הפרד ומשול – הכרומטוגרפיה עוזרת בזיהוי איכותי וכמותי של חומרים ע"י הפרדת מרכיבים

מגוון מכשירי כרומטוגרפיה מאפשרים הפרדה וזיהוי איכותי וכמותי של נוזלים וגזים על פי פולריות וגודל. הציוד מורכב ומצריך מיומנות בפיענוח. במרכז הפלסטיקה והגומי ישמחו לסייע.

איור 1: כרומטוגרמה של GC.

לחברה חדשנית בתחום החומרים הממוחזרים הייתה בעיה עם אחד המוצרים: הוא הדיף ניחוח חזק ולא נעים ולא היה לה מושג מה פשרו. לחברה אחרת בתחום השתלים היה צורך לדעת האם המשקל המולקולרי של השתל הפולימרי משתנה לאחר ההשתלה בגוף. יצרנית גדולה של יריעות לחקלאות רצתה לדעת מה קצב המיגרציה של תוספי UV ואנטי-אוקסידנטים מהיריעה הפלסטית החוצה. יצרנית אריזת מזון הייתה מעוניינת לבדוק האם יש באריזות שאריות מונומרים בעייתיים כדוגמת ביספנול A, או פתאלטים.

מה המשותף לכל המקרים לעיל? התשובה היא שניתן לקבל תשובות על כל השאלות באמצעות בדיקה באחד ממכשירי הכרומטוגרפיה המוכרים הנמצאים במרכז הפלסטיקה והגומי. בואו נצלול יחד למיכשור המתאים, נלמד כיצד הוא עובד ומה ניתן להפיק ממנו. אז קדימה, מתחילים!

מה זה בכלל כרומטוגרפיה?

כרומטוגרפיה היא שיטה אנליטית להפרדת חומרים המצויים בתערובת. מקור המילה מהיוונית: "כרומה" משמעותה צבע, ו-"גרפיה" – כתיבה. במאה ה- 19, פיתח את השיטה בוטנאי רוסי אשר חקר את הכלורופיל הנמצא בצמחים, וניסה להבין את מקור צבעם הירוק. כאשר הוא בודד את הכלורופיל, התקבלה שורה של צבעים האופייניים למרכיביו וכך השיטה קיבלה את שמה. היום השיטה לא דורשת שהחומרים הנבדקים יהיו בעלי צבע.

HPLC – בדיקה בפאזה נוזלית

High-performance liquid chromatography – מפרידה מולקולות קטנות במדיום נוזלי. במכשיר קיימות שתי פאזות: פאזה נייחת (הקולונה שדרכה עוברת הדוגמה הנוזלית) ופאזה ניידת שהיא נוזל מסויים הנושא את המולקולות לזיהוי. ההפרדה מבוצעת על בסיס הפולריות של המולקולות והמשיכה של אחת מהן לאחת הפאזות. החומרים המופרדים נכנסים לגלאי UV ואור נראה, ומתקבלת כרומטוגרמה האופיינית לחומרים. אותה יש לפענח ולשייך כל פיק למולקולה מתאימה. מעבר לזיהוי המרכיב, ניתן לבנות עקומת כיול ולקבוע את ריכוז המרכיב בתמיסה או במוצר המקורי.

משתמשים ב-HPLC לבדיקת יריעות מזון, קביעת אורך חיים של תוספים שונים בתוך המוצר ועוד. במידה והחומרים אינם רגישים לאור, קיימת האפשרות להשתמש בגלאי שרגיש למסה המולרית (LC-MS).

GC-MS – בדיקה בפאזה גזית

Gas chromatography-mass spectrometry – מפרידה מולקולות נדיפות או נדיפות למחצה כאשר הפאזה הנעה היא גז אינרטי. הבדיקה מבוצעת תוך כדי חימום עד 400 מעלות צלסיוס. הקולונה ארוכה מאד, דקה וסלילית ומגיעה לאורך של עשרות מטרים לעומת עשרות סנטימטרים בלבד ב-HPLC. הסיבה היא שגז נע במהירות גבוהה וכדי לבצע הפרדה טובה צריך לתת למולקולות מספיק זמן להפרדה. הגלאי בקצה הקולונה מתבסס על זיהוי מסה מולרית (MS). הבדיקה נותנת מידע על ריחות או חומרים נדיפים העלולים לצאת ממוצרים שונים. ניתן להשתמש גם במערכת Head Space, בה מכניסים את הדוגמאות לחימום ובעזרת מחט ניתן לשאוב את הפרקציה הנדיפה ולבדוק רק אותה. את הכרומטוגרמה המתקבלת ניתן להשוות לספריות של חומרים קיימים ולזהות את החומרים שהשתחררו מהמוצר (איור 1), הן איכותית והן כמותית.

GPC – הפרדה של מולקולות גדולות

Gel permeation chromatography (GPC) מפרידה בין מולקולות גדולות על בסיס נפח הידרו-דינמי. הדגימה עוברת המסה בממס אורגני ומוכנסת לקולונה המכילה חלקיקים פורוזיבים. מולקולות גדולות ייצאו ראשונות ואילו מולקולות קטנות יותר, תתעכבנה בפורות ותצאנה מאוחר יותר. השיטה טובה לקביעת משקל מולקולרי ופיזור משקל מולקולרי של פולימרים.

למידע נוסף:

מרכז הפלסטיקה והגומי לישראל, עודד מרוז מנכ"ל המרכז, 050-478-2782,  [email protected]