Carbohydrate determinations by HPAE-PAD using a PdH reference electrode

Význam tématu

High-performance anion-exchange chromatography s pulzním amperometrickým detektorem (HPAE-PAD) představuje spolehlivou a citlivou metodu pro přímé stanovení sacharidů bez derivatizace, což je zásadní pro farmaceutický, biotechnologický a potravinářský průmysl. Stabilita referenční elektrody je klíčová pro přesné udržení pracovní elektrody na správném potenciálu a zajištění reprodukovatelných výsledků.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo prověřit výkonnost pevné palladovo-vodíkové (PdH) referenční elektrody ve srovnání s tradiční stříbrno/stříbrchloridovou (Ag/AgCl) elektrodou při analýze sacharidů pomocí HPAE-PAD. Vybrané modelové aplikace zahrnovaly profilaci cukrů v medu a stanovení monosacharidů u glykoproteinů.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografický systém Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC vybavený generátorem eluentu EGC 500 KOH a dvojitou termokomorou.
• Kolony Thermo Scientific Dionex CarboPac PA210-Fast-4µm a PA20-4µm s odpovídajícími ochrannými kolonkami.
• Amperometrický detektor s přenosnou zlatou pracovní elektrodou a možností volby referenční elektrody PdH či Ag/AgCl.
• Automatický vzorkovač AS-AP s chlazenou přihrádkou a softwarové řešení Chromeleon CDS pro řízení HPAE-PAD.
• Příprava eluentu online pomocí eluentního generátoru nebo manuálně z roztoku NaOH/KOH.
• Hydrolyzní postupy glykoproteinových vzorků: TFA a HCl hydrolýza v koncentrovaných kyselinách následovaná odpařením a rekonstitucí.

Hlavní výsledky a diskuse

• Background a šum byly u PdH a Ag/AgCl elektrod srovnatelné: ~30–35 nC a ~30–35 pC/min.
• PdH elektroda poskytla o 1–5 % vyšší integrační odpověď než Ag/AgCl.
• Lineární rozsah pro většinu cukrů vykázal koeficient determinace r2 > 0,999; glukóza a fruktóza byla kvůli širokému rozsahu modelována kvadraticky.
• Opakovatelnost (n = 9) ukázala RSD < 2 % pro medové cukry i glykoproteinové monosacharidy.
• Profilace 14 cukrů v medu potvrdila obsah a poměry glukózy a fruktózy v souladu s normami Codex Alimentarius.
• Stanovení šesti monosacharidů glykoproteinu fetuin odhalilo srovnatelné koncentrace aminosacharidů a neutrálních cukrů pro oba typy elektrod.
• Dlouhodobá stabilita: 50 po sobě jdoucích injekcí i měření se stejnou PdH elektrodou po šesti měsících (1 500 injekcí) zachovaly variabilitu < 5 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda s PdH referenční elektrodou snižuje potřebu údržby, prodlužuje životnost elektrody a zároveň poskytuje srovnatelnou nebo lepší citlivost oproti konvenčním Ag/AgCl elektrodám. To usnadňuje rutinní analýzy cukrů v laboratořích kontroly kvality a výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší přijetí pevných referenčních elektrod v elektrochemických detektorech pro rozšíření aplikací v oblasti potravinové analýzy, bioprocesní kontroly a farmaceutického vývoje. Další integrace do plně automatizovaných IC platforem může zvýšit efektivitu a reprodukovatelnost měření.

Závěr

Palladovo-vodíková referenční elektroda se ukázala jako spolehlivá a robustní alternativa ke stříbrno/stříbrchloridové elektrodě pro HPAE-PAD analýzy sacharidů. Zajišťuje stabilní potenciál, vysokou reprodukovatelnost a dlouhodobou životnost, což přispívá ke zjednodušení a spolehlivosti rutinních stanovení.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC se systémem EGC 500 KOH.
• Kolony Dionex CarboPac PA210-Fast-4µm a PA20-4µm.
• Pulsed amperometric detector s pracovní zlatou elektrodou.
• PdH a Ag/AgCl referenční elektrody pro ED cell.
• Chromeleon Chromatography Data System, verze 7.2.9.

Reference

1. Thermo Scientific TN-71: Eluent Preparation for HPAE-PAD.
2. Dionex ICS-5000 Installation Instructions, manual 065343.
3. Electrochemical Detection User’s Compendium, P/N 065340-02.
4. AN1158: Determination of Carbohydrates in Honey.
5. Codex Standard 12: Honey (2001), Codex Alimentarius.
6. J.W. White, L.W. Doner: Honey composition, USDA Handbook 335.
7. S. Bogdanov et al.: Honey for Nutrition and Health, J. Am. Coll. Nutr. 2008.
8. AN72580: Glycoprotein Monosaccharide Determination, Thermo Fisher.