Alai

Aplikace

V této části nejsou diskutovány aplikace týkající se pitné vody a minerálních vod, protože obecně nepředstavují žádné zvláštní problémy a s těmito vzorky lze podobně zacházet jako s modelovými roztoky.

Stanovení sodíku, draslíku, vápníku, amoniaku, fluoridů, chloridů a dusičnanů a měření pH patří mezi aplikace ISE při analýze potravin. Stanovení sodíku a draslíku jsou dvě z analýz, které se pomocí ISE provádějí nejsnadněji.

Sodík je obvykle přítomen v ionizované formě a následně v roztocích, které se mají měřit, jako volný hydratovaný ion, často ve vysokých koncentracích. Za těchto podmínek je nejvhodnější metoda přídavku analytu. Například množství analyzovaného vzorku obsahující 2 až 200 mg sodíku by mělo být rozpuštěno nebo vyluhováno 100 ml destilované vody. Elektrody se umístí do odměřeného objemu (10-50 ml) roztoku pozadí o pH 10,2, který obsahuje známou koncentraci 0,1-10 mmol l-1 chloridu sodného a 0,5 mol l-1 triethanolaminu. Po ustálení potenciálu se přidá malý objem 0,1-1,0 ml vzorku. Podmínky jsou vhodné pro měření, kdy se změna potenciálu po přidání vzorku pohybuje v rozmezí 6-20 mV. Koncentrace sodíku v roztoku vzorku se vypočítá z nárůstu potenciálu a sklonu kalibrační křivky sodíkové elektrody. Při nízkém obsahu sodíku mohou být výsledky chybné v důsledku nevyhnutelné kontaminace sodíkem.

Pokud je obsah sodíku a draslíku nižší, dává se přednost metodě vícenásobného známého přídavku. Příkladem je stanovení sodíku a draslíku ve víně. Přítomnost ethanolu v množství 10 % může ovlivnit výkon rozpouštědlové polymerní membránové elektrody a do určité míry změnit selektivitu každého typu elektrody. Proto se doporučuje desetinásobné ředění vzorků vína nebo přidání srovnatelného množství alkoholu ke standardům. Vzorky lze ředit roztokem trietanolaminu, který zajišťuje správné pufrování pH. Vzorek vína lze také smíchat s roztokem pro úpravu iontové síly. Provede se několik přídavků standardního roztoku a výsledky se vypočítají Granovou metodou. V případě stanovení draslíku mohou být výsledky vážně zkresleny, pokud se nezabrání difúzi draselných iontů z referenční elektrody pomocí dvojitého přechodového můstku obsahujícího octan lithný.

Stanovení vápníku je obvykle založeno na celkovém obsahu vápníku, protože rozlišení mezi volným a vázaným vápníkem je možné pouze tehdy, když se výchozí kapalný vzorek měří přímo a nebyl upraven úpravou pH. Optimální rozsah pH se obvykle pohybuje v rozmezí 5 až 9. Vápník se často stanovuje v mléce a mléčných výrobcích. Obvykle se ke vzorku přidává roztok KCl o koncentraci 4 mol l-1 jako roztok pro úpravu iontové síly. Naměřené hodnoty potenciálu se porovnávají s kalibrační křivkou. Pro stanovení celkového obsahu vápníku se vzorek zpopelní a zbytek se rozpustí v malém objemu zředěné kyseliny chlorovodíkové a projde iontoměničovou kolonou, aby se odstranily pyrofosforečnany a hydratované křemičitany. Poté se výsledný roztok zředí tak, aby koncentrace vápníku byla v optimálním koncentračním rozmezí, upraví se hodnota pH a iontová síla. Změří se potenciál a porovná se s kalibrační křivkou. Alternativně lze pro obě stanovení použít metodu standardního přídavku.

Fluoridy jsou důležité pro zdraví zubů, ale v nadměrném množství jsou známé jako toxické. Jediným interferujícím iontem pro fluoridovou elektrodu je hydroxidový ion. Stanovení fluoridového iontu není rušeno přítomností většiny doprovodných iontů s výjimkou těch, které fluoridové ionty komplexují, jako je hliník nebo železo. K odstranění těchto interferencí obsahuje roztok pro úpravu iontové síly obvykle pufr kyseliny octové o pH ∼4,5 a ligand, jako je polyaminopolyacetát nebo citrát, který by měl komplexovat rušivé kovové ionty. Protože obsah fluoridů v potravinách je obvykle nízký, jediným problémem je příprava vzorku tak, aby koncentrace v konečném roztoku odpovídala optimálnímu rozsahu stanovení. Celkový obsah fluoridu se měří po rozkladu vzorku. Ta může zahrnovat zpopelnění, tavení, spalování v kyslíkové baňce a rozklad v horké kyselině. Nejlepší postupy zahrnují použití uzavřených systémů, kde se vzorek rozkládá koncentrovanou kyselinou dusičnou při 100-120 °C. Za těchto podmínek se zabrání ztrátě fluoridů ze vzorku. Nejlepší postupy používají pro stanovení fluoridů metodu vícenásobného standardního přídavku. Při analýze mouky nebo mléka umožňuje úprava vzorků kyselinou chloristou stanovit fluorid na úrovni nižší než 0,4 μg na g. Obsah volného fluoridu lze stanovit při minimální manipulaci se vzorkem a jeho úpravě v kapalném vzorku, např. ve víně.

Obsah chloridu v potravinách lze stanovit titrací dusičnanem stříbrným za použití chloridové ISE (krystalová nebo kladně nabitá membrána místa) nebo stříbrné elektrody jako indikátoru. Přímé stanovení pomocí ISE je vhodné pro nízké obsahy chloridů; oba postupy jsou však ovlivněny přítomností bromidu nebo jodidu, pokud je jejich koncentrace výrazně vyšší než koncentrace chloridu. Ve vzorcích bohatých na bílkoviny jsou často pozorovány určité nepravidelnosti fungování elektrod. Interferencím způsobeným bromidy a jodidy, jakož i adsorpcí bílkovin, lze zabránit převařením smíšeného a promíchaného vzorku s 0,1 mol l-1 kyseliny dusičné. U komplikovaných potravinových matric byla pro zjednodušení vzorku použita technika mikrodifuzní cely. Vzorek potraviny se rozkládá studenou koncentrovanou kyselinou sírovou a difuzní proces se nechá probíhat ∼24 h. Chlorid se tak přemění na kyselinu chlorovodíkovou, která je v difuzní cele transportována do přijímacího činidla. Obsah chloridů se pak stanoví přímo v přijímacím činidle porovnáním chloridového potenciálu ISE s kalibrační křivkou.

Stanovení dusičnanů je v zásadě jednoduché; existuje však několik interferencí, z nichž hlavní jsou chloridy a hydrogenuhličitany. Lze je odstranit přidáním roztoku pro úpravu iontové síly, který se skládá z 0,01 mol l-1 síranu stříbrného, 0,06 mol l-1 síranu draselného a kyseliny sírové, aby se roztok okyselil na hodnotu pH nižší než 4. Stanovení v bramborách vyžaduje pouze smíchání vzorku a extrakci destilovanou vodou a přidání roztoku pro úpravu iontové síly. K určitému narušení může dojít, pokud se nezabrání odtoku chloridů z referenční elektrody.

Dosti vzácným příkladem naznačujícím možnost speciační analýzy je stanovení iontové mědi v rozmezí 20 až 90 μg l-1 pomocí měďnaté selektivní elektrody ve vzorku vína, pokud je celkový obsah mědi v rozmezí 0,10 až 1 mg l-1 . Vzorek se velmi málo upraví přídavkem 10 % objemu 1 mol l-1 KNO3, jak by se mělo provádět u standardních roztoků.

ISE byly použity pro stanovení potravinářských přídatných látek, jako je sacharin a cyklamát. Použitý senzor je založen na poly(vinylchloridové) membráně obsahující sůl analytu ve vhodné iontové formě jako kladně nabité místo, např. s amonným nebo bazickým kationtem barviva. Takové senzory nejsou komerčně dostupné, ale lze je snadno vyrobit v laboratoři.

Enzymové elektrody, které mají imobilizovaný enzym nebo mikrobiální kulturu obsahující enzym, fungují na základě katalytické aktivity s následnou detekcí produktu enzymatické reakce. Výsledkem je v závislosti na reakci např. produkt, jako je amoniak, nebo změna pH média, která je snímána příslušným snímacím prvkem.

Senzory používané pro stanovení reziduí pesticidů (propoxur, paraoxon) v zelenině jsou enzymatická multimembránová zařízení, jejichž fungování je založeno na principu inhibice aktivity enzymu, jako je acetylcholinesterasa. Tato reakce je monitorována pomocí pH senzoru. Reakce těchto biosenzorů na herbicidy a pesticidy otevírá novou oblast možností testování v analýze potravin.

Dalším příkladem v analýze potravin je použití polovodičových měděných a stříbrných elektrod pro hodnocení čerstvosti masa. Důvodem je změna putrescinu a dimethylsulfidu, jejichž koncentrace se mění během hnití masa. Takové aplikace naznačují rozmanitost použití ISE při kontrole a analýze potravin.

.