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Bestimmung des Koffein-Gehalts mithilfe der Direktinjektion

Weltweit ist die Bandbreite verschiedener Kaffeesorten unzählbar. Es gibt sowohl koffeinhaltigen, als auch entkoffeinierten Kaffee in etlichen Variationen. Neben Koffein enthält Kaffee noch viele weitere Inhaltsstoffe wie zum Beispiel Chlorogensäuren. Durch den Röstvorgang und andere Strukturveränderungen der Naturstoffe, ist es allerdings schwierig alle Inhaltsstoffe sicher zu identifizieren.

Bestimmung des Koffeingehalts auch in kleinen Mengen

Zur Bestimmung des Koffeins gibt es mehrere chromatographische Methoden. Doch auch sehr kleine Mengen, wie sie in entkoffeiniertem Kaffee vorkommen, müssen neben all den anderen Inhaltsstoffen detektiert werden können. Dies ermöglicht nun ein Verfahren, in dem unter Verwendung einer Mixed-Mode-Phase die Vorsäule in ein Schaltventil integriert ist.

Beispiel-Methode mit Primesep-Säule

Die in dieser Methode verwendete Säule ist eine Primesep SB-Phase, bestehend aus einer hydrophoben Kette mit basischen funktionellen Gruppen als Anionenaustauscher. Die Retentionszeit für Koffein liegt hier mit einer guten Selektivität und Auflösung bei etwa 12,5 min. Allerdings ist sowohl bei einer isokratische als auch bei Gradiententrennung mit einer insgesamt sehr langen Laufzeit zu rechnen: Die letzten Komponenten werden erst nach etwa einer Stunde eluiert. Vergleichsmessungen mit RP-Säulen ergaben ebenfalls lange Retentionszeiten und zudem unzureichende Werte für Auflösung und Selektivität, die die Verwendung eines Schaltventils nicht zuließen.

Probenvorbereitung für geringere Durchlaufzeiten

Um die langen Durchlaufzeiten nun zu umgehen, ist eine optimale Probenvorbereitung notwendig. Als Möglichkeit ergibt sich hierfür entweder eine Festphasenextraktion (SPE, solid phase extraction) oder, wie im oben beschriebenen Fall, die Verwendung eines Schaltventils. Die Vorsäule ist dabei so in das Schaltventil integriert, dass sie nicht unmittelbar vor der Hauptsäule platziert ist. Erreicht nun das Koffein nach Injektion der Probe die Trennsäule, kann das Ventil umgelegt werden, sodass die restlichen Substanzen nicht mehr auf die Trennsäule geleitet werden, sondern mittels Back-flush auf umgekehrtem Weg in den Abfall. Aufgrund der Schaltung ist die Vorsäule teilweise hinter dem Detektorausgang angeordnet, was eine gewisse Druckstabilität des Detektors erfordert. Die in dieser Methode verwendete Detektorzelle des Knauer Smartline-UV-Detektors widersteht Drücken von bis zu 400 bar.

Bestimmung der Retentionszeiten

Wichtig ist bei dieser Methode natürlich eine exakte Bestimmung der Retentionszeiten, um sicherzustellen, dass sich das Koffein bereits auf der Trennsäule befindet, während die anderen Komponenten noch auf der Vorsäule sind, um sie rechtzeitig abzuleiten. Somit kann der Koffeingehalt in kürzester Zeit bestimmt werden, und die später eluierenden Substanzen können vernachlässigt werden.