High-Speed Analysis of Organic Acids Using Shim-pack Fast-OA and pH-Buffered Electrical Conductivity Detection
Aplikace | 2019 | ShimadzuInstrumentace
Analýza organických kyselin je klíčová v potravinářství, farmaceutickém průmyslu, biotechnologiích a výrobě chemikálií. Kvůli vysoké citlivosti a selektivitě v komplexních matricích se často využívá postkolonní pH-pufrovaná detekce elektrickou vodivostí. Rychlá a přesná detekce metabolit naměřených během fermentace či produkce biopaliv umožňuje efektivní řízení procesů a optimalizaci výtěžností.
Cílem studie je představit postup pro vysoce rychlou analýzu až 25 běžných organických kyselin za použití nové kolony Shim-pack Fast-OA a postkolonního pH-pufrovaného detektoru elektrické vodivosti. Autoři demonstrují separaci, vliv teploty, možnost sériového propojení až tří kolon a aplikaci na reálné fermentační vzorky.
Metoda kombinuje ion-exkluzní separaci na kolonkách Shim-pack Fast-OA (100×7,8 mm, 5 µm) s následným smícháním eluátu a pH-pufrem (p-toluensulfonová kyselina, Bis-Tris, EDTA) v mikroreaktoru. Detekce probíhá v CDD-10AVP vodivostním detektoru. Hlavní komponenty:
1. Za standardních podmínek (5 mM p-toluensulfonové kyseliny, 0,8 mL/min, 45 °C) byly rozděleny 25 kyselin do 10 minut. Teplotní variace ukázala posun retenčních časů a umožnila optimalizaci separace.
2. Pro zlepšení rozlišení blízkých špiček (např. mléčná vs. mravenčí kyselina) lze sériově propojit až tři kolony. Rozlišení stoupá s počtem kolon ze 0,9 (1 kolona) na 2,2 (3 kolony).
3. Aplikace na reálný fermentační vzorek s trojitou kolonnou při 50 °C umožnila analýzu sedmi hlavních kyselin (citráty, pyruvát, jablečná, šťavelová, mléčná, fumaráty, octan) za méně než 20 min. Linearita kalibrace dosáhla R2 ≥0,999.
• Výrazné zkrácení doby analýzy a snížení spotřeby mobilní fáze.
• Vysoká selektivita vůči organickým kyselinám v přítomnosti interferentů.
• Možnost on-line monitorování fermentačních procesů či kultivačních médií.
• Vhodné použití v QA/QC laboratořích pro potravinářskou a farmaceutickou analýzu.
• Integrace s automatizovanými vzorkovači a on-line bioreaktory pro kontinuální monitoring.
• Další zmenšování průměrů tubingů a objemů směšovacích komor pro mikroanalýzu.
• Kombinace s hmotnostní detekcí pro rozšíření analytického rozsahu.
• Využití strojového učení pro predikci optimálních podmínek separace.
Spojením vysokorychlé ion-exkluzní kolony Shim-pack Fast-OA a postkolonní pH-pufrované vodivostní detekce lze dosáhnout selektivní, citlivé a rychlé analýzy širokého spektra organických kyselin. Metoda významně zefektivňuje laboratorní provoz a otevírá možnosti pro pokročilé monitorování biochemických procesů.
HPLC
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Analýza organických kyselin je klíčová v potravinářství, farmaceutickém průmyslu, biotechnologiích a výrobě chemikálií. Kvůli vysoké citlivosti a selektivitě v komplexních matricích se často využívá postkolonní pH-pufrovaná detekce elektrickou vodivostí. Rychlá a přesná detekce metabolit naměřených během fermentace či produkce biopaliv umožňuje efektivní řízení procesů a optimalizaci výtěžností.
Cíle a přehled studie
Cílem studie je představit postup pro vysoce rychlou analýzu až 25 běžných organických kyselin za použití nové kolony Shim-pack Fast-OA a postkolonního pH-pufrovaného detektoru elektrické vodivosti. Autoři demonstrují separaci, vliv teploty, možnost sériového propojení až tří kolon a aplikaci na reálné fermentační vzorky.
Použitá metodika a instrumentace
Metoda kombinuje ion-exkluzní separaci na kolonkách Shim-pack Fast-OA (100×7,8 mm, 5 µm) s následným smícháním eluátu a pH-pufrem (p-toluensulfonová kyselina, Bis-Tris, EDTA) v mikroreaktoru. Detekce probíhá v CDD-10AVP vodivostním detektoru. Hlavní komponenty:
- Shim-pack Fast-OA kolona + guard kolona
- Postkolonní pH-pufrovací systém: mikromixer MR-100, tenké PEEK a nerezové tubing
- Pumpy pro mobilní fázi a pufr (0,8 mL/min)
- Degasační jednotka a autosampler
- Column oven s možností regulace 35–50 °C
Hlavní výsledky a diskuse
1. Za standardních podmínek (5 mM p-toluensulfonové kyseliny, 0,8 mL/min, 45 °C) byly rozděleny 25 kyselin do 10 minut. Teplotní variace ukázala posun retenčních časů a umožnila optimalizaci separace.
2. Pro zlepšení rozlišení blízkých špiček (např. mléčná vs. mravenčí kyselina) lze sériově propojit až tři kolony. Rozlišení stoupá s počtem kolon ze 0,9 (1 kolona) na 2,2 (3 kolony).
3. Aplikace na reálný fermentační vzorek s trojitou kolonnou při 50 °C umožnila analýzu sedmi hlavních kyselin (citráty, pyruvát, jablečná, šťavelová, mléčná, fumaráty, octan) za méně než 20 min. Linearita kalibrace dosáhla R2 ≥0,999.
Přínosy a praktické využití metody
• Výrazné zkrácení doby analýzy a snížení spotřeby mobilní fáze.
• Vysoká selektivita vůči organickým kyselinám v přítomnosti interferentů.
• Možnost on-line monitorování fermentačních procesů či kultivačních médií.
• Vhodné použití v QA/QC laboratořích pro potravinářskou a farmaceutickou analýzu.
Budoucí trendy a možnosti využití
• Integrace s automatizovanými vzorkovači a on-line bioreaktory pro kontinuální monitoring.
• Další zmenšování průměrů tubingů a objemů směšovacích komor pro mikroanalýzu.
• Kombinace s hmotnostní detekcí pro rozšíření analytického rozsahu.
• Využití strojového učení pro predikci optimálních podmínek separace.
Závěr
Spojením vysokorychlé ion-exkluzní kolony Shim-pack Fast-OA a postkolonní pH-pufrované vodivostní detekce lze dosáhnout selektivní, citlivé a rychlé analýzy širokého spektra organických kyselin. Metoda významně zefektivňuje laboratorní provoz a otevírá možnosti pro pokročilé monitorování biochemických procesů.
Reference
- Nakashima M., Koterasawa K. High-Speed Analysis of Organic Acids Using Shim-pack Fast-OA and pH-Buffered Electrical Conductivity Detection. Shimadzu, 2019.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
NexeraOrganic Acid Analysis System and its Application
2022|Shimadzu|Aplikace
Nexera™ Organic Acid Analysis System High Performance Liquid Chromatograph Nexera Organic Acid Analysis System and its Application Application News A. Tanabe, R. Kato User Benefits Excellent selectivity and high sensitivity are obtained in analysis of organic acids. Stable…
Klíčová slova
acid, acidmalic, maliccitric, citricsuccinic, succinicpyruvic, pyruvickinic, kinicacetic, aceticformic, formicpyroglutamic, pyroglutamiclactic, lacticpropionic, propionicisobutyric, isobutyricbutyric, butyricglycolic, glycolicisovaleric
Single Quad LC/MS Analysis of Organic Acids Using an Agilent Hi‑Plex Column
2016|Agilent Technologies|Aplikace
Single Quad LC/MS Analysis of Organic Acids Using an Agilent Hi‑Plex Column Application Note Food Testing Authors Abstract Hayashi Keiko, Hiroki Kumagai, Organic acids are highly hydrophilic and difficult to retain in reversed-phase mode. Kuniaki Matsushita, Kyoko Yasuda, Conversely, ion…
Klíčová slova
acid, acidmalic, malicketoglutaric, ketoglutaricitaconic, itaconicsuccinic, succinicglyoxylic, glyoxyliclactic, lacticpyroglutamic, pyroglutamiccitric, citricmalonic, malonicadipic, adipicgluconic, gluconicglycolic, glycolictartaric, tartaricvaleric
Analysis of Short-Chain Fatty Acids and Organic Acids in Feces Using a Single Quadrupole Mass Spectrometer
2023|Shimadzu|Aplikace
High Performance Liquid Chromatograph Mass Spectrometer Application News LCMS-2050 Analysis of Short-Chain Fatty Acids and Organic Acids in Feces Using a Single Quadrupole Mass Spectrometer Takanari Hattori and Yasuko Shibayama User Benefits The single quadrupole LC-MS system allows for…
Klíčová slova
acid, acidlocation, locationoxaloacetic, oxaloaceticisovaleric, isovalericisobutyric, isobutyricvaleric, valerichydroxybutyric, hydroxybutyricpropionic, propionicbutyric, butyricketoglutaric, ketoglutaricmalonic, maloniclactic, lacticglycolic, glycoliccitric, citricisocitric
Ultra High Performance Liquid Chromatograph Shimadzu Nexera series - Technical Reports / Applications
2020|Shimadzu|Příručky
C190-E256 Ultra High Performance Liquid Chromatograph Nexera series Technical Reports / Applications The Nexera Series: Reinvent Your Workflow Just as the internet and smartphones have changed our lifestyles, and robots with AI capabilities continue to make our lives more convenient,…
Klíčová slova
acid, acidmau, mauanalysis, analysismobile, mobilemin, mincolumn, columnphase, phaseshim, shimnexera, nexerainjection, injectionpack, packorganic, organicatp, atpacids, acidspantothenate