Penentuan cepat Kalsium dalam susu dan air Sampel oleh reflektansi Spektroskopi

Kalsium merupakan elemen penting bagi manusia , dan juga bertanggung jawab untuk ' air kekerasan ' , parameter kualitas air sering diuji di pabrik-pabrik industri dan fasilitas pengolahan air kota . Kalsium biologis diperlukan untuk berbagai fungsi , seperti membangun dan memelihara tulang dan gigi , pembekuan darah , transmisi impuls saraf dan ritme yang mengatur jantung [ 1 ] . Susu dan produk susu merupakan sumber kalsium yang mudah bagi banyak orang [ 2 ] . Minum air merupakan sumber penting kalsium pada orang tua , terutama karena kebutuhan di - berkerut dan penurunan konsumsi susu prod-produk [ 3 ] . Oleh karena itu , biaya rendah , thods sensitif dan selektif saya- yang diperlukan untuk menentukan ion ini .

Sebuah metode tradisional untuk kontrol kualitas produk-kal-cium mengandung dan air keras adalah complexo- metrik titrasi dengan EDTA menggunakan indikator yang sesuai dan masking agen. Konsentrasi yang lebih rendah dari Ca2 + dalam sampel air memerlukan teknik analisis berperan lebih sensitif seperti spektrometri nyala serapan atom (FAAS), induktif ditambah plasma (ICP) spektrometri emisi, elektroforesis kapiler, kromatografi ion, dan spektrofotometri, meskipun yang paling banyak digunakan satu adalah AAS [ 1,4]. Penggunaan konsentrasi yang berbeda dari buffer ionisasi (misalnya, mengandung La (III)) telah direkomendasikan dalam analisis FAAS dari kelas yang berbeda dari substrat [5-11]. Garam lantanum meningkatkan sinyal serapan atom Ca, terutama di phosphate- mengandung matriks. Penambahan penekan ioni-lisasi untuk kedua sampel dan standar kalibrasi dapat mengurangi efek interferensi. Analisis susu dan produk susu secara rutin dilakukan oleh sejumlah laboratorium susu untuk menerapkan kualitas con-trol berkaitan dengan komponen gizi. FAAS Analy-sis produk susu memerlukan persiapan sampel seperti pengabuan kering atau basah pencernaan (untuk dekomposisi dari sam-ple menjadi fase cair homogen). Kompleksitas Ca matriks (kompleks dengan protein) dan tingkat con-centration rendah dalam larutan air, bersama-sama dengan kemungkinan efek dari berbagai konstituen matriks, membuat pengukuran langsung dari ion logam ini sulit [11]. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengembangkan teknik deteksi sederhana dan cepat untuk kontrol rutin kualitas, monitoring real time dan pengukuran bidang Ca (II) dalam susu dan minum sampel air.

Identitas Jurnal

Tujuan

Spektroskopi reflektansi (RS) dapat digunakan sebagai metode cepat dan sensitif untuk penentuan kuantitatif jumlah kalsium yang rendah. Dalam teknik analisis ini, analit dalam sampel kompleks diekstraksi ke matriks sorben padat sarat dengan bis glioksal (2-hydroxyanil (GBHA) dan kemudian diukur langsung pada permukaan sor-membungkuk. Pengukuran dilakukan pada panjang gelombang 566,1 nm menghasilkan terbesar penyelam-gence dari spektrum reflektansi sebelum dan setelah reaksi dengan unsur analit. Respon optimal diperoleh pada 0,2 mol⋅L-1 larutan NaOH, dan waktu respon dari sensor itu sekitar 5 menit, tergantung pada konsentrasi . Ca (II) Kurva kalibrasi Ca (II) ditemukan linear pada skala semi-logaritmik dalam kisaran konsentrasi 0,3-40 mg⋅L-1, dengan LOD 0,15 mg⋅L-1 di rendah rentang konsentrasi. Respon sensor dari sensor yang berbeda (n = 5)

memberikan RSD 1,4% pada 10 mg⋅L-1 Ca (II). Karakteristik respon dari sensor termasuk dynamic range, reversibilitas, reproduktifitas, waktu respon dan kehidupan -waktu dibahas secara rinci. Keuntungan utama dari perangkat prototipe ini adalah sensitivitas dan lebih tinggi selectiv-ity lebih Mg (II). Metode yang diusulkan telah berhasil diterapkan untuk penentuan Ca (II) dalam susu dan minum sampel air.

Metode

Detektor Percobaan dilakukan dengan menggunakan spektrometer tersedia secara komersial miniatur serat optik berbasis (Samudra Optik Inc, HR4000CG-UV NIR) yang menggunakan lampu tungsten halogen kecil (Samudra Optik Inc) sebagai sumber cahaya dan CCD berbasis untuk reflektansi mea-surements. Cahaya yang dipantulkan dari aliran sel itu trans-diajukan oleh bundel serat optik untuk spektrofotometer fi-bre-optik miniatur (Samudra Optic HR4000CG- UV-NIR) yang di sisi lain terhubung ke PC (Dell-kompatibel) dan juga printer. Untuk optik iso-lation, aliran sel dan detektor disimpan dalam kotak hitam untuk meminimalkan gangguan dari cahaya ambient. Spektral dekonvolusi dilakukan setelah smoothing spektrum dengan 25 poin Fourier transform filter menggunakan modul pas puncaknya pada software OriginPro7.0 (OriginLab Co, USA). Dekonvolusi spektral menggunakan model Gaussian akurat mewakili band pantulan sebagai distribusi matematika diskrit dan menyelesaikan fitur ref-lectance komposit ke band individu [25], sedangkan spektral smoothing dilakukan dengan bantuan dari Fourier transform algoritma. Sebuah pengocok mekanik (Nüve, Tur-key) yang memiliki fasilitas kontrol kecepatan digunakan untuk batch yang equilibrium. Sebuah Shimadzu AA-6701-F spektrofotometer serapan atom digunakan untuk penentuan kalsium. Api udara-asetilen digunakan untuk atomisasi, dan kal-cium diukur pada panjang gelombang 422,7 nm analitis.

Objek Penelitian

Hasil dan Diskusi

Tanggapan

Semua bahan kimia yang digunakan adalah dari kelas analitis - reagen , mantan kecuali bahwa dinyatakan lain ; air suling kalsium bebas digunakan di seluruh untuk persiapan semua solusi . Semua garam logam digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut . Polystyrene - divinylbenzene ( Amberlite XAD - 16 ) resin dibeli dari Sigma ( Madrid , Spanyol ) . Bis Glyoxal ( 2 - hydroxyanil ) ( GBHA ) diperoleh dari Riedel de - Haen ( Seelze , Jerman ) , dan digunakan tanpa pemurnian lebih lanjut . Akurat ditimbang jumlah kalsium karbonat , dikeringkan pada 110C selama 1 jam , dilarutkan dalam asam klorida di - kecapi , kemudian diencerkan dengan volume yang sesuai larutan stok . Solusi bekerja yang pra - dikupas dengan pengenceran yang diperlukan . Solusi kalsium saham dibakukan terhadap ethylenediamine tetraacetate ( EDTA ) menggunakan murexide sebagai indikator untuk titrasi metallochromic compleximetric . Warna saham reagen adalah solusi GBHA , dibuat dengan melarutkan 0,5 g rea - gent dalam 100 mL etanol ( 2 × 10-2 mol⋅L - 1 ) .

Dua sampel susu UHT dan sampel air mineral merek komersial yang berbeda yang disediakan secara acak dari pasar lokal di Istanbul, Turki. Semua botol air minum-ing disimpan di bawah pendinginan di 4c, dan dibuka pada hari analisis. Sampel dianalisis langsung tanpa pretreatment. Metode asam trikloroasetat: Sebagian (5 mL) dari sampel susu dicampur dengan 20% asam trikloroasetat (TCA) di perbandingan volume 1: 1. Setelah menunggu 30 menit, larutan disentrifugasi. Volume sentrifugasi itu dibuat hingga 100 mL dengan air dan aliquot digunakan untuk penentuan kalsium. Metode pengabuan: sampel susu (4 ml) ditimbang menjadi wadah porselen dan kering di piring panas. Setelah charring, sampel dibakar dalam tungku meredam di 500C. Jika perlu, abu itu diputihkan oleh pengobatan dengan HNO3 dan pemanasan dalam tungku meredam selama 1 jam. Akhirnya, abu diencerkan dengan asam nitrat pekat (1 mL) dan campuran dipanaskan sampai kering. Kemudian residu dilarutkan dalam air dan dipindahkan ke dalam 50 mL dikalibrasi labu, dan membuat sampai tanda dengan air suling

2.4. Prosedur Impregnasi

Amberlite XAD-16 resin yang diperoleh dari pemasok yang terkandung kotoran organik dan anorganik. Untuk menghilangkan kontaminan tersebut, dicuci berturut-turut dengan etanol, air, 1,0 mol⋅L-1 NaOH, dan 1,0 mol⋅L-1 HCl dalam urutan ini. The XAD-16 manik-manik kemudian dicuci dengan air suling sampai netral. Bahan penginderaan (GBHA) secara fisik bergerak dengan adsorpsi ke Amberlite XAD-16 polimer. Manik-manik resin dikeringkan dalam oven pada 105C selama 4 jam. Sebuah massa 0,5 g resin kering (Amberlite XAD-16) manik-manik diperlakukan dengan 5 ml 2,0 × 10-2 mol⋅L-1 GBHA dan 5 ml etanol, dan campuran dikocok pada suhu kamar selama 30 menit. Manik-manik resin putih hasil-ing (sarat dengan ligan) disaring dari larutan supernatan, dan dicuci dengan dis-digarap air untuk menghilangkan kelebihan GBHA. Kemudian manik-manik resin ditransfer ke sebuah kertas filter kering dan ditekan untuk pengeringan mudah. Akhirnya, manik-manik resin putih disimpan di bawah atmosfer nitrogen bila tidak digunakan. 2,5

Desain sensor adalah sama dengan yang dijelaskan oleh Ahmad dan Narayanaswamy dan Filik et al . [ 26-29 ] . Probe dibangun menggunakan tabung jarum suntik sekali pakai ( Tyco Kesehatan perawatan Group LP , Büyükçekmece , Istanbul , Turki ) . Kolom sy - ringe ( 5 mililiter jarum suntik plastik , dengan wisuda di mililiter dan perlima dari mililiter ) , dengan nilon mem - brane dan kran , telah digunakan untuk prakonsentrasi Ca ( II ) . Sebuah tabung jarum suntik diisi dengan 0,5 ml ( yaitu 5 mm ) tanda garis dengan lapisan penginderaan ( XAD - 16 - GBHA ) . The mengisi massa resin Amberlite XAD - 16- GBHA adalah 299,3 ± 0,5 mg ( n = 5 ) . Selama pengukuran , unit sewenang-wenang dan detektor disimpan dalam kotak hitam untuk meminimalkan gangguan dari cahaya ambient .

Sebuah 3 mL aliquot dari larutan sampel yang mengandung kal - cium ( dalam rentang kerja 0,3-40 mg⋅L - 1 ) ditempatkan dalam sistem sensor . Kemudian , 1,0 mL 1,0 mol⋅L - 1 NaOH ditambahkan , dan dicampur dengan baik . Reflektansi mea - surement dilakukan dengan merekam optik sinyal 5 menit setelah penempatan serat optik terbagi dua dalam larutan analit . Spektrum reflektansi dicatat setelah 5 menit ( untuk pengembangan penuh warna ) . Pengukuran dinyatakan dalam satuan relatif reflektansi , yang didefinisikan sebagai perbedaan antara pemantulan kompleks Ca - GBHA / XAD ( Rc ) dan pereaksi immobi - lized ( GBHA / XAD ) saja ( Rf ) , baik direkam pada panjang gelombang yang sama ( 566,1 nm ) . Nilai kosong diperoleh dengan prosedur yang sama dengan pengecualian Selain Ca

GBHA setelah reaksi dengan berbagai konsentrasi Ca ( II ) . Hal ini menyebabkan peningkatan reflektansi Inten - sity karena perubahan warna dari fase reagen dari putih menjadi merah setelah reaksi dengan ion Ca ( II ) . GBHA adalah ligan quadridentate dan kelat dengan kalsium adalah 1 : 1 kelat yang tidak stabil . Absorbansi maksimum Ca GBHA kompleks itu pada 530 nm dalam larutan dan maxi reflektansi ibu dari Ca - GBHA / XAD di 566,1 nm pada fase resin . Dengan demikian , pengukuran reflektansi dilakukan pada 566,1 nm .

3.8. Karakteristik analitis Sensor

metodologi yang diusulkan mampu menghasilkan cocok analyti-cal dengan linearitas yang baik dalam kisaran 0,3-1,0 mg⋅L-1. Sebagai konsentrasi meningkat melebihi tingkat membatasi, sensor menghasilkan respon semi-logaritmik terhadap Ca (II) konsentrasi berbaring di kisaran 0,3-40 mg⋅L-1. Fenomena ini dapat ditafsirkan sesuai dengan Oehme dan penjelasan Wolfbeis [30]. Ketika ion logam bereaksi dengan indikator pada rasio molar 1: 1, dan mengabaikan koefisien aktivitas, kondisional sta-tanggung konstan dapat didefinisikan sebagai: Ks = [Mei] / [Me] [I], di mana [saya ] menunjukkan konsentrasi indikator yang tidak terikat dalam kompleks [MEI], dan [Me] konsentrasi ion logam yang tidak terikat pada li-gand. Hal ini diasumsikan bahwa efek aktivitas dalam fase amobil yang setara untuk saya dan Mei spesies dan dengan demikian dapat dianggap membatalkan. Seperti yang ditunjukkan di atas, adalah konsentrasi kompleks dye-logam (yaitu, [MEI]) atau indikator terikat [I] yang diukur, dan [Mei] dan [I] berbeda dengan analit ([Me]) konsentrasi sebagai berikut [30]:

Ssi1sisiMeIKMe1KMec MeKMecI11KMec - = + = + = + mana ci adalah konsentrasi total molekul indikator gratis dan dikombinasikan. Oleh karena itu, pada konsentrasi rendah analit (yaitu di mana s [Me] 1K), respon adalah sekitar-imately sebanding dengan konsentrasi analit [Me]. Seiring dengan peningkatan konsentrasi, respon menjadi melengkung, mencapai nilai pembatas ketika s [Me] 1K. Ini cor-menanggapi kejenuhan dari reagen penginderaan dengan analit. Sejumlah beberapa studi terbaru juga telah menggunakan loga-rithm konsentrasi analit dalam membangun kurva kalibrasi [31-33]. Dengan memperluas jangkauan linear menggunakan skala semi-logaritmik (Gambar 6), berbagai macam konsentrasi antara 0,3 dan 40 ppm bisa accu-rately diukur. Reproduksibilitas sensor diperiksa oleh lima penentuan replikasi (N = 5) di 10 mg⋅L-1 tingkat Ca (II). Pengukuran reflektansi yang sangat direproduksi; standar deviasi relatif (RSD) untuk 10 ppm Ca solusi (II) adalah 1,4%. Batas

deteksi (LOD) dari Ca (II), yang didefinisikan sebagai setara konsentrasi ke sinyal kosong ditambah tiga kali deviasi stan-dard dari kosong, dihitung menjadi 0,15 mg⋅L-1 dalam rentang konsentrasi rendah linearitas. ensitivitas dari metode yang diusulkan dalam hal menurunkan LOD Ca-sensing lebih baik daripada sensor analog baru-baru ini diproduksi oleh Caglar et al. [12] dan Malcik et al. [13]. Metode penginderaan yang diusulkan divalidasi terhadap analisis api AAS sampel kompleks yang dikenal dari Ca. 3.9. Hal dpt dibalik

3.9 . Reversibilitas Bahan sensor ditempatkan dalam kolom dapat Rege - nerated dengan eluen asam . Proses regenerasi sensor diperiksa dengan mencuci lapisan penginderaan digunakan dengan konsentrasi yang berbeda ( 0,01 , 0,1 dan 0,2 mol⋅L - 1 ) dari HCl . Di semua tiga konsentrasi HCl diuji , regenerasi lengkap dari lapisan penginderaan diperoleh pada interval waktu 10 menit , 5 menit dan 1 menit , masing-masing. Namun, lapisan penginderaan setelah dua tions Regenerasi berturut benar-benar terurai . Oleh karena itu , penggunaan lapisan penginderaan segar dianjurkan untuk setiap pengukuran .

3.10 . Aplikasi Untuk memeriksa validitas metode yang diusulkan , beberapa susu dan air minum sampel dianalisis untuk Ca. Isi kalsium dari beberapa sampel minum wa - ter dan susu ditentukan oleh Ca - sensor , dan hasilnya dibandingkan dengan yang diperoleh menggunakan AAS . Hasil tiga jenis susu dan air minum ditunjukkan pada Tabel 1 dan 2. Ada kesepakatan yang sangat baik antara hasil yang diperoleh dengan sensor yang diusulkan dan AAS dalam hal akurasi baik analitis dan preci - sion . Karena Ca tidak rentan terhadap kerugian penguapan selama skema pretreatment charring - basah pemanasan tungku ashing- , sampel yang kompleks seperti susu memberi temuan Ca benar dengan metode yang diusulkan .

4. Kesimpulan

Keuntungan dari menggunakan sensor GBHA berbasis atas metode konvensional untuk Ca ( II ) penentuan terletak pada kemudahan deteksi , penggunaan lebih sedikit bahan kimia , dan konsumsi waktu kurang . Dalam penentuan kolorimetri standar, Ca ( II ) kompleks -GBHA diendapkan harus diekstraksi ke dalam pelarut organik , dan ini kompleksitas intro - duces dalam prosedur laboratorium maupun di disposisi sulit pelarut yang digunakan . Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sensor yang diusulkan berlaku untuk penentuan kalsium dalam air minum dan susu sampel . Penerapan prosedur dapat diperluas untuk penentuan kalsium dalam sampel yang berbeda memiliki kandungan logam yang sangat rendah . Ada defi - nite selektivitas untuk Ca lebih Mg . Metode untuk air minum dan susu sederhana , cepat dan sangat direproduksi .