По полученным хроматографическим кривым можно определить количественный состав анализируемой смеси путем измерения высоты максимумов пиков, а также найти произведение удерживаемого объема разделяемых веществ на высоту пиков.
Площадь пиков в данном случае находят с помощью планиметра, взвешиванием на аналитических весах вырезанного из бумаги пика и сравнением с массой куска той же бумаги известной площади, либо умножением половины высоты пика на его ширину. Удерживаемый объем рассчитывают по оси объемов от момента ввода порции анализируемой пробы до момента достижения максимума пика.
В стандартных условиях (температура, скорость пропускания газа-носителя и т.д.) время прохождения анализируемого соединения через колонку является постоянной величиной и называется временем удерживания. При количественном анализе в ГЖК используют внутренний стандарт - соединение, которое по физическим свойствам очень близко к исследуемому, и при хроматографировании движется вдоль колонки.
Отечественная промышленность выпускает хроматографы лабораторного и промышленного типов, обладающие чувствительностью, для некоторых типов 5•10-14 моль/с.
В основе ионообменной хроматографии многих соединений (аминокислот, органических кислот, сахаров и т.д.) лежит способность к ионизации, обусловливающая суммарный положительный или отрицательный заряд.
Разделение веществ с помощью этого вида хроматографии проводят на колонках, заполненных ионообменной (катионо - или анионообменной) смолой. Набухшую смолу помещают в колонку (рис. 5) и подвергают регенерации, пропуская через нее раствор НС1 молярной концентрацией 1 моль/дм3 (для катионообменной) или NaOH той же концентрации (для анионообменной). Затем колонку промывают дистиллированной водой до полного удаления регенерирующего вещества, после чего она готова к хроматографированию. Этот принцип используется во всех промышленных приборах - автоматических аминокислотных анализаторах.
Для разделения ионообменной хроматографией высокомолекулярных соединений (белков, нуклеотидов и др.) в качестве фильтра широко применяется модифицированная целлюлоза.
Рис. 5. Хроматографическая колонка упрощенного (а) и усовершенствованного (б) вариантов: 1 - резервуар; 2 - элюирующий раствор; 3 - стеклянная колонка; 4 - наполнитель; 5 - стеклянная вата; 6 - осуд Мариотта с элюирующим раствором; 7 - регулирующий поршень; 8 - сетка из нейлона; 9 - капиллярный шланг, соединенный с регистрирующим устройством и (или) коллектором фракций
2.3 ПРОНИКАЮЩАЯ И АФФИННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
Метод проникающей хроматографии заключается в разделении молекул по размерам при пропускании через плотное молекулярное сито.
Разделение веществ при помощи гелей, основанное на том же принципе, называется гель-фильтрацией.
В качестве молекулярного сита при проникающей хроматографии используют гели с поперечными сшивками (сефадексы) агарозные гели (сефароза, биогель-А), полиакриламидный гель (биогель-Р) и полистиролы (биобидз-S), а также пористые стеклянные шарики (биоглас) и пористый кварц (поросил). Изменяя число поперечных сшивок, удается получать несколько типов сефадексов, различающихся степенью пористости частиц, что позволяет успешно применять их для разделения веществ с различными размерами молекул.
При проникающей хроматографии также пользуются колонками. В последнее время для разделения аминокислот, углеводов, стероидов и липофильных соединений применяют тонкослойную гель-филътрацию на пластинках.
В основе метода аффинной хроматографии лежит уникальное свойство макромолекул - биологическая специфичность, что позволяет при разделении получать вещества высокой степени чистоты. Поэтому аффинная хроматография успешно применяется для очистки белков, витаминов, ферментов и других высокомолекулярных соединений.
Для разделения веществ методом аффинной хроматографии необходимо точно знать кинетические свойства исследуемых соединений, например ферментов.
При очистке всех видов макромолекул методом аффинной хроматографии наблюдается следующее:
М+Л (К+1) / (К-10) >МЛ.
Его эффективность (а, следовательно, и очистки) зависит от природы образующегося комплекса МЛ (Л - лиганд для матрицы).
Чтобы правильно выбрать лиганд для этого процесса, необходимо знать свойства подлежащих очистке макромолекул. Лиганд должен содержать химическую группу, которая не участвует в связывании лиганда с макромолекулой, но посредством которой идет его сшивание с матрицей. Чтобы в процессе сшивания не нарушалась способность к связыванию, целесообразно использовать специальные удлиняющие "мостики" (чаще всего это диамины типа NH2 (CH2) х-NH2, где Х=2-6).
Колонка для аффинной хроматографии заполняется связанной с лигандом матрицей и уравновешивается буферным раствором, который используется для растворения исследуемого вещества.
Идеальная нерастворимая матрица для аффинной хроматографии должна содержать большое число химических групп, способных ковалентно связываться с лигандом, не разрушаться при связывании и последующей элюации макромолекул, обеспечивать быстрое протекание растворителя. Обычно в качестве матрицы применяют агарозу, синтетические полиакриламидные гели, полистирольные смолы и пористые стеклянные шарики.
3. ОСНОВНЫЕ ЦЕЛИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА
Хроматографические методы широко применяются для контроля качества пищевых продуктов. Можно выделить следующие основные цели хроматографических методов анализа:
- установление пищевой ценности продуктов, в частности, определение белков (состава аминокислот), жиров, сахаров, витаминов, микроэлементов;
- определение доброкачественности, свежести пищевых продуктов,
- определение стадии порчи продуктов;
- обнаружение фальсификации пищевых продуктов;
- контроль техногенных загрязнителей;
- контроль природных загрязнителей;
- определение пищевых искусственных добавок;
- контроль ароматов пищевых продуктов;
- анализ ветеринарных препаратов;
- определение трансгенных продуктов;
- контроль загрязнений от упаковок;
- контроль специальных обработок пищевых продуктов, в частности, радиацией или термообработкой.
По хроматографическим методам анализа пищевых продуктов опубликованы десятки книг и сборников, сотни обзоров. Опубликованы как книги общего характера, так и специальные по анализам витаминов , сахаров, микотоксинов, липидов и др.
Метод газовой хроматографии является эффективным для анализа органических компонентов, таких как сивушные масла, альдегиды, эфиры, метанол, растительные и животные масла, молочные жиры, пестициды, нитрозамины, консерванты, красители. Отдельная область применения газовой хроматографии - анализ состава аромата пищевых продуктов.
В последнее время для определения различных веществ (витаминов, углеводов, органических кислот, неорганических ионов, гормонов, антоцианов, канцерогенов и др.) используется метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Метод отличается более высокими аналитическими показателями, быстротой и экономичностью. ВЭЖХ применяется для контроля качества выпускаемой продукции и используемого сырья, экологического и санитарного контроля (например, при контроле содержания микотоксинов в пищевых продуктах).
Анализ пищевых продуктов с применением жидкостных хроматографов дает возможность селективного определения сахаров в сложных смесях пищевых продуктов, в частности, в растворимом кофе, фруктовых напитках и соках, цитрусовых соках, диетических сладостях и пище, меде, молоке, в сладком картофеле и других продуктах.
Жидкостные хроматографы позволяют определить селективно и с низким пределом детектирования природные полифенольные соединения на уровне 10-9.10-12 г в пиве, винах, бренди, хересе, зеленом и черном чае, в ягодах винограда, кофе. Кофеин, теофилин, теобромин определяют в чае, кофе, какао, напитках также с помощью хроматографии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время предприятия пищевой промышленности поставляют на потребительский рынок широкий ассортимент продуктов питания, которые не всегда удовлетворяют современным требованиям качества, поэтому вопросам безопасности пищевых продуктов уделяется серьезное внимание. В большинстве развитых стран проблема качества занимает ведущее положение в национальных доктринах безопасности.
Контроль качества продовольственного сырья и пищевых продуктов осуществляется различными физико-химическими методами анализа, среди которых хроматография является наиболее универсальным, так как позволяет определять летучие и нелетучие компоненты пищи, основные ингредиенты и примеси. Благодаря универсальности, чувствительности, экспрессности, доступности аппаратуры этот метод применяют для анализа исходного пищевого сырья, на всех стадиях технологического процесса и для контроля качества на выходе продукции.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антипова Л.В., Глотова И.А., Рогов И.А. Методы исследования мяса и мясных продуктов. - М.: Колос, 2001 - 376 с.
2. Астахов А.В. Применение газовой хроматографии для анализа пищевых продуктов / А.В. Астахов, Е.М. Глазырин, В.А. Лапин // Пищевая промышленность. - 2007. - №3. - С.12-13.
3. Еганян А.Г. Улучшение качества продуктов питания как основа повышения конкурентоспособности / А.Г. Еганян // Пищевая промышленность. - 2006. - № 6. - С.52-53.4 Егоров, А.А. Современные методы анализа в пищевой промышленности / А.А. Егоров, С.А. Хуршудян // Пищевая промышленность. - 2002. - № 9. - С.68-69.