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.