdTJz und W. PIORI~: v611ige Zerst6rung der Aseorbins~ure dureh Aseorbins~ture-zerstSrende Enzymsysteme in der Pflanze. Die in der Pflanze enthaltene Oxals~ure reicht nicht aus, um gen/igend zu stabilisieren. Dureh Blanchieren treten zwar geringe thermisehe und Auslaugeverluste ein, bei der anschlieBenden, unter Luftzutritt in Wasser durchgef/ihrten Zerkleinerung der BlOtter bleibt jedoeh die Ascorbins~ure weitgehend erhalten. Die in der Pflanze vor- handene Oxals£ure wirkt nach Inaktivierung der Enzyme stabilisierend und verhiitet gr613ere Aseorbins£ureverluste. Eine LSsung, die naeh den in der Tabelle yon SoucI, FAC~MANN und K~AvT fiir Sauerampfer angegebenen Mengen an Kationen und Anionen enth/~lt, wirkt (nach Entfernung des unl6sliehen Niedersehlages) stabilisierend auf zugesetzte Aseorbin- s~ure, da die abbauend-wirkenden Enzyme fehlen. In unblanehiertem Sauerampfer f£11t innerhalb yon 24 Std der Gehalt an Ascor- binsgure trotz eines Zusatzes an 0,31 n-Oxals/iure auf 20-25% des urspriinglichen Gehalts ab, wenn die Proben bei Zimmertemperatur aufbewahrt werden; dagegen bewirkt die Lagerung bei 4 ° C eine wesentlieh bessere Erhaltung der Aseorbins~ure (rund 70 %). Literatur 1. SZ6KE,K., u. T. ALDOg: Nahrung 8, 669 (1964). 2. SoucI, S., W. FAC~A~ u. H. KgAVT: Die Zusammensetzung der Lebensmittel, N/~hrwert- Tabellen. Stuttgart: Wissensehaftliehe Ver]agsgesellschaft 1962. 3. DuD~, 1% : Diese Z., 125, 382 (1964). 4. PEPPLEI¢, E., E. ~/~USKAT 11. C. ~TIEMITZ: Ernahrung 10, 439 (1963). 5. FELm~EIM,W. : Nahrung 4, 153 (1960). 6. ]VIVSK.~T, E. : Experientia (Basel) 19, 355 (1963). Zwei einfache Apparaturen zur Vorbereitung und Impr~ignierung von Triigermaterial fiir gaschromato- graphische Trennsiiulen L. T6TR und W. PIoBR Mitteilung aus dem Chemischen Untersuchungsamt Speyer Mit 2 Text~bbfldungen Eingegangen am 12. April 1966 In der Lebensmittel-Analytik kommen fast alle Gruppen yon oraganisehen Ver- bindungen vor. Hierdurch werden an die gaschromatographisehe Analytik besonders hohe Anforderungen gestellt. Meist ist es notwendig, Stoffe versehiedenster orga- niseher Stoffklassen an ein und derselben gasehromatographisehen Trenns~u]e ge- meinsam zu trennen. Sorgfaltige Auswahl yon Tragermaterial und fliissigen Phasen sind daher notwendig. Die im Handel angebotenen Trennsaulen erf/illen nicht immer diese Voraussetzungen. Es ist somit nicht zu vermeiden, zumindest im Einzelfall, gaschromatographisehe Trenns~ulen selbst herzustellen. Die meist verwendeten Methoden zur Herstellung von impr/~gnierten Tr/~ger- materialien beruhen auf zwei Prinzipien. l. Trocknung des Tragermaterials nach Zugabe einer genau bemessenen Menge an fl/issiger Phase. 2. Adsorption der flfissigen Phase an dem Tr~germaterial.

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Page 1: Zwei einfache Apparaturen zur Vorbereitung und Imprägnierung von Trägermaterial für gaschromatographische Trennsäulen

136 L. TdTJz und W. PIORI~:

v611ige Zerst6rung der Aseorbins~ure dureh Aseorbins~ture-zerstSrende Enzymsysteme in der Pflanze. Die in der Pflanze enthaltene Oxals~ure reicht nicht aus, um gen/igend zu stabilisieren.

Dureh Blanchieren treten zwar geringe thermisehe und Auslaugeverluste ein, bei der anschlieBenden, unter Luftzutr i t t in Wasser durchgef/ihrten Zerkleinerung der BlOtter bleibt jedoeh die Ascorbins~ure weitgehend erhalten. Die in der Pflanze vor- handene Oxals£ure wirkt nach Inaktivierung der Enzyme stabilisierend und verhiitet gr613ere Aseorbins£ureverluste.

Eine LSsung, die naeh den in der Tabelle yon SoucI, FAC~MANN und K~AvT fiir Sauerampfer angegebenen Mengen an Kationen und Anionen enth/~lt, wirkt (nach Entfernung des unl6sliehen Niedersehlages) stabilisierend auf zugesetzte Aseorbin- s~ure, da die abbauend-wirkenden Enzyme fehlen.

In unblanehiertem Sauerampfer f£11t innerhalb yon 24 Std der Gehalt an Ascor- binsgure trotz eines Zusatzes an 0,31 n-Oxals/iure auf 2 0 - 2 5 % des urspriinglichen Gehalts ab, wenn die Proben bei Zimmertemperatur aufbewahrt werden; dagegen bewirkt die Lagerung bei 4 ° C eine wesentlieh bessere Erhaltung der Aseorbins~ure (rund 70 %).

Literatur

1. SZ6KE, K., u. T. ALDOg: Nahrung 8, 669 (1964). 2. SoucI, S., W. FA C ~ A~ u. H. KgAVT: Die Zusammensetzung der Lebensmittel, N/~hrwert-

Tabellen. Stuttgart: Wissensehaftliehe Ver]agsgesellschaft 1962. 3. DuD~, 1% : Diese Z., 125, 382 (1964). 4. PEPPLEI¢, E., E. ~/~USKAT 11. C. ~TIEMITZ: Ernahrung 10, 439 (1963). 5. FELm~EIM, W. : Nahrung 4, 153 (1960). 6. ]VIVSK.~T, E. : Experientia (Basel) 19, 355 (1963).

Zwei einfache Apparaturen zur Vorbereitung und Impr~ignierung von Triigermaterial fiir gaschromato-

graphische Trennsiiulen L. T6TR und W. PIoBR

Mitteilung aus dem Chemischen Untersuchungsamt Speyer

Mit 2 Text~bbfldungen

Eingegangen am 12. April 1966

In der Lebensmittel-Analytik kommen fast alle Gruppen yon oraganisehen Ver- bindungen vor. Hierdurch werden an die gaschromatographisehe Analytik besonders hohe Anforderungen gestellt. Meist ist es notwendig, Stoffe versehiedenster orga- niseher Stoffklassen an ein und derselben gasehromatographisehen Trenns~u]e ge- meinsam zu trennen. Sorgfaltige Auswahl yon Tragermaterial und fliissigen Phasen sind daher notwendig. Die im Handel angebotenen Trennsaulen erf/illen nicht immer diese Voraussetzungen. Es ist somit nicht zu vermeiden, zumindest im Einzelfall, gaschromatographisehe Trenns~ulen selbst herzustellen.

Die meist verwendeten Methoden zur Herstellung von impr/~gnierten Tr/~ger- materialien beruhen auf zwei Prinzipien.

l. Trocknung des Tragermaterials nach Zugabe einer genau bemessenen Menge an fl/issiger Phase.

2. Adsorption der flfissigen Phase an dem Tr~germaterial.

Page 2: Zwei einfache Apparaturen zur Vorbereitung und Imprägnierung von Trägermaterial für gaschromatographische Trennsäulen

Zwei einfache Apparaturen zur Vorbereitung und Impr~gnierung yon Tr/~germaterial 137

Die erste Methode erlaubt eine im Voraus berechenbare Belegung des Trigger- materials. Der Vorteil der zweiten Methode ist das gleichm/~i]igere Aufziehen der Phase auf das Tr£germateria], was bei niedrig belegten Trennsi~ulen wichtig sein kann. Wit entwickelten eine Apparatur, die es erm6glicht, den ganzen Arbeitsvorgang, ni~mlich das Benetzen und Mischen der flfissigen Phase mit dem Tr/~germaterial und das Eintrocknen der Mischung in einem Arbeitsgang durchzuffihren. Mit dieser Appa- ratur kann sowohl nach dem konventionellen Verfahren (Eintrocknen der flfissigen Phase auf das Tr/igermaterial) als auch nach dem ,,batch-Verfahren" (Adsorptions- verfahren), das yon tIoRNIG u. Mitarb. (1) beschrieben wurde, gearbeitet werden. Der Vorteil unserer Apparatur liegt aul~erdem darin, dab einige Nachteile, die bei den oben genannten Methoden auftreten kSnnen, vermieden werden.

BAYER (2) arbeitet bei dem Einengen des LSsungsmittels mit heftiger mecha- nischer Rfihrung. Hierbei kann eine nachtri~gliche Zerkleinerung des Tr£germaterials eintreten. Bei dem Einengen des LSsungsmittels nach WILLIAMS (3) im Rotations- verdampfer kann es zu TrSpfchenbildung der fiiissigen Phase kommen. STRU~'FE (4) engt im Gasstrom (N2) ein. Beim Nachtrocknen des Materials im Trockenschrank (auch im Vakuum) ist SauerstoffeinfluB nicht vSllig auszuschalten.

Wir arbeiten daher im Stickstoffstrom. Die Durehmischung des Materials wird durch Einblasen yon Stickstoff durch die Bodensiebplatte des Gergtes vorgenommen. HShere Temperaturen zur Trocknung des Materials, auch im Wirbelschichtverfahren wird durch einen Iteizmantel, der mit einem Thermostaten gekuppelt ist, vorgenom- men. Nachtrocknungen im Trockenschrank oder Vakuumtrockenschrank entfallen.

Um mSglichst g]eichmi~Bige Phasen zu erhalten und dadurch zu den bestmSglich- sten Trenneffekten zu kommen, sollte man mSglichst einheitliches und entsprechend vorgereinigtes Ausgangsmaterial verwenden. Obwohl ira Itandel gut gereinigte Pro- dukte erh~ltlich sind, wird trotzdem in einzelnen F~llen, besonders wenn es sich um neu in der Literatur beschriebene Triigermaterialien handelt, eine 1%einigung und Sortierung des Ausgangsmaterials notwendig sein. Wir beschreiben daher auBer der Arbeitsvorschrift f/ir das Aufziehen der Phasen auch eine Apparatur, die wit zur l%einigung und Sortierung des Tr~ger-Materials benutzen.

I. Vorbereitung des Tr~igermateria]s

Apparatur 1 Die yon uns verwendete Sch]iffapparatur (Abb. 1) besteht im Prinzip aus einem Zechmeister-

rohr (1) mit zwei Hiilsen NS 45/40 yon 500 mm L~nge. Das untere Ende des 1%ohres wird mit einem Zwischenstfick (2), bestehend aus einem Kern NS 45/40 mit eingeschmolzener ~Fritte (KSr- nung G 1), einem Einweghahn (2,5 mm Bohrung) und einem an diesen Hahn angesehmolzenen VakuumvorstoB mit Kern NS 29/32, verschlossen. Als Vorlagen (3) dienen l%undkolben NS 29/32 mit einem Inhalt yon 100--1000 ml je nach Art des Problems. Das obere Ende des Zechmeister- rohres wird wahlweise mit einem Schliffstopfen (4) NS 45/40 oder mit einem Tropftrichter NS 29/32 versehen. Die GrSBe der Tropftrichter richten sich nach der aufzugebenden Fliissigkeitsmenge.

Arbeitsvorschri/t Das Tr/igermaterial (z. B. Kieselgur) wird mit einem 1)riifsieb auf bestimmte KorngrSl~en

(z. B. 0,1--0,15 oder 0,15--0,2 mm) ausgesiebt, ttierbei muI] sehr vorsichtig verfahren werden, damit w/~hrend des Siebvorganges besonders bei porSsem Material nicht eine zus~tz]iche mecha- nische Zerkleinerung auftritt. Das so vorbereitete Material kommt in das Zechmeisterrohr (Alopa- ratur 1). In diesem Rohr sind verschiedene Behandlungsverfahren m6glich.

a) HC1/KOH-W~ische: Unter Verwendung eines Tropftrichters wird das Material mit konz. Salzs~ure gewaschen. AnschlieBend wird mit Wasser s~urefrei nachgewaschen. Auf dieselbe Art kann eine KOH-Behandlung angeschlossen werden.

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138 L. TdT~ und W. PIO~R:

b) Abtrennung von Staubpartikeln: Bei por6sem Material kSnnen grSBere Anteile yon kleinsten Stuubpartikeln adsorptiv an der Oberfl~che und in den Poren des Materials gebunden sein. Diese Partikel sind durch Aussieben nicht zu entfernen. Zur Abtrennung fiillt man das Chromato- graphierohr zu a/a mit Wasser, verschlieBt das obere Ende mit einem Glasstopfen und schfittelt das Ganze einige Male urn. Nach dem Absitzen der groben Teilchen giel~t man die milchig-trfibe w~l~rige LSsung vorsichtig ab. Diesen Vorgang wiederholt man, bis das fiberstehende Wasser klar geworden ist.

c) Sedimentation: Durch Sedimentation lassen sich aus dem Material noch einige Fraktionen (Korngr6Ben) gewinnen. Zu diesem Zweck ffillt man das ganze fiberstehende Volumen des Rohres mit Wasser, schwenkt den ganzen Apparat einige Male um und l~Bt sedimentieren. Das Wasser wird durch Absaugen durch die untere Glasfritte entfernt. AnschlieI~end wird mit wenig Methanol nachgewaschen. Nach dem Entfernen der unteren Fritte l~l~t sich dutch vorsichtiges Ausschaben aus der S~ule Material mit gewfinschter KorngrSf~e entnehmen. Das so gewonnene Tr~germaterial wird vor der weiteren Behandlung bei 120 ° C getrocknet.

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Abb. 1. Apparatur zur Vorbereitung des Tr~germaterials. (Erkl~rung siehe Text.)

Abb. 2. Appa~atur zum Aufziehen der flfissigen Phase. (Erkl~rung siehe Text.)

II. hufz iehen der fliissigen Phase

Apparatur 2 Die verwendete Schliffapparatur (Abb. 2) entsloricht im Prinzip tier Aploaratur zur Aufarbei-

tung des Tr~germaterials aus einem Zeehmeisterrohr (1) mit zwei tIiilsen 1WS 45/40. Das Chro- matographierohr (200 mm L~nge) ist mit einem Heizmante] in Form eines Liebigkfihlers versehen. ])us Zwischenstfick (2) mit Fritte (K5rnung G 1) ist in derselben Form ausgeffihrt wie in Appa- ratur 1. Als Vorlagen dienen auch hier Rundkolben (3) mit Schliff NS 29/32. ])as obere Ende des Zechmeisterrohres ist mit einem Glasstopfen (4) mit eingeschmolzener Fritte (K6rnung G 1), einem Einweghahn (Bohrung 2,5 mm) und gebogenem I%ohr versehen. Alle Schliffverbindungen sind mit H~ckchen und V 2 A Federn gesichert, damit in der Apparatur auch unter leichtem Gasdruck gearbeitet werden kann.

Arbeitsvorschri/t Mit der oben beschriebenen Apparatur 2 kSnnen auf zwei Wegen flfissige Phasen auf das

Tri~germaterial aufgezogen werden. Methode I (Direktes Aufziehen durch Einengen im Gasstrom) : Eine Menge der fliissigen Phase,

die auf eine definierte prozentuale Belegung des MateriMs berechnet ist, wird in einem geeigneten LSsungsmittel gelSst. Das abgewogene Tr~germaterial wird in das Zechmeisterrohr gegeben und das gelSste flfissige Phasenmaterial dazugeschfitte~. Von nnten wird durch die Glasfritte ein Stickstoffstrom derart durchgeleitet, dal~ keine Fliissigkeit durch die Fritte nach unten ablaufen kann und, dab die fliissige gel6ste Phase in sti~ndiger Bewegung mit dem festen Tr~germaterial bleibt. Nun wird der Heizmantel des Zechmeisterrohres an einen Thermostaten angeschlossen. Die Temperatur des Thermostaten soll zuni~chst ca. 10 ° C fiber dem Siedepunkt des verwendeten

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Zwei einfaehe Apparaturen zur Vorbereitung und Impr/~gnierung yon Tri~germateriM 139

LOsungsmittels sein. Naeh dem Abdampfen des LOsungsmittels wird die Temperatur um 20 ° C gesteigert, Das Material wird nun in der Wirbelschicht bis zur v611igen LSsungsmittelfreiheit getroeknet.

Methode 2 (Adsorptionsverfahren) : Die flfissige Phase wird in einem geeigneten L6sungsmittel gelSst. Die Einwaage richter sich nach Erfahrungswerten. Das gereinigte Tr~germaterial wird in das Zeehmeisterrohr eingeffillt. Nun wird die gelSste flfissige Phase auf das feste Material auf- gegeben. Wenn das ganze TragermateriM mit Fliissigkeit benetzt ist, wird die S~ule ca. 5--10 rain lang vorsiehtig zur Erreiehung einer gleiehmggigen Benetzung umgesehfittelt. Das feste Material li~gt man absitzen und das L6sungsmittel dureh die untere Fritte abfliegen. Von oben wird Stiek- stoff eingeleitet. Der Heizmantel des Zeehmeisterrohres wird mit einem Thermostaten verbunden. Die Temperatur wird zungehst ca. 10 o C fiber die Temperatur des Siedepunktes yore LSsungs- mittel eingesteUt.

Naehdem das Material nahezu getroeknet ist, wird Stickstoff yon unten her eingeleitet. Das Gut wird in der Wirbelsehieht bei TemperaturerhShung um weitere 10--20 ° C zur Trockene ge- braeht.

Die naeh Methode 1 und 2 gewonnenen TrggermateriMien brauehen nieht weiter im Trocken- schrank (aueh nicht im Vakuumtrockensehrank) naehgetroeknet werden. Zur Aufbewahrung empfiehlt es sich, die Phasen in Ampullen einzusehmelzen. Sie sind so verschlossen li~ngere Zeit haltbar.

Erfahrungen mit dem Adsorptionsverfahren

Wie schon oben erw~hnt , r i eh te t sich der Grad der Belegung des Tr/~germaterials nach Er fahrungswer ten . H o u ~ m u. Mitarb . s te l l ten jedoch lest , dab die Belegung des Tr~germater ia l s p ropor t iona l der K o n z e n t r a t i o n der fliissigen Phase in dem ent- spreehenden L6sungsmi t te l is~. Den Grad der Belegung e rmi t t e l t en wir durch Asche- bes t immung. Wi r erhiel ten nach dem Adsorp t ionsver fahren sehr gut t r ennende S£ulen. I n der Tabel le s ind einige Belegungen auf Kiese lgur angegeben. Die Ergebnisse werden na t i i r l ich durch den Grad der Korngr5Be beeinflugt . Die angegebenen W e r t e k6nnen daher nur als R ich twer t e gelten.

Tabelle. ImprSgnierung von Kieselgur nach dem Adsorptionsver/ahren

Flfissige Phase L~isungsmittel flfissige :Phase :Belegung im L6sungs- mittel in in % %

Carbowax 1500 . . . . . . . . . . . Carbowax 20 M . . . . . . . . . . EGS-~thylenglyco]suceinat . . . . . DE GS-Di~thylenglycolsuceinat . . . . Di~thylenglyeoladipins~urepolyester

Methanol 5 12,5 Methanol 2 3 Methanol 5 8 Methanol 5 8 Aceton 2,5 3,2

Zusammen/assung

Es werden Methoden und dazugeh5rige A p p a r a t u r e n beschrieben, die es ges ta t ten , in einem Arbe i t sgang 1. Tr~germate r ia l zu reinigen, zu waschen, zu sor t ieren und zu t rocknen und 2. fliissige Phasen auf das Tr~germater iM aufzuziehen (Benetzen, Mischen, L6sungsmi t t e l -Abdampfen und Trocknen des Materials) . E r fah rungswer te fiir einige flfissige Phasen auf Kiese lgur werden mitgetef l t .

Literatur 1. HoR~m, C. E. : Chem. and Industr. 1959, 751. 2. BAYER, E. : Gasehromatographie. 2. Aufl., S. 28. Berlin-G6ttingen-tIeide]berg: Springer 1962. 3. WILLIA~IS, I. H.: J. Chromatogr. 5, 457 (1961). 4. ST~VPt'E, It. G. : Diplomarbeit. Karl-Marx-Universit~t Leipzig 1958.