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Fresenius Z Anal Chem (1983) 314:114-118 Fresenius Zeitschrift ffir 9 Springer-Verlag1983 Chemisch-gebundene Phasen zur Abtrennung organisch-komplexierter Elementspuren am Beispiel verschiedener Getr~inke G. Weber und G. Schwedt Universitfit G6ttingen, Anorganisch-ChemischesInstitut, Tammannstr.4, D-3400 G6ttingen, Bundesrepublik Deutschland ChemicaUy-Bound Phases for the Separation of Organic Complexes of Metal Traces in Different Beverages Summary. Applications of chemically-bound phases (RP-8, RP-18, Nitrilo, Phenyl, Diol on silicagel) to the separation of organic complexes of traces (element species) of Fe, Zn, Cu, Ni and Co [in the range of 20 ppb (Co in tea) to 15 ppm (Zn in coffee)] in various beverages are presented. The determi- nation of these elements is carried out by differential pulse polarography. Besides comparison of the different bound phases (including comparison with ethyl-acetate-extractions) also information about the speciation of the metals de- termined - e.g. corresponding to concentration - is ob- tained and discussed. Zusammenfassung. Es werden Anwendungen yon chemisch- gebundenen Phasen (RP-8, RP-18, Nitrilo, Phenyl, Diol an Kieselgel) zur Abtrennung von organisch-komplexierten Ele- mentspuren (Elementspezies) in Kaffee, Tee und Rotwein vorgestellt. Die Bestimmung der Elemente Fe, Zn, Cu, Ni und Co Jim Konzentrationsbereich von 20 ppb (Co in Tee) bis zu 15ppm (Zn in Kaffee)] erfolgt mit der Differential-Puls- Polarographie. Neben dem Vergleich verschiedener gebunde- net Phasen untereinander und mit Essigs/iureethylester-Ex- traktionen werden erste Folgerungen aus den erhaltenen Daten in bezug auf die Komplexierung der untersuchten Metalle dutch organische Stoffe - z.B. in Abhfingigkeit von der Konzentration der Metalle - vorgestellt und diskutiert. Einleitung In der Analytik yon Elementspuren wird die Notwendigkeit der Differenzierung zwischen verschiedenen komplexierten Spezies und freien Ionen immer mehr erkannt, da diese Bindungsformen das chemische und biologische Verhalten der entsprechenden Elemente bestimmen. Nachdem z.B. in Tee ca. 50 % des Nickels als stark komplexiert festgestellt wurden [9], soll die Untersuchung dieser organisch-gebunde- nen Etemente als notwendiger Schritt zur Beurteilung der Elementgehalte in Lebensmitteln weitergeffihrt werden. Zur genaueren Untersuchung organisch-komplexierter Elementspuren ist eine Vorisolierung der entsprechenden Komplexe - m6glichst verbunden mit einer Anreicherung - nStig. Das klassische Adsorbens hierfiir stellt die Aktivkohle dar, die seit langem erfolgreich zur Abtrennung organischer Offprint requests to: G. Schwedt Stoffe aus wfiBrigen Systemen eingesetzt wird [1]. Ffir speziel- lere Probleme werden auch Materialien wie XAD-Harze [5, 7], Polyurethanschaum [3] u.a. eingesetzt. Bei diesen Materialien ist aber die Reinigung ffir Analysen im Spurenbe- reich sehr aufwendig. Den anderen klassischen Weg zur Abtrennung organischer Stoffe aus wfil3rigen Systemen bildet die Flfissig-flfissig-Extraktion. Abgesehen von technischen Problemen (Emulsionsbildung u. a.) werden hier relativ grol3e LSsungsmittelvolumina gebraucht, was zu erhShten Blind- werten ftihrt; auch ist der Zeitbedarf meist relativ grog. Zur einfachen Abtrennung organischer Stoffe aus Wasser werden neuerdings h~iufiger RP-Materialien eingesetzt (z. B. silanisierte Glaskugeln [2]). Dabei treten kaum Blindwertpro- bleme auf und der Zeitbedarf ist gering. Solche Materialien sind mittlerweile auch an Kieselgel gebunden und in geeigne- ter Korngr6Be kommerzieU erh/iltlich, wodurch die lang- wierige Herstellung entfS.11t. Da sich an Kieselgel nicht nur n-Alkylketten, sondern auch andere organische Reste binden lassen, ergeben sich MSglichkeiten zur gezielten Abtrennung bestimmter Stoffgruppen aus komplexen L6sungen. Im folgenden werden Ergebnisse der Abtrennung orga- nisch-komplexierter Elementspuren aus verschiedenen wfil3ri- gen Getrfinken mittels chemisch-gebundener Phasen vorge- stellt und in bezug auf mSgliche Aussagen fiber Elementbin- dungsformen (Elementspezies) diskutiert. Experimenteller Teil a) Geriite Metrohm Polarecord 626 mit Polarographiestand E505, ,,Baker"-10 Extraktions-System mit verschiedenen S~iulen, Flfissig-flfissig-Extraktor, Sandbad (ffir Aufschlfisse), Destil- lationsapparatur ffir Wasserdampfdestillationen. b) Chemikalien ,,Baker"-Trenns~iulen (Octadecyl, Octyl, Cyano, Phenyl, Diol); Methanol, Essigsfiureethylester, HNOa (65 %), 5-Sul- fosalicyls/iure, Phosphors/iure, Ammoniak (25 %), Dimethyl- glyoxim (Diacetyldioxim), EDTA (Titriplex III-LSsung 0,2mol/1) - alle Chemikalien Reinheitsgrad p.a. c) Arbeitsvorschriften i. Potarographie der Elemente Fe, Zn, Cu, Ni und Co. 20 ml tier schwach sauren, wfil3rigen Probe (nach Aufschlul3 mit HNO3 in bidest. Wasser gel6st) werden nacheinander mit 0,2ml PhosphorsS.ure, 2ml 0,4mol/l SulfosalicylsS.urelSsung und 0016-1152/83/0314/0114/$01.00

Chemisch-gebundene Phasen zur Abtrennung organisch-komplexierter Elementspuren am Beispiel verschiedener Getränke

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Fresenius Z Anal Chem (1983) 314:114-118 Fresenius Zeitschrift ffir

�9 Springer-Verlag 1983

Chemisch-gebundene Phasen zur Abtrennung organisch-komplexierter Elementspuren am Beispiel verschiedener Getr~inke

G. Weber und G. Schwedt

Universitfit G6ttingen, Anorganisch-Chemisches Institut, Tammannstr. 4, D-3400 G6ttingen, Bundesrepublik Deutschland

ChemicaUy-Bound Phases for the Separation of Organic Complexes of Metal Traces in Different Beverages

Summary. Applications of chemically-bound phases (RP-8, RP-18, Nitrilo, Phenyl, Diol on silicagel) to the separation of organic complexes of traces (element species) of Fe, Zn, Cu, Ni and Co [in the range of 20 ppb (Co in tea) to 15 ppm (Zn in coffee)] in various beverages are presented. The determi- nation of these elements is carried out by differential pulse polarography. Besides comparison of the different bound phases (including comparison with ethyl-acetate-extractions) also information about the speciation of the metals de- termined - e.g. corresponding to concentration - is ob- tained and discussed.

Zusammenfassung. Es werden Anwendungen yon chemisch- gebundenen Phasen (RP-8, RP-18, Nitrilo, Phenyl, Diol an Kieselgel) zur Abtrennung von organisch-komplexierten Ele- mentspuren (Elementspezies) in Kaffee, Tee und Rotwein vorgestellt. Die Bestimmung der Elemente Fe, Zn, Cu, Ni und Co Jim Konzentrationsbereich von 20 ppb (Co in Tee) bis zu 15ppm (Zn in Kaffee)] erfolgt mit der Differential-Puls- Polarographie. Neben dem Vergleich verschiedener gebunde- net Phasen untereinander und mit Essigs/iureethylester-Ex- traktionen werden erste Folgerungen aus den erhaltenen Daten in bezug auf die Komplexierung der untersuchten Metalle dutch organische Stoffe - z.B. in Abhfingigkeit von der Konzentration der Metalle - vorgestellt und diskutiert.

Einleitung

In der Analytik yon Elementspuren wird die Notwendigkeit der Differenzierung zwischen verschiedenen komplexierten Spezies und freien Ionen immer mehr erkannt, da diese Bindungsformen das chemische und biologische Verhalten der entsprechenden Elemente bestimmen. Nachdem z.B. in Tee ca. 50 % des Nickels als stark komplexiert festgestellt wurden [9], soll die Untersuchung dieser organisch-gebunde- nen Etemente als notwendiger Schritt zur Beurteilung der Elementgehalte in Lebensmitteln weitergeffihrt werden.

Zur genaueren Untersuchung organisch-komplexierter Elementspuren ist eine Vorisolierung der entsprechenden Komplexe - m6glichst verbunden mit einer Anreicherung - nStig. Das klassische Adsorbens hierfiir stellt die Aktivkohle dar, die seit langem erfolgreich zur Abtrennung organischer

Offprint requests to: G. Schwedt

Stoffe aus wfiBrigen Systemen eingesetzt wird [1 ]. Ffir speziel- lere Probleme werden auch Materialien wie XAD-Harze [5, 7], Polyurethanschaum [3] u.a. eingesetzt. Bei diesen Materialien ist aber die Reinigung ffir Analysen im Spurenbe- reich sehr aufwendig. Den anderen klassischen Weg zur Abtrennung organischer Stoffe aus wfil3rigen Systemen bildet die Flfissig-flfissig-Extraktion. Abgesehen von technischen Problemen (Emulsionsbildung u. a.) werden hier relativ grol3e LSsungsmittelvolumina gebraucht, was zu erhShten Blind- werten ftihrt; auch ist der Zeitbedarf meist relativ grog.

Zur einfachen Abtrennung organischer Stoffe aus Wasser werden neuerdings h~iufiger RP-Materialien eingesetzt (z. B. silanisierte Glaskugeln [2]). Dabei treten kaum Blindwertpro- bleme auf und der Zeitbedarf ist gering. Solche Materialien sind mittlerweile auch an Kieselgel gebunden und in geeigne- ter Korngr6Be kommerzieU erh/iltlich, wodurch die lang- wierige Herstellung entfS.11t. Da sich an Kieselgel nicht nur n-Alkylketten, sondern auch andere organische Reste binden lassen, ergeben sich MSglichkeiten zur gezielten Abtrennung bestimmter Stoffgruppen aus komplexen L6sungen.

Im folgenden werden Ergebnisse der Abtrennung orga- nisch-komplexierter Elementspuren aus verschiedenen wfil3ri- gen Getrfinken mittels chemisch-gebundener Phasen vorge- stellt und in bezug auf mSgliche Aussagen fiber Elementbin- dungsformen (Elementspezies) diskutiert.

Experimenteller Teil

a) Geriite

Metrohm Polarecord 626 mit Polarographiestand E505, ,,Baker"-10 Extraktions-System mit verschiedenen S~iulen, Flfissig-flfissig-Extraktor, Sandbad (ffir Aufschlfisse), Destil- lationsapparatur ffir Wasserdampfdestillationen.

b) Chemikalien

,,Baker"-Trenns~iulen (Octadecyl, Octyl, Cyano, Phenyl, Diol); Methanol, Essigsfiureethylester, HNOa (65 %), 5-Sul- fosalicyls/iure, Phosphors/iure, Ammoniak (25 %), Dimethyl- glyoxim (Diacetyldioxim), EDTA (Titriplex III-LSsung 0,2mol/1) - alle Chemikalien Reinheitsgrad p.a.

c) Arbeitsvorschriften

i. Potarographie der Elemente Fe, Zn, Cu, Ni und Co. 20 ml tier schwach sauren, wfil3rigen Probe (nach Aufschlul3 mit HNO3 in bidest. Wasser gel6st) werden nacheinander mit 0,2ml PhosphorsS.ure, 2ml 0,4mol/l SulfosalicylsS.urelSsung und

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1 ml Ammoniak (25 %) versetzt. Die L6sung soil dann einen pH-Wert yon 9,5 haben. Nach 10 min Entlfiften mit Stickstoff wird das Differential-Puls-Polarogramm zwischen -0 ,08 und - 1,5 V aufgenommen. Zur Auswertung kleiner Ni- und Co-Mengen werden der L6sung 0,2ml einer 1%igen Di- acetyldioximl6sung in Methanol zugesetzt und die L6sung erneut polarographiert. Zur Auswertung des Cu empfiehlt sich der Zusatz yon 5 ml einer 0,2 tool/1 EDTA-L6sung und die Polarographie ab - 0,2 V.

Die Auswertung erfolgt nach der Standard-Additionsme- thode. (Zur genauen Lage der Elementpotentiale siehe Me- trohm-Application-Bulletin Nr. 114d.)

2. Extraktion der Proben mit ,,Baker"-Trennsiiulen. Zur Reinigung werden die S/iulen mit je 2ml Methanol und anschliegend mit ca. 10 ml bidest. Wasser gewaschen. Dann wird die wfiBrige Probe (zwischen 10 und 50ml, je nach Gesamtgehalt) auf die Sfiule gegeben und mittels Vakuum durch die Sfiule gesaugt. Die Elution erfolgt mit jeweils 3 ml Methanol. Zur Bestimmung der Elemente wird die methano- lische L6sung mit HNO3 aufgeschlossen und der Rfickstand in bidest. Wasser gel6st.

3. Essigsiiureethylester-Extraktion. 100 ml der w/iBrigen Pro- be werden im Extraktor mit ca. 100 ml Essigs/iureethylester 1 h kontinuierlich extrahiert. Danach wird das L6sungsmittel am Vakuum-Rotationsverdampfer abdestilliert, der Rfick- stand aufgeschlossen und die Metallmenge polarographisch bestimmt.

4. Wasserdampfdestillation. Eine geeignete Menge des Pro- benmaterials (z. B. eine Tasse Kaffee) wird mit einem Uber- schuB an Wasser destilliert, bis im Destillat keine nennens- werten Mengen an organischer Substanz mehr nachgewiesen werden k6nnen (Uberprfifung durch Messung der UV- Absorption). Das Destillat wird direkt tiber eine ,,Baker"- RP-18-TrennsS.ule gegeben und die abgetrennten organischen Stoffe werden mit 3 ml Methanol eluiert. AufschluB und Elementbestimmungen wie unter Punkt 2.

Ergebnisse und Diskussion

Die polarographisch bestimmten Gesamtgehalte der unter- suchten Getr~inke an Fe, Zn, Cu, Ni und Co (nur im Tee meBbare Menge) sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die angegebenen Mengen an Kaffee, Tee und Wein beziehen sich immer auf den AufguB bzw. das w/igrige Getrfink. Die erhaltenen Werte stimmen - soweit fiberhaupt vergleichbare Analysendaten vorliegen - gr6Benordnungsm~iBig mit Lite- raturwerten fiberein [8].

Betrachtet man die Summen aller 5 Metalle in gmol/kg, so ergibt sich, dab die Gesamtmenge der Metalle in der Reihen- folge Tee-Wein-Kaffee etwa um den Faktor 50 zunimmt (1 : 25 : 47). Es ist anzunehmen, daB diese Unterschiede sich auch in der Verteilung der Metallionen auswirken (Komplex- kapazitfiten, Gleichgewichtsverschiebungen usw.).

Nach der Arbeitsvorschrift 1. (siehe Experimenteller Teit) wurden in den 3Getrfinken die Metallspeziesmengen be- stimmt, die sich mit den verschiedenen chemisch-gebundenen Phasen abtrennen lassen. Als chemisch-gebundene Phasen wurden benutzt: Octadecyl (RP- 18), Octyl (RP-8), Phenyl (~) Nitrilo (CN) und Diol (jeweils an Kieselgel gebunden). Als Vergleich mit herk6mmlichen, bereits angewendeten Metho-

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Tabelle 1. Gesamtgehalte yon Elementspuren in Tee, Kaffee und Rotwein

Ele- Tee Kaffee Rotwein ment

ppb ~tmol/kg ppm gmol/kg ppm pmol/kg

Fe 160 2,8 3 54 8 143 Zn 70 t,0 15 230 0,6 9,2 Ni 26 0,4 0,015 0,2 0,05 0,8 Co 16 0,2 . . . . Cu 200 3,2 4,4 70 2,2 34,6

Summe 472 7,6 22,415 354,2 10,85 187,6

den [9], wurde eine Essigsfiureethylester-Extraktion herange- zogen, die schon zur Abtrennung organischer Komplexe des Ni aus den gleichen und ~ihnlichen Materialien mit Erfolg Verwendung fand. Die Ergebnisse ffir die 4 Elemente Fe, Zn, Cu und Ni (bei Co ist die Gesamtkonzentration fiir quantita- tive Analysen zu gering) sind in den Abb. 1 - 4 dargestellt. Zusfitzlich zu den angegebenen Werten zeigen die Abbildun- gen Werte ffir die Wasserdampfdestillation, die generell als Verfahren ffir die Abtrennung komplexierter Metallspuren kaum in Frage kommt. An den ermittelten Werten kann aber abgelesen werden, dab auch diese Methode besonders bei Ni und Zn beachtliche Anteile der Gesamtmenge erfaBt. Da nach Anwendung dieses Verfahrens geringste Mengen organischer Substanz in grogen Wasservolumina vorliegen, erweist sich die Abtrennung und Anreicherung z. B. mit RP-18-Sfiulen als notwendig und wegen ihrer Einfachheit anderen Methoden als fiberlegen. Beim Vergleich der Werte in den Abbildungen ist zu beachten, dab auf der Ordinate keine Absolutmengen, sondern Prozente der Gesamtkonzentrationen der Elemente aufgetragen sind, um das unterschiedliche Verhalten der einzelnen Elemente deutlich zu machen.

Vergleicht man die Verteilung der 4Elemente in den Abbildungen miteinander, so ffillt als erstes das Kupfer auf, das in allen drei Materialien eine etwa gleiche Verteilung der abgetrennten Mengen in bezug auf die Trennmethode ergibt. Das einzige Maximum liegt bei der Phenylsfiule, was beim Kaffee allerdings nicht mehr zu erkennen ist. Dies dfirfte an der Beeinflussung dutch andere Ionen liegen (s. u.). Man kann daraus schliegen, dab das Cu bevorzugt mit solchen Stoffen Komplexe bildet, die yon ihrer Struktur her gut an Phenyls/iu- len adsorbiert werden (Aromaten), und dab diese Stoffe in den drei Materialien jeweils in ausreichender Konzentration vorhanden sein mfissen, so dab sich die zweifellos vorhande- hen Unterschiede in der Stoffzusammensetzung der Materia- lien beim Cu nicht auswirken.

Unterschiede zeigen sich aber besonders deutlich beim Nickel, das im Kaffee ein ausgeprfigtes Maximum bei RP-8 besitzt, w~ihrend im Rotwein dagegen die CN-S/iule den gr6Bten Wert ergibt und im Tee die RP-18 und qS-Werte (abgesehen vom Essigs~iureethylester) relative Maxima bil- den. Nickel scheint also ein Element zu sein, das sehr stark auf die unterschiedlichen Inhaltsstoffe reagiert, also nicht (wie Cu) bevorzugt mit einem bestimmten Verbindungstyp rea- giert, der in allen Materialien gefunden wird, sondern auch besonders mit spezifischen Inhaltsstoffen Komplexe zu bilden vermag.

Die Elemente Eisen und Zink liegen in ihrem Verhalten zwischen den beiden beschriebenen Elementen. Die Maxima liegen - je nach Material etwas verschieden - zwischen RP- 8 und 4, was auf eine relativ geringe Spezifitfit schliegen lfiBt.

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_,oo

-50

/ WDD EE Diot RP-18 RP-8 ~9" CN

cu [

/L. WDD EE DioL RP-lg RP-8 ,,.(9" C N

100

-50

�9 , i -0 WDD EE Dio[ RP48 RP-8 ~ CN

N, 1 -x

wbD Di;t RP 8 RF;-8 C'N

100

~0

Abb. 1--4. Abtrennung organisch-gebundener Elementspezies durch Wasserdampfdestillation (WDD), Essigs/iureethylester-Extraktion (EE) und Adsorption an verschiedenen chemisch-gebundenen Phasen. �9 Tee, x Kaffee, �9 Rotwein

Tabelle2. Abtrennung yon Modellsubstanzen an chemisch-gebundenen Phasen und durch Essigsfiureethylester-Extraktion

Organische Substanz Trennverfahren

RP-18 RP-8 Phenyl Nitrilo Diol EE ~

Galluss/iure + + + - - �9 Kaffeesfiure O + + - - + Quercetin �9 �9 o o + �9 Riboflavin + + + - - + 2,3-Diaminonaphtbalin k k k k - k 2-Mercaptoethanol k k k k k - 1,2-Cyclohexandiol + + �9 - - �9

abtrennbare Verbindungen unpolare Stoffe wenig selektiv arom. Verb. st/irker z.B. wenig allgemein polare V e r b . Quercetin selektiv

a EssigsS, ureethylester-Extr aktion + Gut abtrennbar; - schlecht abtrennbar; �9 mittlerer Wert; krelativ konstanter Wert ftir verschiedene Trennverfahren

Andererseits bestehen besonders bei der Diols/iule signifikan- te Unterschiede zwischen den Materialien (z. B. Zn in Wein und Fe in Tee).

Aus allen diesen Werten 1/igt sich zunfichst erkennen, dab d i e Abtrennung mittels chemisch-gebundener Phasen er-

staunlich hohe Metallkonzentrationen erfaBt (ira Einzelfall bis zu 100 %, siehe Abb. 1 - Zn, Abb. 3 - Fe, Abb. 4 - Ni), was auch erste Riickschliisse auf vorliegende Bindungsfor- men zul/iBt. Ffir die Abtrennung gr6Berer Metallmengen unabhfingig vom Material scheinen besonders die RP-8-O- S/iulen geeignet, die nut eine gewisse Selektivit/it fiir aromati- sche Stoffe anzeigen, was mit den Ergebnissen tibereinstimmt, die die Wichtigkeit polyfunktioneller Aromaten ftir die Komplexierung von Metallen betonen [4, 6, 9].

Um einen Eindruck v o n d e r Selektivitiit der einzelnen S/iulen fiir bestimmte organische Stoffe oder Stoffgruppen zu erhalten, wurden die in Tabelle 2 aufgefiihrten Substanzen unter den gleichen Bedingungen wie die untersuchten Mate- rialien an den S~iulen abgetrennt und die Wiederfindung bei den verschiedenen Materialien verglichen. Die Substanzen wurden hauptsS, chlich unter dem Gesichtspunkt ausgew/ihlt, dab sie zur Komplexierung yon Metallionen in der Lage sind bzw. solches vermutet werden kann, oder da6 sie wichtige Strukturelemente der Inhaltsstoffe der untersuchten Getr/in- ke enthalten. Bei den in Tabelle 2 aufgefiihrten Ergebnissen handelt es sich aber nut um qualitative Analysen mit Ab- schfitzungen, die haupts/ichlich durch Fluorescenz- bzw. chemische Reaktion auf DC-Folien durchgefiihrt wurden;

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T abelle 3 Gesamtmengen dermit ver- schiedenen Trennverfahren abgetrennten Metalle (Summe aus Cu, Ni, Fe und Zn)

Trennverfahren

a Ohne Fe (nicht auswertbar) b Ohne Cu (nicht auswertbar)

Prozent der Gesamtmetallmenge Wasserdampfdestillation im Material

RP-18-S/iule RP-8-Sgule Phenyls~iule CN-g~iule Diol-S~iule Essigs~iureethylester-Extraktion

Tee Kaffee Rotwein

gmol/kg % ~lmol/kg % tamol/kg %

1,14 ~ 15,0 18,96 5,4 17,5 9,3 1,3" 17,1 19,8 5,6 28,0 14,9 5,32 70,0 14,82 4,2 55,16 29,4 1,28" 16,8 22,44 6,4 23,24 12,4 3,02 ~' 39,7 8,3 2,3 29,28 15,6 1,44 18,9 4,1 1,2 15,26 8,1 0,62 8,2 0,58 0,2 1,34 0,7

auch wurden wesentlich gr6gere Konzentrationen eingesetzt, als in den Getrfinken natiirlich vorkommen. So sind eindeuti- ge Aussagen bei Verbindungen, die mit fast allen Abtrenn- methoden wiedergefunden wurden (z. B. Diaminonaphthalin, Mercaptoethanol) nicht m6glich. Allerdings zeigen einige S/iulen eine gewisse Setektivitfit ffir bestimmte Verbindungen, die Rtickschliisse auf die hohen Werte einiger Metalle auf diesen SSulen zulassen (z. B. zeigt sich die Diolsgule relativ selektiv fiir Stoffe wie Quercetin). Solche Selektivit~iten sind besonders bei Diol und RP-18 (und bei der Wasserdampfde- stillation) zu erkennen, w/ihrend q~ und RP-8 (wie auch Essigs~iureethylester) eine Vielzahl verschiedener Substanzen abtrennen, aber dies nicht selektiv (mit Ausnahme einer Bevorzugung von Aromaten an ~b). Diese Ergebnisse sind auch verstfindlich, da sich Selektivitfit und eine hohe Gesamt- wiederfindung verschiedener Stoffe ausschliegen.

Da es sich bei den untersuchten Elementen um ,,Konkur- renten" bei der Komplexbildung mit organischen Molekiilen handelt, ist zu vermuten, dab das Verhalten der einzelnen Metalle (Abb. 1 - 4 ) nicht nut yon ihrer eigenen Konzentra- tion und dem Vorhandensein geeigneter Komplexbildner, sondern auch yon der Menge vorhandener anderer Metallio- nen abh/ingt. Deshalb ist in Tabelle 3 die Summe der Metalle in Mikromolen angegeben, die von einzelnen Trennverfahren abgetrennt werden kann. Obwohl beim Tee einige Werte nicht gut vergleichbar sind, da auch nach Aufschlug die Fe- bzw. Cu-Stufe des Polarogramms nicht immer exakt auswertbar war, lassen sich doch einige Schlugfolgerungen ziehen:

1. Je gr6ger die Gesamtkonzentration der untersuchten Elemente, desto kleiner ist die abtrennbare Menge (in Pro- zent): Wfihrend beim Tee mit der 4~-S~iule noch 70 % aller untersuchten Metalle abgetrennt werden konnten, sind es beim Rotwein nur noch 30 % und beim Kaffee weniger als 10 %. Das heigt, daB bei einem ,,OberschuB" an Metallionen diese nicht mehr vollst~ndig durch organische Stoffe komple- xiert werden, die dann abgetrennt werden k6nnen. Das Gleichgewicht Me (stark komplexiert)~---Me (schwach komplexiert) ~ Me. aq verschiebt sich nach rechts, es stehen keine ausreichenden Kapazit~iten zur Komplexierung mehr zur Verf/igung.

2. Je kleiner die Gesamtkonzentration an Elementen in einem Material, desto gr6ger fallen die Unterschiede zwi- schen den einzelnen Trennmethoden aus : Bei Tee 15 % an RP- 18 gegenfiber 70% an 4; bei Kaffee je ca. 5%. Diese Ergebnisse lassen zusammen mit der Aussage i. vermuten, daB bei einem Uberangebot an starken Komplexbildnern gegenfiber geringen Metallkonzentrationen je nach Bin-

dungsm6glichkeiten einige Komplexbildner metallspezifisch bevorzugt werden. Das wird besonders beim Tee deutlich, w/ihrend beim Kaffee dutch eine relativ hohe Metallkonzen- tration offensichtlich schon eine gewisse S/ittigung der Kom- plexbildner eingetreten ist, was zu einer Angleichung der Werte ffir die verschiedenen Abtrennarten ffihrt - die Werte ftir RP-18, RP-8, �9 und CN liegen alle um 5%. Innerhalb dieser Gleichgewichtskonzentration der Gesamtmetallmenge k6nnen nut noch Konkurrenzreaktionen der einzelnen Me- talle um bestimmte Komplexbildner eine RoUe spielen.

3. Vergleicht man die Reihenfolge abnehmender abge- trennter prozentualer Gesamtmetallmengen mit der Vertei- lung einzelner Metalle auf die Trennverfahren, so zeigt sich, dab z. B. beim Tee die Reihenfolge �9 > Diol > RP-18 = RP- 8 = CN > Wasserdampfdestillation mit der Verteilung des Fe weitgehend fibereinstimmt; das heigt, das Fe verh/ilt sich so, wie sich die Summe aller Metalle verh~ilt. Beim Kaffee entspricht die Verteilung etwa der des Zn und beim Rotwein der des Zn bzw. Cu. Da diese Ergebnisse nur bedingt durch Konzentrationseffekte zu erkl~iren sind, lassen sich daraus Vergleiche fiber die Selektivit/it der Metalle ftir bestimmte Komplexbildner herleiten; ein Metall, das selektiv eine Art von Komplexbildnern bevorzugt, wird am wenigsten mit der mittleren Verteilung der Gesamtmetallmenge iibereinstim- men. Interpretiert man die erhaltenen Ergebnisse in dieser Weise, so erh/ilt man eine Reihe N i - C u - F e - Z n , die die abfallende Selektivit/it der Metalle ffir bestimmte organische Stoffe anzeigt. Vergleicht man dieses Ergebnis mit dem aus den Abb. 1 - 4 gewonnenem Bild, so zeigt sich, daB diese Selektivit~it beim Cu mit einem bestimmten Gerfisttyp (aro- matisch) iibereinstimmt, w~ihrend sie beim Ni wohl eher auf einzelne Teilstrukturen (funktionelle Gruppen) zurtickzufiih- ten ist, die an verschiedenartigen Molekiilen auftreten k6n- hen,

FaBt man die Ergebnisse zusammen, so erkennt man, dab chemisch-gebundene Phasen neben dem Vorteil der schnellen und einfachen Handhabung und der Minimierung der Blind- werte zur Abtrennung einer relativ grof3en Menge an komple- xierten Metallionen beffihigt sind, wobei je naeh Element und untersuchtem Material Unterschiede in der Art der ben6tig- ten SS.ulenart bestehen. Bei Verwendung mehrerer chemisch- gebundener Phasen im Vergleich lassen sich auch erste Aussagen tiber die komplexen Zusammenh~inge zwischen Metallionen und organischer Matrix - vor allem in bezug auf Konzentrationseffekte - ableiten. Diese Aussagen bieten Anhaltspunkte bei der Untersuchung der Element-Bindungs- formen (Elementspezies) in den untersuchten Getrfinken.

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Wir danken der Fa. Baker Chemikalien, GroB-Gerau, die uns das Baker- 10 Extraktionssystem sowie eine groBe Anzahl yon Einmal-Trennsfiulen zur Verfiigung gestellt hat.

Literatur

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Lebensmitteln (Beiheft Nr. 13 zur Internat. Z. Vitamin- und Ern/ih- rungsforsch.), Verlag H. Huber, Bern

9. Weber G, Schwedt G (1982) Anal Chim Acta 134:81

Eingegangen am 3. Juli 1982

mit den BAKER-EinmaI-Trennsfulen trennt reproduzierbar, schnell und I sparsam Proben f0r HPLC, DC, GC, RIA, LSC, UV-, IR-Spektroskopie undll Elektrophorese. Unterschiedliche, kovalent an Silicagel gebundene, funktio-II helle Gruppen adsorbieren selektiv Proben und Eluat durchlaufen mit Hilfell von Vakuum die fertig gepackten S&ulen. Mit nur 10 % der bisherigen LSse-II mittelmenge werden bis zu 10 Proben gleichzeitig in etwa 10 Minuten bereitet. I

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