Instrumentelles und Bioanalytisches Praktikum

323 Pages·2017·17.89 MB·German

by  Manfred H. Gey (auth.)

Manfred H. Gey
Instrumentelles
und Bioanalytisches
Praktikum
Instrumentelles und Bioanalytisches Praktikum
Manfred H. Gey
Instrumentelles
und Bioanalytisches
Praktikum
Prof. Dr. rer. nat. habil. Manfred H. Gey
Hochschule Zittau/Görlitz
02763 Zittau, Deutschland
Büro: Mäuseburg-Center,
Marschnerstrasse 22, D-02763 Zittau,
www.papa-gey.de
[email protected]
ISBN 978-3-662-54122-7 ISBN 978-3-662-54123-4 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-54123-4
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Planung: Dr. Rainer Münz
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Als Erinnerung und in Liebe für
Philip Hugo, Elen,
Bruno Johann und Mona

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Wolfgang von Goethe
Vorwort
Das neue Buch „Instrumentelles und Bioanalytisches Praktikum“ (InBaP) basiert
in Theorie und Methodik zum großen Teil auf der 3. Auflage „Instrumentelle
Analytik und Bioanalytik“ (IA & BA, Springer-Verlag 2015).
Im Praxisbuch werden 32 Versuche hauptsächlich aus der Analytik von organi-
schen Species und von nieder- als auch hochmolekularen Biosubstanzen detailliert
beschrieben. Die Experimente waren überwiegend Bestandteil zahlreicher analyti-
scher Studentenpraktika, die im Zeitraum der vergangenen 15 Jahre zum großen
Teil vom Autor selbst konzipiert und mehrfach durchgeführt und optimiert wur-
den. Neben den möglichst exakten Versuchsbeschreibungen werden demzufolge
auch relevante Ergebnisse dargestellt. Dies soll u.a. zeigen, dass die Experimente
auch wirklich funktionieren. Es sind aber z.T. oft auch eine gewisse Beharrlich-
keit, Experimentierfreude und „Fingerspitzengefühl“ erforderlich, damit die Ver-
suche gelingen. So müssen z.B. Polymersäulen und der RI-Detektor innerhalb der
Zuckeranalytik gut temperiert werden. Die Säulen müssen über längere Zeit kon-
ditioniert werden, wofür mindestens eine Stunde Vorlaufzeit erforderlich ist. An-
dererseits sind die chromatographischen Techniken robust und bzgl. der Wartung
unkompliziert aufgebaut. So erfolgt die Trennung von Aromaten isokratisch mit
Methanol, das auch zur Aufbewahrung der RP-Säule verwendet wird. Dadurch ist
die Haltbarkeit der Trennsäule über lange Zeiträume gewährt und ein schneller
Wiedereinsatz im Praktikum ist demzufolge leicht möglich. Vergleichbares gilt
auch für die Analytik von Vitamin E (Tocopherolen), die an Silicagelsäulen ge-
trennt und dabei mit Hexan/Isopropanol eluiert werden.
Als analytische Methoden müssen zur Durchführung dieser Praktika möglichst
2–3 HPLC-Anlagen, DC-Kammern (ggf. mit automatischer Auftragung), Elektro-
phorese-Apparaturen und 1–2 Spektrometer vorhanden sein. Auch übliche Labor-
geräte wie Analysenwaage, Ultraschallbad, Zentrifuge, SPE-Apparaturen werden
für die Versuche benötigt.
Mein besonderer Dank gilt meiner Frau Sigrid für Ihr Verständnis und die ste-
tige Unterstützung bei der Anfertigung des Buches.
Herrn Dr. Rainer Münz und Frau Bettina Saglio vom Springer-Verlag danke
ich für wertvolle Hinweise und die kompetente Betreuung meiner Buchprojekte.
Manfred H. Gey Karlshagen am 03. Juni 2015
Kapitelverzeichnis
1. Ausgangspunkt des Buches 1
1.1 Das Experimentieren in Leipzig 1
1.2 Das Experimentieren in Mainz, Halle, Zittau 6
2. Präanalytik 9
2.1 Löslichkeit von Analyten 13
2.2 Charakterisierung von stationären Phasen 19
2.3 Charakterisierung von mobilen Phasen 29
2.4 Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE) von Lycopin aus
Tomaten saft und Tomatenmark 35
2.5 Flüssig-Fest-Extraktion (LSE) von Farbstoffen aus Lachs-
produkten 41
2.6 Solid-Phase-Extraction (SPE) von 4-Aminoazobenzol
aus Wasserproben 47
2.7 Solid-Phase-Extraction (SPE)von Benzen aus
Wasserproben 55
3. Instrumentelle & Bioanalytik 65
3.1 RP-HPLC und UV-Spektroskopie von Aromaten 65
3.2 Bestimmung von Ethanol und Zuckern in alkoholischen
Produkten (Wein, Alcopops) 79
3.3 Analyse von Lactose, Glucose und Galactose:
Problematik „Lactoseintoleranz“ 95
3.4 Trennung von Zuckern aus Honig und Marmeladen
an Aminophasen 105
3.5 Bestimmung von niederen organischen Säuren in
verschiedenen Fermentationsmedien 113
3.6 Analyse von Citronen- und Ascorbinsäure in
Citrussäften und Paprikafrüchten 125
X Kapitelverzeichnis
3.7 Analyse von Vitamin E (Tocopherolen)
in Margarinen/Fettprodukten 137
3.8 Bestimmung von Coffein in Kaffee- und
Cola-Produkten 149
3.9 Bestimmung von PAKs mittels HPLC und
Fluoreszenzdetektion 161
3.10 Bestimmung von PAKs mittels Kapillargas-
chromatographie und FID 171
3.11 Dünnschichtchromatographie (TLC) von
Azofarbstoffen 181
3.12 Dünnschichtchromatographie (TLC) von
Lebensmittelfarbstoffen 189
3.13 Dünnschichtchromatographie (TLC) von
Blattfarbstoffen 195
3.14 Größenausschlusschromatographie (SEC)
von Proteinen/Enzymen 201
3.15 Elektrophorese (SDS-PAGE) zur Bestimmung der
Molekulargewichte von Proteinen 211
3.16 Differenzierung unterschiedlicher Fleischproben
mittels Isoelektrischer Fokussierung 223
3.17 Serumeiweißelektrophorese (CAF) von gesunden
und pathologischen Seren 231
3.18 Kapillarelektrophorese (CE) von Standardproteinen
mittels Piperazin als Modifier 241
3.19 Kapillarelektrophorese von Lokalanästhetika: Lidocain,
, Benzocain, Tetracain, Procain 249
3.20 Kapillarelektrophorese (CE) von ausgewählten
pharmazeutischen Wirkstoffen 255
3.21 Saure RP-HPLC von ausgewählten pharmazeutischen
Wirkstoffen 263
3.22 Analyse von Thiol-Species mittels DTNB und
post column reaction 271
3.23 Analyse von anorganischen Anionen mit Hilfe der
Ionenchromatographie (IC) 277
3.24 UV/VIS-Spektroskopie von unterschiedlichen
Aminosäure-Strukturen und Proteinen 285
3.25 Klassische IR-Spektroskopie von „polaren“
und „unpolaren“ Kunststoff-Folien 297
Abkürzungen
AS Aminosäure
AC Affinity Chromatography
AEC Anion-Exchange Chromatography
ASE Accelerated Solvent Extraction

bp Basenpaar

CAF Celluloseacetat-Folie
CC Covalent Chromatography
CE Capillary Elektrophoresis
CEC Capillary Electrochromatography
CGC Capillary Gas Chromatography
CIEF Capillary Isoelectric Focussing
Cys Cystein
CZE Capillary Zone Electrophoresis

Da Dalton
DAD Dioden-Array-Detektor
DC Dünnschichtchromatographie
DEAE Diethylaminoethyl-
Disk Diskontunierlich
DMF Dimethylformamid
DNA Deoxyribonucleic Acid
DP Degree of Polymerisation
DTNB 5,5´-Dithiobis-[2-nitrobenzoesäure]
DTT Dithiothreitol

ECD Electrochemical Detection
EIA Enzyme Immuno Assay
ELISA Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay
ELSD Evaporative Light Scattering Detection
EOF Elektroosmotischer Fluss

FFA Free Fatty Acids
FID Flammenionisationsdetektor
FIR Fernes Infrarot
XII Abkürzungen
FPLC Fast Protein Liquid Chromatography
FSME Fettsäuremethylester
FTIR Fourier transform infrared
Fuc Fucose

Gal Galactose
GalNac N-Acetylgalactosamin
GalNH Galactosamin
2
GC Gaschromatographie
GF Gelfiltration
GHz Gigaherz
GLC Gas Liquid Chromatography
Glc Glucose
GlcNAc N-Acetylglucosamin
GlcNH Glucosamin
2
GPC Gelpermeationschromatographie
GSC Gas Solid Chromatography
GSH Glutathion (reduziert), (cid:74)-Glutamylcysteinylglycin
GSSG Glutathiondisulfid (oxidiert)

HCys Homocystein
HETP Height Equivalent to a Theoretical Plate
HIC Hydrophobic Interaction Chromatography
HMDS Hexamethyldisilazan
HPAEC-PAD High pH Anion-Exchange Chromatography with
Pulsed Amperometric Detection
HPCE High Performance Capillary Elektrophoresis
HPLC High Performance Liquid Chromatography
HPTLC High Performance Thin Layer Chromatography

IC Ionenchromatographie
ICE Ion Chromatoraphy Exclusion
IEC Ion-Exchange Chromatography
IEF Isoelektrische Fokussierung
IgA Immunglubulin A
IgG Immunglubulin G
IgM Immunglubulin M
IMP Ion Moderated Partition
IPC Ionenpaarchromatographie
IR Infrarot
ITP Isotachophorese
ITCE Isotacho Capillary Electrophoresis