Praktische Arbeit durchführen

Von Februar bis Mai hatten die Schülerinnen und Schüler nun Gelegenheit in unseren hauseigenen Labors ihre praktischen Arbeiten durchzuführen.

Die Bestimmung z. B. der Benzoesäure in verschiedenen Lebensmitteln wurde mittels HPLC (ein modernes Analyseverfahren zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von organischen Molekülen) durchgeführt.

Auszug aus der Versuchsbeschreibung:

Vorbereitung der Proben

1. Feste Proben: 5 bis 10 ml des vorbereiteten (homogenisierten bzw. durchmischten) Probenmaterials werden in ein 50-ml-Becherglas auf 2 Stellen nach der Komma genau eingewogen, mit 10 bis 20 ml Extraktionslösung versetzt und mit Hilfe eines Glasstabes und zusätzlich durch kurze Ultraschallbehandlung suspendiert. Die Suspension wird unter Nachspülen mit Extraktionslösung in einen 100-ml-Meßkolben übergespüllt. Das Gesamtvolumen an Extraktionslösung beträgt etwa 80 ml.
   
2. Flüssige Proben: bei flüssigem Probenmaterial werden 5 bis 10 ml direkt mit Hilfe einer Vollpipette in einen 100-ml-Meßkolben gegeben und mit Extraktionslösung auf etwa 80 ml ergänzt. Der Messkolben wird für mindestens 10 min in ein Ultraschallbad gestellt.
   Zwecks Klärung wird der Kolbeninhalt anschließend mit je 1 ml Carrez - Lösung 1 und 2 versetzt, nach jeder Zugabe durch Schwenken gemischt und bei 20 °C mit Extraktionslösung zur Marke aufgefüllt (V1 = Probenmesslösung). Nach erneuter Durchmischung wird durch ein hartes Filterpapier filtriert. Der Vorlauf wird verworfen.

Bei blanken flüssigen Proben ist lediglich eine sorgfältige Durchmischung mit der Extraktionslösung erforderlich; auf die Klärung mit den Carrez - Lösungen 1 und 2 kann verzichtet werden. Ein Teil der so gewonnenen Probenlösung wird, falls erforderlich, durch ein Membranfilter gedrückt und anschließend für die Analyse eingesetzt.

Bei Verwendung der unten gegebenen Säule und der gegebenen Elutionslösung hat sich die Einhaltung folgender Parameter bewährt:
Fließgeschwindigkeit 1,2 ml/min
UV- Detektion 235 nm
Injektionsvolumen 10 µL

Die quantitative Bestimmung erfolgt nach der Methode des externen Standards durch Integration der Peakflächen, bezogen auf die entsprechenden Werte der Standardsubstanzen.

Essigsäure (w = 100 %)
Methanol
Ammoniumacetat-Lösung (c = 0,01 mol/L)
Ammoniumacetat / Essigsäure-Pufferlösung: 1000 Volumenteile Ammoniumacetat-Lösung werden mit 1,2 Volumenteilen Essigsäure (Eisessig) gemischt.
Extraktionslösung: 60 Volumenteile der Ammoniumacetat/Essigsäure-Pufferlösung werden mit 40 Volumenteilen Methanol gemischt.
Elutionslösung für die HPLC: 50 Volumenteile Ammoniumacetat-Lösung und 40 Volumenteile Methanol werden gemischt und mit Essigsäure (Eisessig) elektrometrisch auf einen pH-Wert von 4,5-4,6 eingestellt. Eine Reinigung mittels Membranfiltration wird empfohlen.
Stammlösungen: Von der chromatographisch reinen Standardsubstanz Benzoesäure wird eine Stammlösung, ß = 100 mg/100 ml hergestellt. Hierzu werden 100 mg der Standardsubstanz in 40 ml Methanol gelöst und mit Wasser auf 100 ml aufgefüllt.
Standardlösungen (= Standardmesslösungen): Aus den Stammlösungen werden durch Verdünnen mit einem Wasser/Methanol-Gemisch (60+40 Volumenteile) bei 20°C Standardlösungen folgender Konzentrationen hergestellt:
Standardlösung 1, enthaltend 10 mg der Standardsubstanz / L
Standardlösung 2, enthaltend 25 mg der Standardsubstanz / L
Standardlösung 3, enthaltend 50 mg der Standardsubstanz / L

Labormixgerät, Homogenisator oder ähnliches
Glasfiltrationseinheit für Unterdruck, z. B: bestehend aus Glasfritte D2 (Durchmesser 50 mm), 250-ml-Aufsatz und 1-L-Erlenmeyerkolben, jeweils mit Schliff NS 29, Ultraschallgerät, Faltenfilter hart, Membranfilter für wässrige Lösungen (z. B. aus Celluloseacetat), Porengröße 0,45 µm, Filterhalter für Membranfilter, mit geeigneter Spritze, HPLC, UV-Detektor mit variabler Wellenlängeneinstellung, Auswertungssystem,
Analytische Reversed Phase-Trennsäule, z. B. Reversed Phase C8, Korngröße 5 µm, Durchmesser 4,6 mm, Länge 250 mm.
[…]

Aus unserer Untersuchung konnten wir nur geringe Konzentrationen an Benzoesäure aufweisen:
6,61 mg / 100 g Fertigprodukt beim Wustsalat
7,28 mg / 100 g Fertigprodukt bei der Süß-sauren Sauce
3,312 mg / 100 ml beim Erfrischungsgetränk.

Mögliche Ursachen für den kleinen Befund:
Die Hersteller verwenden geringe Konzentrationen an Benzoesäure.
Wir konnten uns nicht genau an die amtliche Vorschrift halten, da uns ein HPLC-Gerät zur Verfügung stand, welches als Eluent nur Methanol / Wasser-Gemisch haben kann. Wir hatten keine Möglichkeit das Gerät umzustellen, deshalb haben wir unsere Proben auch mit Methanol / Wasser-Gemisch extrahiert. Infolge dessen haben wir keine bessere Trennung erreicht und konnten keine genaueren Ergebnisse erzielen.

Als gleichwertiges Ergebnis der Messauswertungen kann man unsere selbständige Durchführung dieser Arbeit betrachten, die dem Berufsleben gleichzusetzen ist.