Анализ растительных тканей на содержание в них различных элементов включает несколько стадий: сбор образцов, их подготовку, фиксацию, приготовления растворов, лабораторный анализ, а также проведение расчетов и интерпретации полученных результатов.
Необходимые части растения следует собрать и очистить от загрязнений, они не должны иметь механических повреждений. Количество растений должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить возможность правильного отбора средних проб и получения настоящих закономерностей.
При выращивании растений в водных культурах, в климатических камерах, аквариумах части растений можно собрать и использовать для анализа без какой-либо предварительной обработки. В случае сбора растений в естественных условиях не всегда можно получить образцы растительной ткани свободные от частиц пыли, почвы, ила и водорослей. В таких случаях перед анализом образец надо отмыть. Иногда отмывания растений сопровождается удалением элементов из тканей, например загрязнения почвой сильно искажает результаты содержания железа и почти не влияет на результаты определения бора, меди, марганца или цинка.
Подготовка образцов водных растений для анализа содержания минеральных элементов в тканях растений
В некоторых случаях рекомендуют протирать листья влажной тканью, что особенно эффективно для гладких листьев. Для листьев, имеют опушение при отмывания используют раствор 0,5-1%-го мягкого детергента с последующим ополаскиванием дистиллированной водой.
Если анализ проводят не сразу, образцы растительного материала высушивают после фиксации их паром или высокой температурой. В последнем случае собранные ткани размещают в чашках или коробках из прочного бумаги в термостате при температуре 105о С на 15-20 минут, а затем подсушивают при более низкой температуре (60-80о С), так как высушивания при 100 ° С может привести к искажению действительной массы ткани за счет летучих свойств части органических соединений.
После высушивания ткани измельчают. Способ измельчения сухой ткани также выбирают в зависимости от задачи исследований. Так, механические измельчители с металлическими частями могут загрязнять образцы железом и медью, поэтому при определении этих элементов следует пользоваться пластмассовыми или стальными измельчителями.
Для получения гомогенатов из крупных навесок свежих растительных тканей можно использовать лабораторный измельчитель ЛИ -1. Небольшие навески растирают в фарфоровых ступках, однако и в этом случае гомогенат может быть загрязнен некоторыми элементами, которые присутствуют в глазури ступки и пестика. Лучше в этих случаях использовать ступки с органического стекла или тефлона. При точных анализах (особенно при определении железа) растения лучше растирать в агатовых ступках.
Следует, также, учитывать и контролировать размер гомогенизированных частиц. Измельчение должно быть равномерным, а образцы растительных проб хорошо перемешанными. Так, например, установлено, что крупные частицы ткани содержат гораздо больше цинка, чем мелкие.
Образцы после высушивания остаются гигроскопическими, поэтому для их хранения нужны герметично закрытые контейнеры. Во время долгого хранения лучше использовать эксикаторы, а также держать растительный материал в темноте при низкой температуре (около 0о С).
Определению содержания любого химического элемента в растении предшествует стадия разложения (дигестия) образца. В практике биохимического анализа используют в основном два метода – сухое и мокрое озоления. В обоих случаях обеспечивается минерализация всех элементов, т.е. переход их в форму, растворимую в том или ином неорганическом растворителе.
Метод сухого озоления применяют для анализа содержания в растительном материале многих макро-и микроэлементов. Обычно сухое озоления растительных образцов проводят в электрической муфельной печи в фарфоровых, кварцевых или металлических тиглях (или чашках) при температуре 450-500о С.
Относительно низкая температура при сжигании и правильный выбор материала тигля позволяют избежать потерь вследствие образования плохо растворимых в соляной кислоте окислов элемента определяют.
Перед озолением навеску растительного образца мелко измельчают в гомогенизаторе или ступке и однородные пробы (после высушивания при 105о С) взвешивают вместе с тиглями на аналитических весах. Поскольку содержание различных микроэлементов в растительных тканях неодинаков, величина навески зависит от того, какой из микроэлементов будет определяться. Для определения отдельных элементов, как правило, принимают следующие количества сухого растительного материала, или соответствующие им количества свежего: для железа – 50-100 мг; меди – 200-500 мг; цинка – 50-200 мг; молибдена – 1-3 г; бора – 25-700 мг.
Перед тем как поместить материал в муфельную печь, его обугливают под инфракрасным облучателем. Если для анализа используют сырой материал, его обугливают с помощью этилового спирта (ректификата), который поджигают, добавляя небольшими порциями (0,5 – 1 мл) непосредственно в тигле, пока его содержимое не превратится в однородную черную массу. Для полного озоления тигель выдерживают в муфеле течение 4-6 часов.
Значительную роль во время сухого озоления играет степень уплотнения материала, поэтому важно выбирать тигель соответствующего размера. Навеска должна быть насыпана на дно рыхлым слоем, чтобы обеспечить доступ кислорода к тканям что озоляють. Тигли ставят в холодный муфель, затем закрывают дверцы, включают муфель и постепенно нагревают. После завершения обугливание, дверцы лучше открыть (хотя бы ненадолго, чтобы увеличить количество воздуха).
Сжигание можно ускорить, добавляя к тигля с обугленным материалом вещество, окисляет остатки органики, например концентрированную азотную кислоту (1-2 мл кислоты наливают в тигель, подсушивают на плитке под вытяжкой), после чего тигель еще на час помещают в муфель. Для окисления органических веществ используют также 30% Н2О2 (1-2 мл перекиси водорода добавляют в тигель и выпаривают досуха на водяной бане).
После сжигания зола должна иметь равномерное серое (иногда буроватая) окраски, без черных вкраплений, не следует, также, допускать спекания.
После охлаждения до золы медленно приливают 5-20 мл 6 н НСl и растворяют неорганические соли при нагревании на кипящей водяной бане в течение 30 минут. Раствор в тигле, накрытым временным стеклом, несколько раз осторожно перемешивают. Затем содержимое тигля переносят в центрифужные пробирки и после центрифугирования (1000-1500 g) чистый раствор деканують в стеклянную мерную колбу с притертой пробкой.
Солянокислого вытяжку или непосредственно используют для определения минеральных элементов (бора, молибдена, меди, цинка, марганца), или разводят в 5-10 раз водой (при определении фосфора, калия, кальция, магния и железа).
Вместо центрифугирования раствор можно профильтровать через фильтр Нуча (№ 4), или крепкий бумажный беззольный фильтр. В этом случае фильтрат количественно переносят в мерную колбу нужного объема (25-50 мл) и уже разведенный раствор, непосредственно, используют для анализа.
Для растворения золы вместо разбавленной HCl иногда используют концентрированную HCl (1-2 мл). Полученный раствор после добавления к нему 5-10 мл воды фильтруют в мерную колбу (25 -50 мл).
Количественное переноса вытяжки достигается многократным смыванием тигля и фильтра небольшими порциями воды. После доведения раствора в мерной колбе водой до метки его тщательно перемешивают. Такой раствор готов для определения содержания из исходной пробы многих минеральных элементов различными химическими и физико-химическими методами.
Мокрое озоление предусматривает окисления растительного материала смесью кислот. Мокрое озоление – процесс более быстрый, чем сухое озоления, однако связан с постоянным наблюдением за ходом дигестия. Как сильные окислюивачи используют концентрированные кислоты: серную, соляную, азотную и др..
Обычно мокрое озоление проводят в колбах Кьельдаля с помощью концентрированной серной кислоты из расчета 1-2 мл на 1 г навески и азотной кислоты с плотностью 1,4 (1-2 мл на 1 мл серной кислоты). Содержание нагревают, осторожно встряхивая, чтобы не допустить образования пены и оставляют стоять на специальных плитках до прекращения выделения паров азотной кислоты. Плитка не должна быть слишком горячей, поскольку азотная кислота быстро разлагается и летит, НЕ успел окислить органические соединения. После полного окисления органики жидкость становится бесцветной. Если окисление не полное – в жидкости имеются твердые включения или она имеет окраску – в охлажденную колбу снова добавляют азотной кислоты и нагревают до полного удаления бурых паров.
После полного озоления растительного материала колбы охлаждают воздухом или водой, переносят количественно их содержание в мерную колбу на 50 или 100 мл, в зависимости от содержания элемента определяющие в навеске и выбранного метода анализа, и используют для определения элементов.
Параллельно с опытными пробирками ставят контроль на реактивы, чтобы предотвратить неучтенных количеств анализируемых элементов с кислот, которые могут быть загрязненными. В контрольные (без навески растений) колбы Кьельдаля добавляют те же количества реактивов, и в исследовательские с образцами растений и подвергают их тем самым процедурам, и опытные колбы.
Если в растворе осталось много силикатов, которые образуют белый осадок на дне колбы, его фильтруют через бумажный беззольный фильтр. Фильтр с осадком помещают в платиновый тигель, высушивают и обугливают в муфеле или на плитке. Обугленную массу смачивают несколькими каплями воды, добавляют каплю серной кислоты и несколько мл плавиковой кислоты и нагревают на плитке под вытяжкой до почти полного выпаривания жидкости. Золу растворяют в соляной кислоте и соединяют с выходным фильтратом.
Цель работы – ознакомиться с методами подготовки и анализа растительных тканей на содержание минеральных элементов, провести сухое и мокрое озоления водных растений.
Материалы и оборудование: водные растения; аналитические весы, муфель, термостат, электроплитка, водяная баня, центрифуга, эксикатор, колбы Кьельдаля, ступки, фарфоровые или кварцевые тигли, мерные колбы на 25, 50 или 100 мл с притертыми пробками; этиловый спирт, концентрированные азотная, серная и соляная кислоты, Н2О2.
Ход работы. Сухое озоления растительного материала. Навеску сухого растительного материала зжигають в тиглях, желательно кварцевых или фарфоровых неглазированных. Сжигание проводят в муфель при температуре 450-500о С. сжигают, пока в золе не останется черных включений. После сжигания навески содержание тиглей переносят в мерных колб.
Золу смачивают, добавляют по стенкам чашки 2 мл конц. НСl (если есть значительный объем кремниевой золы – 3-4 мл) и 0,3-0,4 мл (6-8 капель) 30% Н2О2. При слабом нагревании выпаривают досуха. Досуха еще раз добавляют 1,5 – 2,0 мл конц. НСl, 2-3 капли Н2О2 и снова выпаривают досуха.
Сухой остаток растворяют добавив 1,5 мл НСl и 10 мл горячей дистиллированной воды, подкисленной НСl (1:100). После окончательного фильтрования первой порции раствора золы, чашку, а затем и фильтр 2-3 раза снова промывают горячей водой с промывалки. Каждую порцию промывают отдельно. Раствор доводят до метки водой, подкисленной НСl. Для контроля в чашке выпаривают такие же количества кислот и Н2О2, которые брали для анализа.
Мокрое озоления растительного материала. Навеску сухого растительного материала погружают в колбы Кьельдаля и добавляют конц. серной кислоты из расчета 1-2 мл на 1 г навески и азотной кислоты с плотностью 1,4 (1-2 мл на 1 мл серной кислоты). Содержание нагревают, осторожно встряхивая, чтобы не допустить образования пены и оставляют стоять на специальных плитках (не очень горячих) до прекращения выделения паров азотной кислоты. После полного окисления органики жидкость становится бесцветной. Если жидкость содержит твердые включения или она имеет окраску – в охлажденную колбу снова добавляют азотной кислоты и нагревают до полного удаления бурых паров.
После полного озоления растительного материала колбы охлаждают воздухом или водой, переносят количественно их содержание в мерную колбу на 50 или 100 мл, в зависимости от содержания элемента определяющие в навеске и выбранного метода анализа, и используют для определения элементов.
Параллельно с опытными пробирками ставят контроль на реактивы, чтобы предотвратить неучтенных количеств анализируемых элементов с кислот, которые могут быть загрязненными. В контрольную колбу (без навески растений) добавляют такие же количества реактивов, и в исследовательские с образцами растений и подвергают их тем самым процедурам, и опытные колбы.
Полученные растворы анализируют на атомно-адсорбционном спектрофотометре. Делают выводы.
(No Ratings Yet)
Загрузка...