Wpływ rodzaju kwaśnego dodatku do eluentu oraz właściwości fazy stacjonarnej na rozdzielanie średnio i nisko hydrofobowych kwaśnych organicznych związków chemicznych w odwróconych układach faz kolumnowej elucyjnej wysokosprawnej chromatografii cieczowej - RP HPLC

• Autorzy: Glinka M. , Nowak P. , Kamiński M.

Warianty tytułu

EN

Influence of the type of acid addition to the eluent and properties of the stationary phase on the separation of medium and low-hydrophobic acid chemical compounds in reversed columnar elution systems of high-performance liquid chromatography -RP HPLC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jedna z serii prac badawczych nad opracowaniem optymalnych warunków rozdzielania, identyfikacji i oznaczania względnie, średnio i nisko polarnych składników mieszanin organicznych związków chemicznych otrzymywanych z procesu konwersji biomasy lignocelulozowej, lub suszu roślinnego z wykorzystaniem wysokosprawnej kolumnowej elucyjnej chromatografii cieczowej w odwróconych układach faz (RP-HPLC) z elucją izokratyczną, a wówczas gdy okaże się to celowe - do otrzymywania składników w czystej postaci w skali procesowej. Rozdzielane są składniki ekstraktów roślinnych, powstałych w rezultacie ekstrakcji – ługowania metabolitów ze źródeł roślinnych, lub/i ługi powstałe w wyniku hydrolizy, albo fermentacji produktów hydrolizy bio-masy ligno-celulozowej (BMLC)w związku z wykorzystaniem BMLC, po hydrolizie, do otrzymywania ciekłych bądź gazowych biopaliw, szczególnie bio-wodoru, lub bioetanolu, w sprzężeniu z procesami bio-rafinacji. Zbadano wpływ modyfikatora eluentu, takiego jak: HCl, H2SO4, H3PO4, HCOOH, CH3COOH i TFA, dla trzech wybranych faz stacjonarnych typu C18 na bazie żelu krzemionkowego różniących się charakterystyką powierzchni sorpcyjnej pod względem stopnia inaktywacji pozostałościowych grup hydroksylowych (OH) na powierzchni sorpcyjnej. Wykonane badania, których ważniejsze rezultaty prezentuje niniejsza praca, powinny ułatwić dobór optymalnego sorbentu oraz optymalnych warunków możliwie nisko – kosztowego rozdzielania oraz wydzielania w skali preparatywnej i być może, w przyszłości – w skali procesowej określonych składników, lub grup składników badanych i podobnych mieszanin, w procesach bio-rafinacji. Rezultaty badań przedstawione w pracy wskazują, że optymalnym dodatkiem do eluentu spośród kwasów nieorganicznych, jest kwas ortofosforowy (pKa1 = 2,16). Jednak jego zastosowanie ogranicza możliwość stosowania selektywnej detekcji w postaci spektrometrii mas (LC-MS). To może utrudniać wyodrębnienie określonych składników rozdzielanych mieszanin oraz odzysk wszystkich składników eluatu w skali preparatywnej lub procesowej. Natomiast, najkorzystniejszym modyfikatorem spośród lotnych kwasów organicznych, okazał się kwas mrówkowy (pKa = 3,75). Jednakże, kwas mrówkowy absorbuje promieniowanie UV do ok. 230nm, co uniemożliwia wykorzystanie w tym zakresie długości fali detektora typu UV-VIS-DAD do detekcji, identyfikacji oraz oznaczania związków chemicznych o charakterze alifatycznych kwasów karboksylowych, czy tego rodzaju hydroksy-kwasów karboksylowych, lub ich estrów, zawierających wyłącznie niearomatyczne struktury molekularne, które absorbują światło UV w tym samym zakresie, jak kwas mrówkowy.

EN

One of a series of research works on the development of optimal conditions for the separation, identification and determination of relatively, medium and low-polar components of organic chemical compounds mixtures obtained from the conversion process of lignocellulosic biomass (BMLC), or vegetable drought using high-efficiency elution columnar liquid chromatography in reversed phase systems (RP-HPLC ) with isocratic elution, and when it proves expedient - to obtain ingredients in a pure form on a process scale. Separated are the components of plant extracts resulting from extraction - leaching of metabolites from plant sources, or / and lyes resulting from hydrolysis or fermentation of hydrolysis products of BMLC in connection with the use of BMLC, after hydrolysis, for obtaining liquid or gaseous biofuels, especially bio-hydrogen or bioethanol, in conjunction with bio-refining processes. The effect of the eluent modifier, such as: HCl, H2SO4, H3PO4, HCOOH, CH3COOH and TFA, for three selected stationary phases of type C18 based on silica gel differing in the sorption surface characteristics in terms of the degree of inactivation of residual hydroxyl groups (OH) on the sorption surface. The performed research, whose more important results are presented in this paper, should facilitate the selection of the optimal sorbent and optimal conditions of low-cost separation and separation on a preparative scale and possibly in the future on the process scale of specific components or groups of components tested and similar mixtures, biorefining processes. The results of the research presented in the paper indicate that the optimum addition to the eluent among inorganic acids is orthophosphoric acid (pKa1 = 2.16). However, its use limits the possibility of using selective detection in the form of mass spectrometry (LC-MS). This may hinder the separation of specific components of the separated mixtures and the recovery of all components of the eluate on a preparative or process scale. However, the most preferred modifier of volatile organic acids was formic acid (pKa = 3.75). However, formic acid absorbs UV radiation up to approx. 230nm, which makes it impossible to use the UV-VIS-DAD detector wavelength in this range for detection, identification and determination of aliphatic carboxylic acid compounds or such hydroxy-carboxylic acids, or their esters, containing only non-aromatic molecular structures that absorb UV light in the same range as formic acid.

Słowa kluczowe

PL

nisko i średnio hydrofobowe kwasowe związki organiczne; rozdzielanie; wysokosprawna kolumnowa chromatografia cieczowa z elucją izokratyczną; układ faz odwróconych – RP-HPLC; optymalny kwaśny dodatek do eluentu; wpływ właściwości fazy stacjonarnej

EN

low and medium hydrophobic acidic organic compounds; separation; Reverse Phase High Performance Isocratic Elution Column Liquid Chromatography – RP-HPLC; optimal acidic component of eluent; stationary phase effect

• Wydawca: Publishing House of Siedlce University of Natural Sciences and Humanities
• Czasopismo: Camera Separatoria
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 9, No. 2
• Strony: 106--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Glinka M.

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, ul. Gabriela Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk Gdansk University of Technology, Chemical Faculty, Chemical and Process Engineering Department

autor

Nowak P.

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, ul. Gabriela Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk Gdansk University of Technology, Chemical Faculty, Chemical and Process Engineering Department

autor

Kamiński M.

• Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, ul. Gabriela Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk Gdansk University of Technology, Chemical Faculty, Chemical and Process Engineering Department

Bibliografia

• [1] T. Fornstedt, R.E. Majors, Modern Supercritical Fluid Chromatography – Possibilities and Pittfals, LCGC Europe, 28(8) (2015) 445-450.
• [2] Y. Ma, A. Kosińska-Cagnazoo, W. Kerr, R. Amarowicz, R.B. Swanson, R.B. Pegg, Separation and characterization of phenolic compounds from dry-blanched peanut skins by liquid chromatographyelectrospray ionization mass spectrometry, Journal of Chromatography A 1356 (2014) 64-81. doi: 10.1016/j.chroma.2014.06.027.
• [3] M. Kamiński, Problemy stosowania kolumnowej chromatografii cieczowej jako metody otrzymywania substancji, Praca habilitacyjna, Problems of Rusing Column Liquid Chromatography as a Method of Obtaining of Substances, Habilitation, Gdansk University of Technology, PG, Gdansk 1992.
• [4] H.-J. Chen, B. S. Inbaraj, and B.-H. Chen, Determination of phenolic acids and flavonoids in Taraxacum formosanum kitam by liquid chromatography-tandem mass spectrometry coupled with a post-column derivatization technique, International Journal of Molecular Science, 13 (2012) 260-285. doi: 10.3390/ijms13010260.
• [5] M. Kamiński (red.) Kartanowicz, R., Gazda, K., Jastrzębski, D., Kandybowicz, B., Makuch, B., ŚliwkaKaszyńska, Chromatografia cieczowa, Liquid chromatography, Wydawnictwo Centrum Doskonałości Analityki i Monitorowania Środowiska, Politechnika Gdańska (2004).
• [6] K. Jones, Chromatographia, 25 No6 (1988) 547-559, A Review of Very Large Scale Chromatography.
• [7] M. Kamiński, B. Śledzińska, j. Klawiter, Studies on the optimization of parameters of preparative liquid chromatographic columns for production of cardiac glycosides. J. Chromatogr. A 367 (1986) 45-58.
• [8] L. Montero, M. Herrero, E. Ibáñez, A. Cifuentes, Profiling of phenolic compounds from different apple varieties using comprehensive two-dimensional liquid chromatography, Journal of chromatography A, 1313 (2013) 275-283.
• [9] I.K. Bea, H.M. Ham, M.H. Jeong, D.H. Kim, H.J. Kim, Simultaneous Determination of 15 Phenolic Compounds and Caffeine in Teas and Mate Using RP-HPLC/UV Detection: Method Development and Optimization of Extraction Process, Food Chemistry, 172 (2015) 469-475. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.09.050.
• [10] S. Magiera, I. Baranowska, A. Lautenszleger, UHPLC–UV method for the determination of flavonoids in dietary supplements and for evaluation of their antioxidant activities, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 102 (2015) 468-475.
• [11] J. Lee, B.L.S. Chan, A.E. Mitchell, Identification/quantification of free and bound phenolic acids in peel and pulp of apples (Malus domestica) using high resolution mass spectrometry (HRMS), Food Chemistry, 215 (2017) 301-310. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.07.166.
• [12] B.Y. Hsu, S.W. Lin, B.S. Inbaraj, B.H. Chen, Simultaneous determination of phenolic acids and flavonoids in Chenopodium formosanum Koidz. (djulis) by HPLC-DAD-ESI-MS/MS, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 132 (2017) 109-116. doi: 10.1016/j.jpba.2016.09.027.
• [13] K. Belguidoum, H. Amira-Guebailia, Y. Boulmokh, O. Houache, HPLC coupled to UV-vis detection for quantitative determination of phenolic compounds and caffeine in different brands of coffee in the Algerian market, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 45 (2014) 1314-1320. doi: 10.1016/j.jtice.2014.03.014.
• [14] R.T. Huang, J.F. Lu, B.S. Inbaraj, B.H. Chen, Determination of phenolic acids and flavonoids in Rhinacanthus nasutus (L.) kurz by high-performance-liquid-chromatography with photodiode-array detection and tandem mass spectrometry, Journal of Functional Foods, 12 (2015). doi: 10.1016/j.jff.2014.12.002.
• [15] T. Taylor, The LCGC Blog: Practical HPLC Method Development Screening, LC GC Chromatography online, (2016) (dostęp dnia: 17-03-2017, na stronie: http://www.chromatographyonline.com/lcgc-blogpractical-hplc-method-development-screening)
• [16] G. M. Hadad, R. A. Abdel Salam, R. M. Soliman, M. K. Mesbah, Rapid and simultaneous determination of antioxidant markers and caffeine in commercial teas and dietary supplements by HPLC-DAD, Talanta, 101 (2012) 38-44.
• [17] L.R. Snyder, J.J. Kirkland, J.W. Dolan, Introduction to Modern Liquid Chromatography, 3-rd edfition, Willey and Sons Inc., Hoboken, New Jersey, 2010.,
• [18] A.R. Johnson, M.F. Vitha, Chromatographic selectivity traingles, Journal of Chromatography A, 1218 (2011) 556-586. doi: 10.1016/j.chroma.2010.09.046.
• [19] L.R. Synder, J.W. Dolan, J.R. Grant, Gradient elution in high-performance liquid chromatography: I. Theoretical basis for reversed-phase systems, Journal of Chromatography A, 165 (1979) 3-30. doi: 10.1016/S0021-9673(00)85726-X.
• [20] V. Randae, Practical High-Performance Liquid Chromatography, Fourth Edition (2006).
• [21] B. Burczyk, Biorafinerie: ile w nich chemii? Biorefineries: how much chemistry in them?, Wiadomości Chemiczne, 63 (2009) 9-10.
• [22] A. Vailaya and C. Horváth, Retention in reversed-phase chromatography: partition or adsorption?, Journal of Chromatography A, 829 (1998) 1-27.
• [23] K. Hostettmann, A. Marston, M. Hostettmann, Preparative Chromatography Techniques: Applications in Natural Product Isolation, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg (1998).
• [24] M. Glinka, M. Antolak, R. Łukajtis, M. Kamiński, Camera Separatoria, 7 (2015) 25-40, Wpływ rodzaju kwasu jako dodatku do eluentu na parametry rozdzielania poli-fenoli techniką chromatografii cieczowej w odwróconych układach faz (RP-HPLC).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).