Sugar screening using Eurokat columns

Význam tématu

V biorefinériích se k výrobě bioethanolu využívá fermentace cukrů, kde je klíčové sledovat rozbor směsi cukrů a cukerných alkoholů. Rychlá a citlivá analýza umožňuje optimalizovat výtěžnost, detekovat nečistoty a hodnotit vedlejší produkty, které mohou být dále využity v potravinářství či chemickém průmyslu.

Cíle a přehled studie

• Porovnání separačních vlastností Eurokat kolon s různou iontovou modifikací (Ca, Na, Pb, H).
• Stanovení, které kolonky poskytují nejlepší rozlišení oligosacharidů, monosacharidů a cukerných alkoholů.
• Umožnit identifikaci a kvantifikaci hlavních složek fermentačního brodu a detekci nečistot.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhala izokratickou HPLC metodou s detekcí pomocí refraktometrického detektoru. Systém zahrnoval:

• Pumpu AZURA P6.1L LPG
• Autosampler AZURA AS 6.1L
• Refraktometrický detektor AZURA RID 2.1L
• Termostat AZURA CT 2.1
• Software ClarityChrom verze 8.2.2.102
• Eurokat kolony (300×8 mm) modifikované Ca²⁺, Na⁺, Pb²⁺ a H⁺

Pro přípravu vzorků byly standardy cukrů a cukerných alkoholů rozpuštěny ve vodě (10 mg/ml), filtrované a před injekcí naředěné na 2 mg/ml.

Hlavní výsledky a diskuse

• Kolonka Eurokat Ca prokázala nejlepší rozlišení: oligosacharidy (<13 min), monosacharidy (13–20 min) a cukerné alkoholy (>20 min).
• Eurokat Pb poskytovala podobnou skupinovou separaci s posunutými retenčními časy (oligosacharidy <18 min, monosacharidy 18–24 min, cukerné alkoholy >24 min), ale není vhodná pro potravinářské aplikace kvůli toxicitě Pb²⁺.
• Eurokat Na umožnila separaci oligosacharidů (DP ≤6) a vybraných monosacharidů, avšak nemá dostatečné rozlišení pro všechny heterogenní směsi.
• Eurokat H vykazovala nejnižší rozlišení a nedostatečnou stabilitu pro některé disacharidy (např. štěpení sacharózy).
• Příklady: glukózu a mannitol nejlépe rozdělila kolonka Ca (Res ≈10,6), arabinózu a fruktózu kolonka Na (Res ≈1,9), rhamnózu a glukózu kolonka H (Res ≈3,1).

Přínosy a praktické využití metody

• Metoda umožňuje rychlou charakterizaci fermentačního brodu v biorefinériích.
• Identifikace a kvantifikace hlavních cukerných složek a vedlejších produktů podporuje optimalizaci procesů a kontrolu kvality.
• Výběr vhodné kolony podle složení vzorku zajišťuje vysoké rozlišení a spolehlivost výsledků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dvou a více kolonek pro komplexnější analýzu směsí s širším rozsahem analytů.
• Vývoj kolonek s environmentálně šetrnějšími modifikacemi a delší životností.
• Online monitorování fermentačních procesů a automatizace metodiky.
• Rozšíření aplikace na stanovení organických kyselin a dalších bioaktivních látek.

Závěr

Eurokat iontově-výměnné kolony nabízí flexibilní řešení pro separaci a stanovení cukrů a cukerných alkoholů v biorefinérních vzorcích. Kolonky modifikované Ca²⁺ a Pb²⁺ poskytují nejlepší skupinové rozlišení, přičemž Ca-kolony jsou preferovány pro potravinářské a farmaceutické aplikace. Výběr kolony by měl vycházet z konkrétního složení vzorku a požadavků na rozlišení.

Reference

1. Aced G., Möckel H.J. Liquidchromatographie: Apparative, theoretische und methodische Grundlagen der HPLC. Weinheim; New York; Basel; Cambridge: VCH, 1991.
2. EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain. Scientific Opinion on Lead in Food. EFSA Journal 2010;8(4):1570. doi:10.2903/j.efsa.2010.1570.
3. KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH. Column Care and Regeneration – Eurokat. 2018.