Analysis of Organic Acids and Furfurals

Význam tématu

Analýza organických kyselin a furfurals (5-hydroxymethylfurfural a furfural) je zásadní pro monitorování procesů biomasy, výroby bioetanolu a kontrolu kvality fermentačních produktů. Tyto sloučeniny ovlivňují stabilitu a výtěžnost finálních biopaliv, a proto jejich spolehlivá identifikace a kvantifikace přispívá k optimalizaci výroby a zajištění plnění přísných environmentálních a průmyslových norem.

Cíle a přehled studie

Studie předkládá metodiku pro současné stanovení kyseliny mravenčí, octové, 5-hydroxymethylfurfuralu a furfuralu pomocí kapalinové chromatografie s iontovou exkluzí. Hlavním cílem je demonstrovat rychlou a přesnou separaci těchto analytů v jedné analytické sekvenci, která je přizpůsobena požadavkům průmyslové analytiky a biotechnologického výzkumu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu bylo použito iontově-exkluzní chromatografické uspořádání s ohledem na jednoduchost a robustnost metody:

• Kolona: Shim-pack SCR-102H (300 mm × 8,0 mm I.D.) s předkolonou SCR-102H (50 mm × 6,0 mm I.D.)
• Mobilní fáze: vodný roztok 5 mmol/L kyseliny perchlorové s pH pufrem (20 mmol/L Bis-Tris, 0,1 mmol/L EDTA)
• Proudění mobilní fáze: 0,8 mL/min; pufrovací roztok též 0,8 mL/min
• Teplota kolony: 35 °C
• Objem injekce: 10 µL
• Detekce: elektrická vodivost (CDD-10Avp) pro kyseliny; UV-VIS (SPD-20AV) při 275 nm pro HMF a furfural

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila baseline separaci všech čtyř analytů během 50 minut. Elektrická vodivost prokazatelně detekovala kyseliny mravenčí a octovou s nízkou mezí detekce, zatímco UV-VIS detektor poskytl citlivé stanovení furfurals při 275 nm. Graf průběhu signálu ukázal jasné a strmé píky bez interferencí, což potvrzuje vhodnost použité kolony a pufrovacího systému pro komplexní vzorky biologického původu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda je koncipována pro:

• Rychlé rutinní analýzy fermentačních vzorků v průmyslových i akademických laboratořích
• Monitorování kvality biomasy a biopaliv
• Optimalizaci výrobních parametrů pro vyšší výtěžnost a čistotu produktů

Odborníci ocení minimální přípravu vzorku, snadné nastavení přístroje a reprodukovatelné výsledky.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vzhledem k rostoucím požadavkům na udržitelnost a biotechnologické procesy lze očekávat další rozšíření metodiky o:

• Automatizované odběry vzorků a online monitoring fermentací
• Rozšíření spektra analyzovaných sloučenin ( další inhibitorové látky vznikající při hydrolýze biomasy )
• Integraci s hmotnostní spektrometrií pro potvrzení struktury a multi-analyzní přístupy

Závěr

Popisovaná iontově-exkluzní chromatografická metoda na koloniích Shim-pack SCR-102H nabízí spolehlivou, citlivou a opakovatelnou analýzu klíčových organických kyselin a furfurals. Díky optimálnímu pufrovacímu systému a dvojí detekci je vhodná pro rutinní kontrolu kvality v biopalivářském průmyslu i výzkumu.

Reference

Application News L485 (JP, ENG), Shimadzu Corporation, First Edition Dec. 2021, ERAS-1000-0101