Farbstoffrennen auf der Festphase

Spekulieren, welcher Stoff sich bis zum Schluss auf der Säule haftet. Wähle das Elutionsmittel.

Tartrazin (gelb)

Tartrazin trägt keine Ladung, jedoch besitzt es 2 Sulfonsäure- und 1 Carbonsäurerest. Der Stoff ist also eine Säure. Große Bereiche im Molekül sind hydrophob und zum Teil aromatisch.

Eosin

Eosin trägt keine Ladung, besitzt 1 Carbonsäurerest und 1 aciden Hydroxylrest. Der Stoff enthält aromatische wie auch chinoide Bereiche, die sich eher hydrophob darstellen.

Methylenblau

Methylenblau trägt eine positive Ladung und besitzt tertiäre Stickstoffe, die basisch reagieren können. Methylenblau ist eher nicht in der Lage Wasserstoffbrücken zu geben und insgesamt eher unpolar.

2D-Festphasenextraktionsmethode und Elutionsmittel

Bei der verwendeten Festphase handelte es sich um die hydrophobe HLB-Matrix von Waters (OASIS). Sie enthält aromatische Gruppen (N-Vinylpyrrolidone und Divinylbenzene) als strukturgebenden Bestandteil.

In der Grundmethode wird diese Matrix durch Gabe eines Alkohols (Methanol) für die Aufnahme von Stoffen vorbereitet. Ein Neutralwaschgang mit 4 x 1 ml Wasser sorgt für ein optimal hydrophiles Umfeld in dem hydrophobe Stoffe gern an hydrophobe Matrix (der Säuleninhalt) binden.

Anschließen können etwa 1 bis maximal 2 ml der konzentrierten Farbstofflösung in die Säule gegeben werden. Die Farbstoffe befinden sich alle in wässriger Lösung, sind selbst aber nur bedingt gut wasserlöslich.

Nicht bindende Substanz (z.B. das Lösungsmittel Wasser, viele Salze) verlässt die spritzenartige Extraktionskartusche durch die untere Öffnung. Mehr oder weniger stark bindende Substanzen können entweder durch hohe Methanolkonzentrationen von der Säule gelöst werden oder durch Schaffung geeigneter Bedingungen unter denen die gesuchte Substanz hydrophiler (besser wasserlöslich) wird. Geladene Substanzen sind meist umso stärker in Wasser löslich je größer die Ladung ist, dabei spielt das Vorzeichen der Ladung keine Rolle. Säuren sind im sauren Umfeld ungeladen = hydrophober. Basische Substanzen sind im basischen Umfeld ungeladen = hydrophober.

Für die Maker Faire wurde ein beschleunigtes Verfahren für Demonstrationszwecke eingesetzt, welches die vollständigen Potenziale der Reinigung bewusst ignoriert. Saures Elutionsmittel zur selektiven Gewinnung von Methylenblau (Basisches Molekül mit einfacher Ladung) bestehend aus 5% Eisessig und 95% Methanol, basisches Elutionsmittel mit 5% einer 27%-igen Ammoniaklösung und 95% Methanol sowie Wasser. Unter den gegebenen Umständen genügen in der Regel 2 ml Elutionsmittel um den jeweiligen Farbstoff nahezu vollständig zu gewinnen. Tartrazin als am stärksten saures Molekül eluiert unabhängig vom gewählten Lösungsmittel ohne an die Festphase zu binden. Auf der Maker Faire kamen alle möglichen Farbstoffkombinationen zum Einsatz. Auch mit der jeweils halben Konzentration von Methanol und pH-Konditionierer sind gute Elutionen zu erzielen, allerdings wird dann ein größeres Volumen des jeweiligen Eluens benötigt. Vor jedem Wechsel des pH-Konditionierers ist die Festphase mit 2 ml Wasser zu spülen. Vor jedem erneuten Einsatz sollte die Kartusche mit 4 ml 100% Methanol rekonditioniert werden. Eine Extraktionskartusche konnte jeweils während eines kompletten Messetages ohne merkliche Nachteile eingesetzt werden.

Quellen im Internet:

www.waters.com-oasis-prime-hlb-6-cc-vac-cartridge-200-mg-sorbent

kinesis.co.uk/media/wysiwyg/knowledebase/pdf/720001692en-New-Oasis-brochure.pdf

Probenvorbereitungsbroschüre

 

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