DETERMINATION OF RELATIVE FLUORESCENCE QUANTUM YIELD USING THE AGILENT CARY ECLIPSE

Význam tématu

Stanovení relativního fluorescence kvantového výtěžku je klíčové pro hodnocení optických vlastností barviv a fluoroforů používaných v potravinářství, biochemii či materiálových vědách. Kvantový výtěžek stanovuje poměr vyzářených a absorbovaných fotonů, což přímo souvisí s citlivostí a kvalitou analytických či aplikačních procesů. Pro potravinářské barviva lze tuto hodnotu využít k monitorování konzistence šarží a zajištění jejich bezpečnosti a efektivity.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat postup pro stanovení relativního fluorescence kvantového výtěžku potravinářských barviv pomocí komparativní metody. Jako referenční látka byl zvolen kurkumin s dobře definovaným kvantovým výtěžkem 0,174 v acetonu. Studie zahrnuje přípravu standardních roztoků, měření absorpce a fluorescence a výpočet pomocí vztahu Q = Q_r × (m/m_r) × (n²/n_r²).

Použitá metodika

Analytický postup zahrnoval následující kroky:

• Příprava 3–4 standardních roztoků kurkuminu s absorpcemi 0,01–0,1 při λ_ex 420–421 nm.
• Příprava vzorků potravinářského barviva ve stejném rozpouštědle (DMF).
• Měření fluorescence kurkuminu v rozsahu 425–600 nm a barviva v rozsahu 455–600 nm s odpovídajícími excitačními vlnovými délkami.
• Integrace plochy fluorescenčního spektra a vyhotovení kalibrační křivky závislosti integrované intenzity na absorbanci.

Použitá instrumentace

Pro měření byly použity:

• Agilent Cary Eclipse: fluorescence spektrometr s Xe výbojkou a PMT detektory, možnost měření fluorescenčních, fosforescenčních a luminescenčních režimů.
• Agilent Cary 60 UV-Vis: spektrofotometr pro přesné stanovení absorbance.
• WinFL software: pro integraci plochy spektra.

Hlavní výsledky a diskuse

Z kalibračních křivek byly vyčísleny sklonové koeficienty m a m_r, přičemž refrakční indexy DMF (1,43) a acetonu (1,36) byly zahrnuty do výpočtu. Vypočtené fluorescence kvantové výtěžky pro dvě šarže barviva činily:

• Batch 1: Q = 0,70
• Batch 2: Q = 0,67

Výsledky ukazují, že první šarže dosahuje o něco lepší optické efektivity. Diskuse zdůrazňuje nutnost udržet absorpce v optimálním rozsahu a volbu standardu s podobnými spektrálními vlastnostmi.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda komparativního stanovení fluorescence kvantového výtěžku umožňuje:

• Vysokou přesnost hodnocení optických vlastností barviv.
• Ověření kvality a konzistence šarží v potravinářském průmyslu.
• Optimalizaci formulací a sledování stability fluorescenčních látek.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření použití časově rozlišených metod, integrace mikrofluidních systémů pro minimalizaci objemů vzorků a automatizaci měření. Dále lze využít nové referenční látky s vyšší stabilitou či vývoj softwarových nástrojů pro predikci kvantových výtěžků za pomoci strojového učení.

Závěr

Komparativní metoda stanovení fluorescence kvantového výtěžku podle popsaného postupu poskytuje spolehlivé a přesné výsledky, které jsou klíčové pro hodnocení kvality potravinářských barviv. Vyšší kvantový výtěžek koreluje s lepší optickou výkoností vzorků, což umožňuje efektivní kontrolu výrobních procesů.

Reference

1. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd Edition, Springer Science, 2006.