Εφαρμογές της υπέρυθρης φασματοσκοπίας (FT-IR) και της φασματοσκοπίας Raman (Ft-Raman) στη μελέτη συστατικών γεωργικών προιόντων: η περίπτωση του kenaf του μελιού και των φύλλων της μουριάς

Abstract

Η παρούσα μελέτη είχε σαν στόχο να συνδυάσει σύγχρονες τεχνικές εκχύλισης, όπως τα μικροκύματα καθώς και σύγχρονες μεθόδους ενόργανης ανάλυσης (φασματοσκοπία FT-IR και FT-Raman) και να τις εφαρμόσει στην απομόνωση και μελέτη διαφόρων συστατικών από διάφορα φυσικά (φυτικά) προϊόντα. Ως φυτικό υλικό επιλέχτηκε το κενάφ και το συστατικό που απομονώθηκε και προσδιορίστηκε ποσοτικά ήταν το ουρονικό οξύ των ημικυταρρινών του. Ο ποσοτικός προσδιορισμός των ημικυταρρινών σε ουρονικά οξέα έγινε σύμφωνα με τη φωτομετρική μέθοδο των Blumenkrantz and Asboe-Hanson (μέθοδος αναφοράς) και με τη μέθοδο φασματοσκοπίας FT-IR. Η προτεινόμενη μέθοδος ( φασματοσκοπία FT-IR) προσδιορισμού της περιεκτικότητας των ημικυτταρινών σε ουρονικά οξέα συγκρίθηκε με την φωτομετρική μέθοδο (μέθοδος αναφοράς) ως προς την επαναληψιμότητα και την αξιοπιστία. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων φανέρωσαν ότι δεν υπάρχουν διαφορές μεταξύ των δύο μεθόδων γεγονός που ενισχύει την αξιοπιστία της νέας μεθόδου. Επιπλέον δυο διαδικασίες απομόνωσης με και χωρίς μικροκύματα εφαρμόστηκαν για την παραλαβή ημικυτταρινών από το φυτό κενάφ. Η κλασσική μέθοδος χρήσης της απλής ανάδευσης σε αντιπαραβολή με την χρήση μικροκυμάτων έγινε με την ίδια μεθοδολογία, την ίδια αρχική ποσότητα δείγματος, οι ίδιες ποσότητες και συγκεντρώσεις διαλυμάτων, με την μόνη διαφορά ότι οι χρόνοι εκχύλισης ήταν πολύ μικρότεροι. Συγκεκριμένα, για την κλασσική μέθοδο απαιτούνται περίπου 72 ώρες και 3,5 h για την μέθοδο με τα μικροκύματα. Ως δεύτερο υλικό χρησιμοποιήθηκε το μέλι για τον ποσοτικό προσδιορισμό της γλυκόζης και φρουκτόζης που περιέχεται σε αυτό, με την χρήση της υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης και με τη μέθοδο φασματοσκοπίας FT-Raman. Η χρήση της φασματοσκοπίας FT-Raman για τον ποσοτικό προσδιορισμό της γλυκόζης και της φρουκτόζης στο μέλι είναι μια καλή εναλλακτική μέθοδος, που προσφέρει μικρό χρόνο ανάλυσης και απλότητα στην επεξεργασία των δειγμάτων πριν την χρήση τους. Το γεγονός ότι τα φάσματα καταγράφονται χωρίς επιπλέον κατεργασία απλουστεύει ακόμη περισσότερο την μέθοδο ανάλυσης και της δίνει άμεσο πλεονέκτημα αφού το δείγμα δεν καταστρέφεται και μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί και σε άλλου είδους ανάλυση. Με τη χρήση της φασματοσκοπίας FT-Raman και FT-IR επιτεύχθηκε ο προσδιορισμός της βοτανικής προέλευσης διαφορετικών ειδών μελιού. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε βασίζεται σε ένα κοινό πρόγραμμα βάσης δεδομένων με φάσματα FT-Raman και FT-IR. Η ταχύτητα και η αξιοπιστία των παραπάνω μεθόδων, τις κάνουν μια καλή εναλλακτική και γρήγορη μέθοδο. Επιπλέον η απλότητα και η αντικειμενικότητα τους, τις κάνουν ένα εύκολο εργαλείο ανάλυσης για οποιονδήποτε, σε σύγκριση με την εξειδίκευση και εμπειρία που θα πρέπει να έχει ο αναλυτής που κάνει την γυροσκοπική ανάλυση. Τέλος αναπτύχτηκε μέθοδος ποσοτικού προσδιορισμού του ολικού αζώτου στα φύλλα της μουριάς με την μέθοδο Kjedahl και με τη μέθοδο φασματοσκοπίας FT-IR. Φύλλα μουριάς αναλύθηκαν με την μέθοδο Kjeldahl για τον προσδιορισμό του ολικού τους αζώτου. Κάποια από αυτά χρησιμοποιήθηκαν ως «πρότυπα» και τα υπόλοιπα ως «άγνωστα». Τα αποτελέσματα της μεθόδου Kjeldahl των «προτύπων» χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία βάσης δεδομένων στο λογισμικό TQ analyst. Βρέθηκε ότι οι δυο μέθοδοι είναι στατιστικά παραπλήσιες στα πλαίσια της ακρίβειας και της επαναληψιμότητας, όπου σε συνδυασμό με το μικρό χρόνο ανάλυσης και την απλότητα στην επεξεργασία των δειγμάτων πριν την χρήση τους, την μη χρήση διαλυτών και ακριβών αντιδραστηρίων κάνει την μέθοδο φασματοσκοπίας FT-IR να υπερέχει.

This study aimed to combine modern techniques of extraction, such as microwaves and modern methods of instrumental analysis (spectroscopy FT-IR and FT-Raman) and implement them in the isolation and study of various ingredients from various natural products. As a natural material selected kenaf and component isolated and quantified was the uronic acid of the hemicelluloses. Concentration of hemicelluloses to uronic acids was done according to the photometric method of Blumenkrantz and Asboe-Hanson (reference method) and the method Spectroscopy FT-IR. The proposed method (Spectroscopy FT-IR) determination of the levels of the hemicelluloses to uronic acids compared with the photometric method (reference method) on the repeatability and reliability. The measurement results revealed that there are no differences between the two methods which enhances the reliability of the new method. Furthermore both isolation processes with and without microwave applied to receive hemicelluloses from kenaf plant. The classical method of use of simple stirring in comparison with the microwave was by the same methodology, the same initial quantity of sample, the same amounts and concentrations of the solutions, with the only difference that the extraction times were significantly smaller. Specifically, the conventional method takes about 72 hours for 3,5 h method to microwaves. As a second material honey used for the quantitative determination of glucose and fructose contained therein, by the use of high performance liquid chromatography and the method of FT-Raman spectroscopy. Using FT-Raman spectroscopy for the quantitative determination of glucose and fructose in honey is a good alternative method, offering short analysis time and simplicity in processing the samples prior to their use. The fact that the spectra are recorded without additional treatment further simplifies the method of analysis and provides immediate advantage since the sample is not destroyed and can be reused in other types of analysis. Using Spectroscopy FT-Raman and FT-IR was accomplished the determination of botanical origin of different kinds of honey. The method developed relies on a common database program with FT-Raman spectra and FT-IR. The speed and reliability of the above methods, make them a good alternative and rapid method. Furthermore the simplicity and objectivity, to make an easy analysis tool for anyone, compared with the expertise and experience that the analyst should be doing the gyroscopic resolution. Finally was developed method for determining total nitrogen in the leaves of mulberry by Kjedahl method and the method Spectroscopy FT-IR. Mulberry leaves were analyzed by the Kjeldahl method for determination of the total nitrogen. Some of these were used as "standards" and the rest as "unknown." The results of the Kjeldahl method of "standards" used to create the database in TQ analyst software. It was found that the two methods are statistically similar in accuracy and repeatability, which in combination with the short analysis time and simplicity in processing the samples prior to use, the non-solvent and expensive reagents make the process spectroscopy FT-IR be superior.