Fast Determinations of Phosphate and Citrate in Carbonated Beverages Using On-Line Degassing with the Carbonate Removal Device (CRD) and a Reagent-Free™ Ion Chromatography System

Význam tématu

Fosforečné a citronové kyseliny jsou v nealkoholických nápojích nejen klíčové pro chuťovou úpravu, ale i pro konzervaci produktu. Přítomnost rozpuštěného CO2 však při analýze pomocí iontové chromatografie způsobuje interferenci karbonátových iontů a vznik plynů vede k variabilitě v injikovaném objemu, čímž se snižuje přesnost a reprodukovatelnost stanovení.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo integrovat zařízení pro odstraňování karbonátu (CRD) přímo on-line do RFIC systému Dionex ICS-2000 a eliminovat tak 20minutové off-line odplyňování vzorků. Porovnaly se výsledky stanovení fosfátů a citrátů z nápojů, které byly degasovány off-line, s výsledky analýz provedených on-line degasací. Dále byla ověřena linearita metody, stabilita CRD a možnosti rozšíření aplikace na další vzorky.

Použitá metodika a instrumentace

Analytická sestava zahrnovala RFIC systém Dionex ICS-2000 vybavený EluGen KOH eluentním generátorem (20 mM), IonPac Fast Anion III kolonu s odpovídající ochranou, AS40 autosampler v režimu Concentrate/Bleed On a 4mm CRD instalovaný mezi autosamplerem a injekčním ventilem. Jako mobilní fáze sloužil hydroxid draselný při průtoku 1,0 ml/min, teplota kolony byla udržována na 30 °C a detekce probíhala supresní vodivostí (70 mA) v recyklačním režimu. Objem vzorku činil 1,1 µl, doba analýzy 5 minut.

Použitá instrumentace

• Dionex ICS-2000 Reagent-Free IC systém
• EluGen II KOH eluentní generátor
• IonPac Fast Anion III kolona (3 × 250 mm) s ochranou
• ASRS ULTRA II suppressor a 4mm Carbonate Removal Device (CRD)
• AS40 autosampler s PolyVial™ lahvičkami
• Supresní vodivostní detektor v recyklačním režimu
• PEEK a Teflonová potrubí, vakuová pumpa, mikropipety

Hlavní výsledky a diskuse

Retenční časy fosfátů se pohybovaly mezi 2,76–2,79 min a citrátů mezi 3,56–3,77 min. Reprodukovatelnost pro obě složky byla lepší než 0,3 %RSD, linearita kalibrační křivky dosáhla hodnoty r2 > 0,999 a průměrný šum činil 1,6 ± 0,5 nS. Koncentrace fosfátu v testovaných nealko nápojích dosahovaly 221–523 mg/l, citrátu 43–172 mg/l. Systém prokazuje shodu výsledků on-line a off-line degasací s rozdíly menšími než 3 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace náročného off-line degasování a snížení pracovní zátěže
• Zkrácení doby přípravy vzorku o přibližně 20 minut
• Vyšší propustnost analýz a možnost automatizace
• Udržení vysoké přesnosti, reprodukovatelnosti a linearity

Budoucí trendy a možnosti využití

Metoda on-line odplyňování lze rozšířit na další kyselé vzorky s obsahem CO2, například ovocné šťávy nebo nápoje s přídavkem kyseliny mléčné. Další vývoj membránových technologií v CRD může vést k delší životnosti zařízení a vyšší odolnosti vůči vysokým tlakům. Předpokládá se rovněž integrace on-line degasace do širších IC platforem a kombinace s dalšími detekčními technikami.

Závěr

On-line zařízení CRD v RFIC systému Dionex ICS-2000 umožňuje rychlé a přesné stanovení fosfátů a citrátů v sycených nealkoholických nápojích bez potřeby dlouhého off-line degasování. Metoda poskytuje srovnatelné výsledky s původním postupem a nabízí výrazné zvýšení efektivity laboratorní práce.

Reference

1. Rapid Determination of Phosphate and Citrate in Carbonated Soft Drinks by Reagent-Free Ion Chromatography. Application Note 169, 2005.
2. Reducing Carbonate Interference in Anion Determinations with the Carbonate Removal Device (CRD). Technical Note 62, 2005.
3. ICS-2000 Ion Chromatography System Operator’s Manual. Dionex Corporation, 2003.
4. Quickstart Procedure for the ASRS ULTRA II Anion Self-Regenerating Suppressor. 2005.
5. IonPac Fast Anion III Guard Column and Analytical Column Product Manual. 2004.
6. Application of Eluent Generation for Trace Analysis of Borated Waters. Application Note 166, 2004.
7. Quickstart Instructions for Carbonate Removal Device (CRD). 2005.
8. Product Manual for the Carbonate Removal Device (CRD). 2005.
9. AS40 Automated Sampler Operator’s Manual. 2004.
10. ICS-2000 Operator’s Manual, sections on AS40 setup. 2003.
11. Product Manual for Carbonate Removal Device, leak testing. 2005.