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Menschen auf der ganzen Welt nutzen Energy-Drinks, um ihre Konzentration und Produktivität zu verbessern.Eine der effektivsten Methoden zur Analyse dieser Getränke ist die Kapillarelektrophorese.Dieser Artikel untersucht das Potenzial und die Relevanz im Vergleich zu alternativen Methoden wie der Flüssigkeitschromatographie.
Die meisten Energy-Drinks werden aus koffeinreichen Verbindungen hergestellt, darunter Koffein und Glutamat.Koffein ist ein stimulierendes Alkaloid, das in mehr als 63 Pflanzenarten weltweit vorkommt.Reines Koffein ist ein bitterer, geschmackloser, weißer Feststoff.Molekulargewicht von Koffein 194,19 g, Schmelzpunkt 2360 °C.Aufgrund seiner moderaten Reaktivität ist Koffein bei Raumtemperatur hydrophil und erreicht eine maximale Konzentration von 21,7 g/l.
Erfrischungsgetränke sind komplexe Systeme, die viele verschiedene anorganische und organische Inhaltsstoffe enthalten.Trennungskontrollen sind unerlässlich, um verschiedene andere Arten von Koffein und Benzoaten genau zu erkennen und zu bewerten.Die am häufigsten verwendete Methode zur Auswertung kombinatorischer Trennungen ist die Flüssigkeitschromatographie (LC).
Berichten zufolge wird die Flüssigkeitschromatographie zur Unterscheidung einer Vielzahl organischer Moleküle eingesetzt, von Verunreinigungen mit geringem Molekulargewicht bis hin zu antimikrobiellen Peptiden.Der Trennung der Flüssigkeitschromatographie liegen unterschiedliche Grenzflächen zwischen der bewegten und der stationären Phase von Molekülen in einer Probe zugrunde.Je fester die Bindung, desto besser behält das Molekül seine Position.
Eine Alternative zu HPLC-Verfahren ist die Trennung durch Quarzglas-Kapillarelektrophorese mit enger Bohrung, bei der ein elektrisches Feld verwendet wird, um Verbindungen aus verschiedenen chemischen Gruppen in einer einzigen Probe zu trennen.Abhängig von den verwendeten Kapillaren und Ionen kann CE in verschiedene Trennmodi unterteilt werden.
Die Kapillarelektrophoresemethode ist aufgrund ihrer Vorteile wie geringem Proben- und Reagenzverbrauch, kurzer Analysezeit, niedrigen Betriebskosten, hoher Auflösung, hoher Entfernungseffizienz, einfacher Experimentierbarkeit und schneller Prozessentwicklung sehr nützlich für die Bewertung von Lebensmitteln und Getränken.
Die Elektrophorese-Trennmethode basiert auf den unterschiedlichen Bewegungen chemischer Ionen in einer Elektrolysezelle unter der Wirkung eines angelegten elektrischen Feldes.Im Vergleich zu komplexen Flüssigkeitschromatographiegeräten sind Kapillarelektrophoresegeräte grundsätzlich einfach.Ein Verbindungsrohr mit einem Innendurchmesser von 25–100 m und einer Spannweite von 20–100 cm verbindet zwei Pufferzellen, in die über Leiter Hochspannungsstrom (0–30 kV) eingespeist und als ein leistungsfähiger Elektrolysekreislauf geladen wird belasteter Träger.
Typischerweise wird die Anode als Kapillareinlass und die Kathode als Kapillarauslass betrachtet.Eine kleine Probenmenge wird hydraulisch oder elektrisch in die Anodenseite der Kapillare injiziert.Die motorisierte Infusion wird durchgeführt, indem das Pufferreservoir durch ein Probenfläschchen ersetzt und für einen bestimmten Zeitraum elektrischer Strom angelegt wird, damit sich die Partikel in die Kapillare bewegen können.
Durch hydrostatische Infusion wird die Probe auf der Grundlage des Druckabfalls zwischen Einlass und Auslass der Kapillare abgegeben. Die injizierte Probenmenge wird durch den Druckabfall und die Dicke der Polymermatrix bestimmt.Nachdem die Probe geladen wurde, sammelt sich ein Teil der Probe an der Kapillaröffnung.
Die Trenneigenschaften von Kapillarelektrophoresetechniken können auf zwei Arten gemessen werden: Trennauflösung, Rs und Trenneffizienz.Die Auflösung zweier Analyten zeigt, wie gut sie sich voneinander unterscheiden können.Je größer der Rs-Wert, desto ausgeprägter ist der jeweilige Peak.Die Trennauflösung quantifiziert die Trenneffizienz und bewertet, ob Anpassungen in der experimentellen Umgebung zur Trennung von Gemischen führen können.
Der Trennwirkungsgrad N ist ein imaginärer Bereich, in dem sich zwei Stufen miteinander im Gleichgewicht befinden, dargestellt durch eine Reihe unterschiedlicher Felder, abhängig von der Qualität der Säule und der Flüssigkeit.
Eine neue Studie, die auf der Internationalen Konferenz für Landwirtschaft und Nachhaltigkeit veröffentlicht wurde, zielt darauf ab, die Fähigkeit der Kapillarelektrophorese zur Identifizierung stickstoffhaltiger Verbindungen und Ascorbinsäure in Getränken sowie die Auswirkung von Elektrophoresevariablen auf die quantitativen Eigenschaften der Methode zu untersuchen.
Zu den Vorteilen der Kapillarelektrophorese gegenüber der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gehören niedrige Forschungskosten und Umweltverträglichkeit sowie die Auswertung asymmetrischer Peaks organischer Säuren oder Basen.Die Kapillarelektrophorese bietet mit einigen grundlegenden Parametern (Dispersion des Teigs in einem sich bewegenden Puffer, Gewährleistung der Homogenität der Pufferzusammensetzung, Konstanz der Temperatur der Trennschichten) eine ausreichende Genauigkeit für die Identifizierung labiler Chemikalien in komplexen Matrizen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kapillarelektrophorese gegenüber der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie zwar viele Vorteile hat, aber auch Nachteile wie lange Analysezeiten mit sich bringt.Weitere Untersuchungen müssen durchgeführt werden, um Möglichkeiten zur Verbesserung dieser Methode zu finden.
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