استخراج سانست یلو
فصل اول
مقدمه و تئوری

1. 1. مقدمه­ای بر جداسازی و استخراج

استحصال یک گونه­ شیمیایی از نمونه­های طبیعی یا آزمایشگاهی به منظور آنالیز یا کاربرد داروئی، خوراکی و صنعتی آن مستلزم حذف سایر گونه­ های شیمیائی همراه در داخل نمونه است. به بیان دیگر همواره لازم است که گونه­ شیمیایی مورد نیاز خالص­سازی شده سپس برای اهداف نامبرده مورد استفاده قرار گیرد. کلیه­ اعمال و فرایندهای فیزیکی یا شیمیایی که در این راستا به­کار می­روند،­ به­­نام روش­های جداسازی نامیده می­شوند. جداسازی فر­آیندی است که در آن یک مخلو­­­­­­­­­­­­­­ط به حداقل دو جز تفکیک می­ شود. هدف اصلی این فرایند افزایش نسبت یک یا چند جز نسبت به دیگر اجزا تشکیل­دهنده مخلوط می­باشد. از نظر علمی روشی برای اندازه ­گیری اجزا اصلی یک مخلوط با ارزش است که بتواند دو جز را به طور کامل جداسازی کند [۴۹].

امروزه جداسازی به یک روش مناسب برای پیش­تغلیظ گونه­ ها در مقادیر کم و کاهش تداخل گونه­ های مزاحم در اندازه ­گیری گونه مورد نظر تبدیل شده است. دو روش کلی برای حذف گونه ­هایی که در اندازه ­گیری­های تجزیه­ای تداخل می­ کنند وجود دارد. اولین روش شامل تغییر سیستم جهت جدا­کردن مزاحمت­های موجود و پیش­گیری از شرکت آن­ها در مرحله اندازه ­گیری است؛ بدیهی است که این تغییر نباید بر گونه ­ای که تعیین می­ شود موثر باشد. جدا­کردن غالباً از طریق افزایش یک عامل کمپلکس­ساز که با گونه مزاحم به طور گزینشی واکنش می­دهد، صورت می­گیرد. دومین روش شامل جداسازی فیزیکی جز مورد نظر از نمونه است که این عمل از طریق جداسازی به وسیله رسوب­گیری، جداسازی از طریق کنترل قدرت اسیدی و جداسازی به وسیله رسوب دادن الکترولیتی انجام می­ شود [۵۰ و۵۱] .
در تمام روش­های جداسازی اجزا سازنده مخلوط، بین دو فاز توزیع می­شوند که این دو فاز را می­توان به روش مکانیکی از یکدیگر جدا کرد. هر چند دستگاه­های پیشرفته زیادی برای اندازه ­گیری غلظت گونه­ ها در نمونه­های طبیعی وجود دارد، اما به علت پایین بودن غلظت اکثر گونه­ ها و وجود بافت­^[۱۱]های شیمیایی پیچیده، اندازه ­گیری مستقیم آنها یا غیر­ممکن و یا همراه با­خطا می­باشد. لذا مراحل پیش­آماده سازی^[۱۲]و پیش­تغلیظ^[۱۳]از مهم­ترین مراحل یک تجزیه شیمیایی می­باشند [۵۱].

1. 1. مرحله آماده ­سازی نمونه

به­طورکلی، یک روش تجزیه­ای شامل فرایند­هایی از­ قبیل نمونه­برداری (جمع­آوری نمونه)، آماده ­سازی نمونه (جداسازی‌از ماتریس،­ تغلیظ ودرمواقع ضروری مشتق­سازی)، آشکارسازی و آنالیز داده ­ها است. آماده ­سازی نمونه یک مرحله مهم و موثر بر نتایج تجزیه­ای می­باشد و هم­چنین می ­تواند مرحله تعیین­کننده در زمان و هزینه اندازه ­گیری نمونه­ها باشد [۵۲]. مرحله آماده ­سازی نمونه در یک فرایند تجزیه­ای معمولا، شامل یک روش استخراجی است که در نتیجه آن اجزای مورد نظر از بافت نمونه جداسازی و پیش­تغلیظ می­ شود. یک روش آماده ­سازی ایده­آل باید از ویژ­گی­هایی چون سرعت بالا،­­­­ عملکردآسان، تکرارپذیری خوب، بازده مطلوب، قیمت مناسب، بدون ضایعات و داشتن حداقل فاضلاب­های سمی و خطرناک برخوردار باشد [۵۳].
متداول­ترین روش­های پیش­آماده ­سازی نمونه برای استخراج و پیش­تغلیظ گونه­ ها، روش­های استخراج مایع-مایع^[۱۴] و استخراج فاز جامد^[۱۵] می­باشند [۵۴].
۱-۲-۲-۱ - استخراج مایع-مایع
استخراج مایع-مایع یا استخراج با حلال یکی از قدیمی­ترین و پرکاربردترین روش­های جداسازی می­باشد که به طور گسترده‌ای به عنوان یک تکنیک برای جداسازی و پیش­تغلیظ آنالیت در نمونه‌های آبی برای ترکیبات آلی و معدنی استفاده می‌شود و به طور خلاصه استخراج یک یا چند گونه از یک فاز مایع به فاز مایع دیگر است و مستلزم این می­باشد که دو فاز مایع به طور کامل غیرقابل امتزاج باشند و جداسازی اجزاء بر پایه حلالیت نسبی آن­ها در دو مایع غیرقابل امتزاج مثل آب و حلال آلی صورت می­گیرد. این فرایند جداسازی به وفور در صنایع مختلف استفاده می­ شود به ویژه در مواردی که جداسازی با تقطیر امکان پذیر نباشد. متداول­ترین نوع استخراج مایع-مایع، استخراج از یک محلول آبی (یا یک حلال کاملا قطبی) به یک حلال با قطبیت کم (به عنوان استخراج کننده) می­باشد. سرعتی که گونه از یک حلال به حلال دیگر منتقل می­ شود به عوامل مختلفی از جمله سطح تماس بین دو مایع امتزاج­ناپذیر بستگی دارد [۵۵ و ۵۶].
۱-۱-۲-۲-۱ - معایب استخراج مایع-مایع کلاسیک
از معایب این روش، طولانی بودن زمان استخراج و مصرف مقادیر زیادی حلال است که مستلزم مراحل اضافی و صرف هزینه و وقت برای بازیافت حلال و تغلیظ عصاره می­باشد که باعث آسیب به محیط زیست می­گردد. هم­چنین باید از حرارت استفاده گردد که منجر به تجزیه گرمایی برخی ترکیبات می­گردد [۵۷].
۱-۲-۲-۲- استخراج با فاز جامد
این روش برای اولین بار در سال ۱۹۵۰ برای آنالیز آنالیت­های آلی موجود در آب انجام شد که در این روش از کربن­ها به عنوان جاذب و از حلال­های آلی به عنوان فاز شویشی­ استفاده شد. مکانیسم استخراج با فاز جامد همانند استخراج مایع- مایع می­باشد. استفاده­ی ستون­های تجارتی استخراج با فاز جامد در سال ۱۹۷۰ معرفی شد. از آن زمان این روش به سرعت رشد کرده و به طور موفقیت­­آمیزی از فازهای سیلیکاژل پیوندی نیز به عنوان جاذب استفاده شده است. این روش یکی از محبوب­ترین روش­های پیش­تغلیظ نمونه می­باشد [۵۵].
۱-۲-۲-۲-۱- دلایل جایگزینی استخراج با فاز جامد با استخراج مایع- مایع
۱- نیاز به مقدار زیاد حلال آلی را حذف می­ کند.
۲-در این روش برای انتقال آنالیت یک کارتریج کوچک نیاز است در حالی که استخراج مایع- مایع به بطری­‌های شیشه‌ای زیاد آزمایشگاهی نیاز دارد.
۳-استفاده از این روش آسان است و با بهره گرفتن از یک کارتریج تنها انجام می‌شود.
۴-ذرات چربی در آب تشکیل شده در استخراج مایع- مایع برای نمونه‌های بیولوژیکی و آب فاضلاب مشکل­ساز می‌باشد.
۵-کم کردن مقدار حلال­های آلی برای استخراج کامل ضروری می‌باشد و خطر کم­­ کردن حلال وجود ندارد.
۶-کارتریج مورد استفاده در این روش نسبتاً ارزان است و حدوداً‌۱۰-۵ برابر پایین‌تر از قیمت مربوط به استخراج مایع-مایع می‌باشد و همچنین این کارتریج­ها می‌توانند بازیابی شده و برای آزمایش­های دیگر استفاده شوند.
۷-کارتریج ساخته شده از جنس پلی­پروپیلن می‌باشد، بنابراین آلودگی که رخ می‌دهد بسیار ناچیزتر از ظروف شیشه‌ای می‌باشد.
۸-انعطاف­پذیری استخراج با­ فاز جامد بیشتر از استخراج مایع- مایع می‌باشد. حلال‌های قابل دسترس برای این روش زیاد است، اما برای استخراج مایع- مایع محدود و حلال‌های به شدت آبدوست نیاز می­باشد. به علاوه گستره‌ی انتخابی بودن حلال‌های مورد استفاده در استخراج فاز جامد بهترین نوع انتخابی بودن را برای این روش فراهم می کند [۵۵].