Analysis of Organic acids by the post-column pH buffering-electric conductivity detection method

Význam tématu

Analýza organických kyselin je klíčová v oblasti biotechnologií a průmyslové analytiky zejména při monitorování fermentačních procesů a produkce biopaliv. Precizní stanovení kyselin jako kyselina citronová, mléčná či octová umožňuje řídit kvalitu a efektivitu fermentačních kultur, optimalizovat procesy a zajistit shodu se standardy QA/QC.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit rychlou, spolehlivou separační metodu pro současnou kvantifikaci devíti organických kyselin v biologických vzorcích. Porovnáním tradiční kolony Shim-pack SCR-102H s novou řadou Fast-OA se hodnotila chromatografická účinnost, doba analýzy a reprodukovatelnost za konstantních provozních podmínek.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda post-column pH bufferingu s detekcí elektrickou vodivostí využívá ion-exclusion principu. Hlavní přístroje a spotřební materiál:

• Nexera organic acid analysis system
• Kolony Shim-pack SCR-102H (300 × 8,0 mm, 7 µm) s předkolonou (50 × 6,0 mm)
• Kolony Shim-pack Fast-OA (100 × 7,8 mm, 5 µm) s předkolonou Fast-OA(G) (10 × 4,0 mm)
• Mobilní fáze a pufr: reagenty pro Organic Acid Analysis System
• Míchač eluentu MR 20
• Teplota kolony: 40 °C, průtok: 1,0 mL/min, objem injekce: 10 µL
• Detektor: vodivostní detekce

Hlavní výsledky a diskuse

Obě kolonové konfigurace umožnily separaci devíti testovaných kyselin (fosforečná, citronová, pyrohroznová, jablečná, jantarová, mléčná, mravenčí, octová a propionová). Fast-OA metoda zkrátila dobu analýzy až o 70 % při zachování srovnatelné rozlišovací schopnosti a reprodukovatelnosti. Konvenční kolona potřebovala přibližně 40–50 minut, kdežto Fast-OA dosáhla bezpečného oddělení během 10–12 minut. Výsledky potvrdily stabilitu retenčních časů (<1 % RSD) a přesnost kvantifikace (<2 % odchylka).

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá metoda umožňuje vyšší propustnost analytických laboratoří a je vhodná pro rutinní sledování fermentačních šarží v biotechnologickém průmyslu. Díky citlivé vodivostní detekci je možné detekovat kyseliny v koncentracích pod jednotky mg/L. Minimalizace doby běhu vede k úsporám provozních nákladů a rychlejší odezvě na procesní odchylky.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s hmotnostní spektrometrií pro komplexní proteomiku a metabolomiku
• Automatizace přípravy vzorků a on-line monitorování fermentačních procesů
• Miniaturizace kolony pro microfluidní aplikace a environmentální testování
• Rozšíření metody na další organické sloučeniny v biopalivech a potravinářství

Závěr

Navržená post-column pH buffering-vodivostní metoda spolu s Fast-OA kolony představuje rychlý, spolehlivý a vysoce efektivní nástroj pro analýzu organických kyselin. Díky výraznému zkrácení doby analýzy a zachování vysoké přesnosti je metoda vhodná pro průmyslové i výzkumné aplikace.

Reference

• Application News L588 (JP, ENG), Shimadzu Corporation, First Edition: Dec. 2021, ERAS-1000-0285