کروماتوگرافی ستونی در صنایع غذایی

کروماتوگرافی ستونی چیست؟ کروماتوگرافی یک روش تحلیلی است که به طور معمول برای جداسازی اجزای تشکیل دهنده یک مخلوط شیمیایی بکار می‌رود. در پست‌های قبلی علم فود، درمورد کروماتوگرافی، کروماتوگرافی لایه نازک و کروماتوکرفی مایع با کارایی بالا صحبت کردیم. در این مقاله سعی داریم شما را با کروماتوگرافی ستونی در صنایع غذایی آشنا کنیم. تا پایان این مطلب با علم فود همراه باشید.

 

 

کروماتوگرافی ستونی چیست؟

کروماتوگرافی ستونی به عنوان تکنیک مفیدی توصیف می شود که در آن موادی که باید جداسازی شوند در بالاترین نقطه یک ستون بارگذاری شده با یک جاذب (فاز ثابت) ارائه می شوند، و با سرعت های مختلف از ستون عبور می کنند که به میل ترکیبی هر ماده بستگی دارد. جاذب و حلال یا مخلوط حلال، و معمولاً هنگام عبور از ستون در زمان های مختلف در محلول جمع می شوند. دو نمونه رایج از فازهای ثابت برای کروماتوگرافی ستونی سیلیکاژل و آلومینا هستند در حالی که حلال های آلی به عنوان رایج ترین فازهای متحرک در نظر گرفته می شوند.

کروماتوگرافی ستونی از نوع کروماتوگرافی لوله باز است. در یک ستون شیشه‌ای مانند یک بورت، ماده فاز ساکن (مثل پودر سیلیکا) میریزیم. مخلوط نمونه موردنظر را ( که قصد جداسازی گون‌ه های مختلف آن را داریم)  نیز در یک ظرف مانند یک بشر منتقل می‌کنیم.  سپس کمی از مخلوط نمونه را از فاز ساکن درون ستون شیشه‌ای عبور می‌دهیم. نمونه ابتدا در بالای ستون جذب می‌شود. سپس حلال را در داخل ستون جریان میدهیم. این فاز مایع متحرک یا همان حلال، اجزای مخلوط نمونه را با خود به سمت پایین حرکت می‌دهد.

به‌علت نیروی جاذبه انتخابی فاز جامد، اجزای مربوط می‌توانند با سرعت‌های مختلفی به طرف پایین ستون حرکت کنند. ترکیبی که با نیروی کمتری جذب فاز ساکن شود، سریعتر با حلال حرکت می‌کند. در نتیجه جداسازی سریعتر صورت می‌گیرد، زیرا مقدار بیشتری از آن‌ گونه در فاز متحرک(حلال) نسبت به گونه‌ای که جذب فاز ساکن شده است، وجود دارد.

 

 

قاعده اصلی در کروماتوگرافی ستونی

قاعده اصلی در کروماتوگرافی ستونی، جذب املاح محلول با کمک یک فاز ساکن و سپس جداسازی مخلوط به اجزای مستقل است. در نقطه ای که فاز متحرک همراه با مخلوطی که نیاز به جداسازی دارد از بالای ستون وارد می شود، حرکت تک تک اجزای مخلوط با سرعت های مختلفی انجام می شود. اجزای با جذب کمتر و میل ترکیبی به فاز ساکن در مقابل جذب و میل ترکیبی بیشتر با فاز ساکن، سریعتر خارج می شوند. اجزایی که به سرعت حرکت می کنند ابتدا از طریق اجزایی که به آرامی حرکت می کنند خارج می شوند و در آخر شسته می شوند.

سیستم‌های شویشی :

به‌طورکلی در روش کروماتوگرافی از دو نوع سیستم شویشی استفاده می‌شود. منظور از سیستم شویشی، استفاده از نسبت حلال‌های مختلف جهت جداسازی می‌باشد.

 

سیستم شویشی ایزوکراتیک :

در این نوع سیستم شویشی، از نسبت ثابت ترکیب حلال‌ها استفاده می‌شود. برای مثال اگر بخواهیم در جداسازی از ترکیب دو حلال آب به میزان 40% و متانول به میزان 60% استفاده کنیم، از ابتدای جداسازی تا انتها این نسبت تغییر نخواهد کرد.

 

اما این سیستم دارای عیوب زیر می‌باشد :

• طولانی بودن زمان آنالیز
• پیک ‌های مشاهده شده در کروماتوگرام( نمودار سیگنال آشکارساز نسبت به زمان) پهن می‌باشند. در واقع ترکیباتی که در ابتدای کروماتوگرام ظاهر می‌شوند به خوبی از هم جداسازی شده‌اند. اما به دلیل طولانی شدن زمان آنالیز، جداسازی سایر ترکیبات بسیار طولانی خواهد بود.

 

سیستم شویشی گرادیانی :

در این سیستم، نسبت ترکیب حلا‌ل‌ها درطول جداسازی تغییر می‌کند. برای گونه‌هایی که به زمان کمتری برای جداسازی نیاز دارند، از ترکیب حلال با قدرت شویشی کم  استفاده می‌شود. پس از جداسازی این گونه‌ها، درواقع ترکیب حلال به‌تدریج تغییر می‌کند تا ترکیباتی که در زمان‌های طولانی‌تر خارج می‌شوند، با سرعت بیشتری از ستون شسته و جداسازی شوند. در واقع به‌وسیله‌ شویش گرادیانی، جداسازی خوب با زمان آنالیز کوتاه حاصل می‌شود.

 

همچنین همه پیک‌های کروماتوگرام خیلی بهتر حاصل می‌گردد. درواقع سیستم شویشی گرادیانی دیگر عیوب سیستم ایزوکراتیک را ندارد. باید توجه کنید که پمپ‌های که استفاده می کنیم باید این قابلیت را داشته باشند که باتوجه به زمان داده شده به آن‌ها، بتوانند ترکیب درصد حلا‌ها را در طول جداسازی تغییر دهند.

دوره آموزشی متخصص آزمایشگاه مواد غذایی 

مجموعه علم فود با همکاری یکی از آزمایشگاه های همکار غذا و دارو و سازمان دامپزشکی، دوره آزمایشگاه میکروبی مواد غذایی و آزمایشگاه شیمی مواد غذایی را به صورت کاملا عملی و تحلیلی تهیه کرده است. در این دوره آزمایش های مهم شیمی مواد غذایی از جمله جدول تغذیه ای مواد غذایی که جزء آزمایشات مهم هستند به صورت کاملا عملی آموزش داده شده است. از مواردی که در دوره عملی آزمایشگاه شیمی آموزش داده شده میتوان به اندازه گیری پروتئین، چربی، قند، نمک، اسیدیته، خاکستر، دانسیته و آزمایشات مهم دیگر اشاره کرد.

همچنین در دوره آزمایشگاه میکروبیولوژی مواد غذایی سعی شده چالش های احتمالی در آزمایشگاه میکروبی مواد غذایی بررسی و راه حل هایی برای آن ارائه گردد. نحوه رقت سازی، ساخت محیط کشت، بررسی استاندارد، نحوه افزودن مکمل ها و نحوه کشت و شمارش میکروارگانیسم های مهم و مشترک بین مواد غذایی در این دوره آموزش داده شده است. برای آشنایی با این دوره ها بر روی ثبت نام و شروع یادگیری دوره های شیمی و میکروب کلیک کنید.

دستگاه‌های مد شویش گرادیانی دارای دو سیستم فشاری می‌باشند :

   1.سیستم فشار بالا :

• • در این سیستم به ازای هر حلال، یک پمپ داریم. درواقع پمپ‌های بالا و پایین هرکدام یک حلال را به درون خود وارد می‌کنند. سپس حلا‌ل‌ها وارد یک مخلوط‌کن(mixture) شده و در آنجا با هم مخلوط می شوند تا ترکیبی از آنها وارد ستون کروماتوگرافی ستونی شود.

  • مزیت : صحت گرادیان آن بالاتر از سیستم‌های فشار پایین می‌باشد

  • عیب : آرایش سیستم پیچیده است و نیاز به چند پمپ دارد درنتیجه هزینه بالاتری هم خواهد داشت.

 

    2.سیستم فشار پایین :

• • در سیستم‌های فشار پایین، شیرهای برقی داریم که قادرند مقدار حجم حلال را کم و زیاد کنند. در واقع در این سیستم، قسمت‌های مختلف با حلال‌های متفاوت وجود دارد که هر کدام از این قسمت‌ها دارای یک شیر برقی هستند. با کم و زیاد کردن این شیرهای برقی می توانیم حجم حلال‌ها را تننظیم کنیم. برای مثال می توانیم به‌گونه‌ای تنظیم کنیم تا از یک شیر به‌میزان 20% از یک حلال و از شیر دیگر به‌میزان 80% از حلال دیگر خارج گردد. بعد از خروج، حلا‌ل‌ها وارد یک پمپ شده و با یکدیگر مخلوط می‌شوند.

  •  مزیت :  از تفاوت‌های این سیستم با سیستم فشار بالا این است‌که با یک پمپ هم می توان، حلال‌ها را مخلوط نمود درنتیجه هزینه پایین‌تری خواهد داشت.

  • عیب : به دلیل تشکیل حباب در فشار پایین، در این سیستم به گاز زدا ( حباب‌ها را از بین میبرد) نیاز داریم.

 

 

جاذب‌های مورد استفاده در کروماتوگرافی ستونی

متداولترین جاذب‌های مورد استفاده در داخل ستون کروماتوگرافی ستونی، آلومینا وسیلیکاژل می‌باشد.

 

دوست عزیز علم فودی اگر می خوای از دوره های تخصصی که علم فود برگزار میکنه باخبر بشی و کلی مطلب علمی در زمینه صنایع

غذایی یاد بگیری علم فود رو در اینستاگرام هم دنبال کن (کافیه روی عکس زیر کلیک کنی تا وارد پیج علم فود بشی):

علم فود