Kremmer Tibor, Torkos Kornél

Elválasztástechnikai módszerek elmélete és gyakorlata


A kromatográfia története és fejlődése

Az anyag vizsgálatával foglalkozó tudományok történetében a kromatográfia felfedezése és bevezetése jelentőségében a súlyméréshez (Lavoisier, 1772), vagy a színképek (Bunsen és Kirchhoff, 1859) felismeréséhez hasonlítható. Napjainkig azonban a kromatográfiának több mint két évezredes fejlődéstörténete van. Az adszorpciós és ioncserélő kromatográfiára emlékeztető elválasztástechnikák alkalmazásának első jelei már az ókorban megfigyelhetők. Arisztotelész (i.e. 330) részletesen leírja a keserű, sós (tenger)víz ihatóvá tételét agyagásványon (Terra Sigillata) történő átszűréssel. Idősebb Plinius G. (i. sz. 23–79) kora tudományos ismereteit összefoglaló „Historia naturalis” című művében színreakciót ismertet a textilfestékek hamisítására alkalmazott vassók kimutatására fakéreg- vagy papiruszrétegen. Az ókor és középkor évszázadaiban a kézműves és háziipari szakmák, gyógyszerészet stb. a kromatográfiára emlékeztető műveletek változatos formáit (perkolálás, szűrés, derítés aktív szénen, „földeken”) használta. Az ismeretek alkalmazása azonban nem terjedt túl a tapasztalat és az empirikus megfigyelések szintjén. A természettudományok fejlődése és az iparosodás jelentős mértékben elősegítette az elméleti alapok megismerését. A papírkromatográfia kezdetleges formájában feltehetően már a 19. század közepén a minőségi analízis módszerei közé tartozott. Runge (1850) színezékeket és pigmenteket („cseppanalízis”), később Goppelschroeder (1861) különböző anyagokat választott el szűrőpapíron („capillary analysis”). A következő évtizedek során kialakult a szűrőpapír alkalmazásának kapilláris erőhatáson (felszálló), illetőleg a gravitációs kényszeráramláson alapuló (leszálló) vertikális technikája, amely később papírkromatográfia néven hosszú ideig a természetes vegyületek elválasztásának egyetlen lehetőségét jelentette. A rétegkromatográfia ötlete (Izmailov és Schraiber 1938) minden valószínűség szerint a papírkromatográfiából alakult ki, miután praktikusabbnak bizonyult az elválasztás közegét (cellulózpor, szilikagél, alumínium-oxid stb.) egy formatartó, könnyen kezelhető lemezre (üveg, alumínium, műanyag) egyenletes, vékony rétegben felvinni. Közel fél évszázadon át a rétegkromatográfia volt a legnépszerűbb és szinte egyetlen módszer számos élettani és egyéb vegyület gyors és egyszerű minőségi vizsgálatára (Consden, Gordon, Martin 1944, Miller és Kirchner 1954, Stahl 1965). Továbbiakban a rétegkromatográfia adott lehetőséget a különböző álló fázisok és elválasztási mechanizmusok (adszorpció, ioncsere, gélek, fordított fázisok stb.) alkalmazásával az oszlopkromatográfia optimális körülményeinek (töltet, áramló fázis) megközelítésére. A századforduló táján már más (oszlop)kromatográfiás módszerek is kialakultak. Day (1897), majd Engler és Albrecht (1886–1901) különböző adszorbenseken (Fuller-föld) kőolajpárlatokat frakcionáltak. A kromatográfia elnevezése és gyakorlati alkalmazása Mihail Szemjonovics Cvet orosz botanikustól származik (1903), aki a levélzöld (chloroplastis) petroléterben oldott festékanyagait kalcium-karbonát porral töltött oszlopra vitte fel, és megfigyelte, hogy a keverék színes összetevői kötődésük erősségének sorrendjében, sávokban különülnek el. Módszerét a „kroma” (szín-színes) és „graphein” (írás-rajzolat) görög szavak összevonásából kromatográfiának, eredményét pedig kromatogramnak nevezte. Tapasztalatait 1903 és 1910 között több előadásban, cikkben és egy monográfiában is összefoglalta. Módszerét Palmer (1922) a karotinoidok és rokon pigmentek vizsgálatában sikerrel alkalmazta, és eredményei több cikkben és monográfiájában is megjelentek. Az adszorpciós oszlopkromatográfiát végül is a karotinoidok területén végzett vizsgálataikkal Lederer, Kuhn és Winterstein (1931-től), valamint a magyar Zechmeister és Cholnoky (1937–1941) vezették be a laboratóriumi gyakorlatba. A 20. század elejétől kezdve a kromatográfiás és általában a különböző elválasztástechnikai módszerek rohamos fejlődésnek indultak. Ennek a napjainkig tartó folyamatnak első fázisát a klasszikus folyadékkromatográfia különböző technikáinak (adszorpciós, megoszlási, ioncserélő, gél) megjelenése és alkalmazási területeik kiszélesedése képezte. A század közepén a gázkromatográfia felfedezése (James és Martin, 1952, Nobel-díj), az elválasztástudományok történetének jelentős fordulópontja volt. Széles körű elterjedéséhez a különböző (gáz–szilárd, gáz–folyadék, kapilláris) technikák kifejlesztése és az elméleti alapok tisztázása (van Deemter és mtsai, 1956, Giddings 1958–1965), valamint az ipari háttér érdekeltsége is nagymértékben hozzájárult. A 60-as években a folyadékkromatográfia műszeres analitikai eszközeinek és az oszloptöltetek fejlesztésének eredményeként kialakult a nagy hatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC, Horváth és mtsai, 1966, Huber, 1967–1969, Snyder, 1967, Kirkland, 1969), amely tág lehetőségeivel és rendkívül széles alkalmazási területeivel a kromatográfia módszereit és gyakorlatát teljesen új alapokra helyezte. A kromatográfia nevezéktanát az IUPAC hozta közös nevezőre (Pure & Appl. Chem. 1993. 65(4): 819–872.) Az egyes kromatográfiás módszerek fejlődésének fontosabb fordulópontjait és szakmai összefüggéseit az ide vonatkozó fejezetek ismertetik.

Elválasztástechnikai módszerek elmélete és gyakorlata

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2017

ISBN: 978 963 454 109 7

Az elválasztási műveletek kezdetleges vagy kifinomult formái (fajtázás, szitálás, szűrés stb.) ősidők óta az alapvető emberi tevékenységek közé tartoznak. Fejlődésük az ókortól kezdve a középkori alkimistákon keresztül az újkor és az ipari forradalom eredményein át a modern tudományos és technikai eljárásokig az emberiség kultúrtörténetének jelentős részét képezi. Általában megállapítható, hogy a különböző elválasztástechnikák tapasztalati úton, az anyagi világ jelenségeinek és törvényszerűségeinek megismerésével szoros kölcsönhatásban, annak részeként és igényeként alakultak ki.

Könyvünk az egyetemi tananyagot kiegészítve az elméleti alapok tárgyalásán túlmenően az elválasztástechnika modern módszereiről (mintaelőkészítés, kromatográfia, elektroforézis és ultracentrifugálás) és fontosabb alkalmazási területeiről kíván áttekintést adni. Az egyes fejezetekben bemutatott gyakorlati példák a (bio)analitikában, a biológiai és biokémiai kutatásokban, laboratóriumi diagnosztikában dolgozó szakemberek széles körének érdeklődését figyelembe véve főleg a biotechnológia, az élettan és a kórélettan szempontjából fontos alkalmazási területeken és vegyületcsoportokon (enzimek, fehérjék, gliko- és lipoproteinek, mono- és oligoszacharidok, nukleozidok, nukleotidok stb.) kívánják bemutatni a korszerű elválasztástechnikai módszerek széles spektrumát és alkalmazhatóságát.

Hivatkozás: https://mersz.hu/kremmer-torkos-elvalasztastechnikai-modszerek-elmelete-es-gyakorlata//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave