Защита ИХ систем с помощью инлайн ультрафильтрации и инлайн диализа Metrohm

6 мар. 2023 г.

Статья

Эта статья Часть 2 of a series.

Перейти

Ионная хроматография (ИХ) и фильтрация образцов идут рука об руку. Этот этап рекомендуется для большинства матриц. Крайне важно избегать попадания частиц, водорослей или бактерий в ИХ систему, они могут повредить как прибор, так и разделительную колонку. Образцы часто готовят вручную с помощью фильтрации или центрифугирования для удаления загрязняющих веществ и мешающих компонентов матрицы. Более эффективный способ — использование методов инлайн подготовки образцов Metrohm (MISP) для автоматизации процесса. Инлайн ультрафильтрация (ИУ) и инлайн диализ Metrohm могут использоваться для защиты ИХ системы от вредных компонентов матрицы, одновременно сокращая ручной труд и увеличивая количество анализируемых образцов.

Нажмите по ссылке, чтобы перейти сразу к теме.

Почему образцы нужно фильтровать перед анализом с помощью ионной хроматографии?
Инлайн Ультрафильтрация
Инлайн Диализ
Сравнение осаждения по Каррезу и инлайн диализа Metrohm на образцах молока

Почему образцы нужно фильтровать перед анализом методом ионной хроматографии?

Различные типы воды (например, техническая вода, поверхностные и сточные воды), а также напитки, экстракты и дигестирующие растворы могут нанести вред вашей системе. Частицы, ил или растительные остатки в образце не только загрязняют саму систему, но могут накапливаться в разделительной колонке. В результате обменная емкость колонки (необходимая для надлежащего разделения пиков) снижается в сочетании с быстрым ростом давления в системе. В итоге страдает разрешение пиков, а общий срок службы колонок существенно сокращается.

Инлайн Ультрафильтрация Metrohm

Ручная фильтрация — самый известный этап пробоподготовки. Образец всасывается в шприц, проходит через фильтр и вводится в контейнер для образца. Это трудоемкая и рутинная задача, требующая много времени и дорогостоящих расходных материалов. К тому же в результате мы получаем значительное количество отходов.

Метод инлайн ультрафильтрации Metrohm представляет собой полностью встроенное и автоматизированное решение этих недостатков. Инлайн ультрафильтрация — самый популярный метод MISP, который позволяет пользователям анализировать более 100 образцов только с одной мембраной для ультрафильтрации. В зависимости от матрицы одну УФ-мембрану можно использовать для фильтрации до 500 или 600 образцов.

В статье ниже вы можете найти наши рекомендации: когда следует менять УФ мембрану.

Когда мне необходимо заменять фильтрующую мембрану Инлайн Ультрафильтрации?

Системы ультрафильтрации можно добавить к системе любого хроматографа Metrohm. Единственное требование состоит в том, что ваш автоподатчик должен быть оснащен перистальтическим насосом. На блок-схеме показан принцип подключения систем ультрафильтрации (Анимация 1).

Вам остается только поместить нефильтрованные образцы в автоподатчик и ввести их в список образцов ПО MagIC Net, больше ничего не требуется. Автоподатчик будет отбирать образец из виалы, направляя раствор в ячейку ультрафильтрации (Анимация 1).

Ячейка ультрафильтрации Metrohm

УФ ячейка состоит из двух камер с общим спиральным протоком. Зоны подключены к двум отдельным перистальтическим насосам и разделены мембраной (Анимации 1 и 2). Уникальная концепция инлайн ультрафильтрации Metrohm заключается в том, что через поверхность мембраны фильтруется только аликвота образца (Анимация 2). Большая часть пробы направляется со стороны пробы ультрафильтрационной мембраны в сторону потока отходов. Это обеспечивает непрерывный поток со стороны пробы, препятствуя прилипанию частиц к фильтру. Частицы и другие нежелательные компоненты матрицы постоянно вымываются и не позволяют образовываться осадкам. «Чистый» фильтрат попадает в петлю для ввода пробы в ионный хроматограф.

Стандартная УФ-мембрана Metrohm (Рис. 1) изготовляется из регенерированной целлюлозы с размером пор 0,20 мкм. Размер пор намного меньше, чем у ручных фильтрующих мембран или специальных фильтрующих колпачков от других производителей. Частицы размером 0,5 мкм и больше уже могут создавать непроходимость в материале колонки. С небольшим размером пор мембраны Metrohm могут гарантировать, что никакие частицы размером более 0,20 мкм не попадут в аналитическую систему, не повредят ее и не повлияют на результаты.

Испытания производительности системы ультрафильтрации за последние несколько лет показали незначительное загрязнение в результате выщелачивания. Кроме того, установка является гибкой и может адаптироваться к задачам лаборатории. Также можно использовать другие мембраны для ультрафильтрации, доступные на рынке. Однако они требуют тщательного тестирования потребителем, чтобы исключить любые аналитические эффекты или погрешности до проведения самого анализа.

После того, как отфильтрованный образец был введен в колонку, весь путь образца (включая ячейку УФ) тщательно промывается одним или несколькими промывочными растворами параллельно с детектированием. Стандартная промывка выполняется сверхчистой водой (UPW). При необходимости перед UPW можно использовать дополнительные промывочные растворы (например, 30% метанол), чтобы избежать роста бактерий. Важно всегда использовать UPW в качестве раствора для окончательной промывки, поскольку это среда, в которой хранится УФ ячейка. С этой процедурой промывки инлайн ультрафильтрация гарантирует менее 0,1% переноса между образцами.

Инлайн-ультрафильтрация Metrohm может комбинироваться с другими методами MISP, упомянутыми в части 1 статьи. Добавление умной технологии частичного заполнения петли (MiPT) Metrohm или инлайн разбавления позволяет автоматически подготовить каждый образец так, чтобы он находился в пределах откалиброванного диапазона концентраций. Эти методы пробоподготовки являются мощными инструментами, которые обеспечивают дополнительную защиту системы, продлевают срок службы разделительной колонки, значительно экономят время в лаборатории и сводят к минимуму затраты на техническое обслуживание и другие расходы.

Инлайн Диализ Metrohm

Часто осаждение по Каррезу или автономный диализ используются для удаления коллоидов, белков, капель масла из матриц образцов с высоким содержанием органических веществ. Такие образцы включают фруктовые и овощные соки, молоко, детские смеси и иные молочные продукты. Традиционно жир и белки осаждают из образца путем последовательного добавления реагента Карреза I (гексацианоферрат (II)) калия и реагента Карреза II (ацетат цинка). После осаждения раствор центрифугируют и фильтруют, а прозрачный раствор надосадочной жидкости вводят и анализируют с помощью ИХ. Эта предварительная обработка включает в себя несколько ручных операций и значительное количество химикатов и оборудования. Metrohm предлагает автоматизированное решение для пробоподготовки. Инлайн диализ Metrohm является очень экономичной альтернативой другим процедурам предварительной обработки проб, отнимающим много времени, и не требует использования химических реагентов.

Диализная ячейка Metrohm Low Volume dialysis cell (Рис. 2) состоит из двух камер, разделенных мембраной из ацетата целлюлозы, аналогично ячейке и мембране для инлайн ультрафильтрации. В отличие от принципа ультрафильтрации при диализе применяется принцип остановки потока. Это позволяет аналитам проходить через поверхность мембраны посредством диффузии, в то время как вредные компоненты матрицы, такие как частицы, масло, жир и более крупные белки, исключаются. Поскольку матрица постоянно вымывается, предотвращается загрязнение мембраны и образование осадка.

Линейки хроматографов 930 и 940 от Metrohm можно легко усовершенствовать системой инлайн диализа. Но и ИХ, и автоподатчик должны быть оснащены перистальтическими насосами. Установка показана на Анимации 3.

Сравнение осаждения по Каррезу и инлайн диализа Metrohm на образцах молока

Мы провели тщательное исследование для сравнения эффективности двух методов пробоподготовки для анализа проб молока с помощью ионной хроматографии: инлайн диализа и очистки с помощью реактивов Карреза. В целом обе установки ИХ системы дали сопоставимые результаты за шестимесячный период тестирования, когда было сделано приблизительно 2000 инжекций молока.

Одним из контролируемых параметров было давление в системе. Если он повышен, это может указывать на наличие засоров или разрушение разделительной колонки. Давление в системе оставалось очень стабильным на протяжении всей серии испытаний. Стандарты контроля качества также вводились через определенные промежутки времени и контролировались для проверки производительности колонки. На снижение производительности колонки указывает развитие плохой формы пика и тенденция к снижению разрешения, что приводит к нестандартным значениям извлечения. Этот параметр можно индуцировать, если жир, белки или частицы попадают в разделительную колонку. Однако серия испытаний показала, что восстановление стандартов контроля качества (хлоридов, нитратов и нитритов) остается достаточно стабильным для обеих установок (Рис. 3).

Практически не было никакого влияния на срок службы колонки для обеих ИХ установок. Тем не менее подробное сравнение традиционного ручного метода подготовки проб (осаждение по Каррезу) с автоматизированным инлайн диализом Metrohm доказало эффективность последнего метода с мембраной для надлежащей защиты аналитической системы от бактерий, белков, жиров и других загрязняющих веществ при минимизации общей лабораторной нагрузки. Более подробную информацию об этом исследовании можно найти в нашем экспертной докладе «Simplified analysis of dairy products with Metrohm Inline Dialysis».

Инлайн диализ оказался идеальным инструментом пробоподготовки для молочных продуктов. Его можно применять для широкого спектра образцов пищевых продуктов, а также для сложных образцов в других отраслях промышленности, таких как биохимия, фармацевтика. Несколько примеров методов для этих отраслей приведены в конце этой статьи.

Заключение

Обе методики пробоподготовки на базе мембран, описанные в этой статье (УФ и диализ), являются мощными инструментами, облегчающими рутинную лабораторную работу. Они также помогают защитить ИХ систему, снижая при этом общие затраты на анализ и количество используемых химикатов. Тем не менее матрица проб является окончательным фактором, влияющим на выбор технологии инлайн ультрафильтрации или инлайн диализа.