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Arbeitstechnisches Problem: Asche-Analytik der bes. Art
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Da wir eine physiologische Forschungsgruppe sind, beschäftigen wir uns u.a. auch mit der Analytik von Körperflüssigkeiten (Urin, Feces) von Ratten und Mäusen.

In folgenden Kat- und Anionen sind wir interessiert:
-Natrium
-Kalium
-Calcium
-Magnesium
-Phosphat


Mein Problem ist nun, diese Ionen in einer kompletten Maus zu bestimmen. Zu diesem Zwecke soll die Maus verascht werden und das komplett.

Es existiert ein Muffelofen SNOL 6,7/1300 http://www.labexchange.com/de/laborgeraete-kaufen/d/?sn=19922


Fragen:

a) Welche Tiegel sind geeignet?

Platin und Co. sind zu teuer d.h. würde Aluminiumoxidtiegel z.B.
http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/z247642?lang=de®ion=CH
http://shop.omnilab.de/info1062_Alsint-Tiegel_lang_DE.htm?UID=550052debfcb000000000000&OFS=3
http://shop.omnilab.de/info1063_Alsint-Tiegel_lang_DE.htm?UID=550052debfcb000000000000&OFS=4
nehmen, um keine Kontaminationen in die Probe zu bekommen.

Alternativ wären noch diese Tiegel https://ch.vwr.com/app/catalog/Product?article_number=459-4503 aus Edelstahl geeignet, sofern man die Maus-Asche mit Salzsäure auslaugen kann.

b) Vorgehensweise:

Wie die komplette Maus veraschen?

Einfach das Teil in den Tiegel stecken und auf 800 bis 900°C erhitzen, dürfte zu einer verteilten Maus im Muffelofen führen....d.h. entweder die Maus vortrocknen* und pulverisieren oder das Teil im Tiegel erst im Ofen auf 200 bis 300°C verkohlen und dann auf 800°C erhitzen um allen Kohlenstoff wegzubekommen.

Vortrocknung: Wie? Heizschrank bei 80°, einige Tage praktisch wie man Dörrfleisch macht und anschließend in den Tiegel? Inwiefern laufen da u.U. Körperflüssigkeiten aus d.h. wenn das der Fall sein sollte müsste die Maus von Anfang an im Tiegel sein.

Nach dem Veraschen: Wie die Reste extrahieren?

Phosphat wird nach der Fiske-Subbarow-Methode bestimmt und für die anderen steht eine Kationen-Chromatographie zur Verfügung.

Meine Idee: Tiegel mit der Asche plus Salzsäure erwärmen und dann die Säure in einem Facon zentrifugieren und einen Teil des Überstandes zu der Analytik einsetzen.
U.U. dies mit kleineren Portionen von HCl mehrmals (3 mal) wiederholen, die Extrakte vereinigen und dann analysieren.

Nächste Frage: Wie den Tiegel wieder sauber bekommen?

Falls Kohlenstoff vorhanden ist: Schwefelsäure plus Wasserstoffperoxid; ansonsten mit konz. Salpetersäure mehrmals in der Hitze ausspülen.....und anschließend mit "Millipore"-Wasser spülen.

Blindprobe von neuem und gebrauchtem Tiegel fahren um den Background zu erfassen...


Bj68
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NI2
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Interessantes Problem, bei vielem kann ich dir auf die Schnelle nicht weiterhelfen, aber wäre denn Gefriertrocknung eine Option? Maus in LN2, am besten gleich im Tiegel mit Deckel (Parafilm, mit winzigen/kleinen Löchern oder so, dass nix verloren geht) in die Gefriertrocknung und dann in den Ofen. Ist glaube die angenehm riechendere Alternative zu einigen Tagen im TS und man verhindert, dass weitere biochemische Prozesse im Kadaver stattfinden (was aber bei einer Veraschung am ende eh keine Rolle spielen sollte).

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Ich wäre auch definitiv für gefriertrocknen, alles andere is eher eklig oder vllt auch lecker?... Mr. Green
Würde nach dem Gefriertrocknungsschritt noch ne Zerkleinerung (Will it blend?) für angebracht halten, macht die Homogenisierung nach dem Glühen wohl leichter.

Aluminatiegel sollten i.O. gehen sofern du vllt nicht grad Spuren-Aluminiumbestimmung in der Asche machen willst.

Wie schauts mit ner Matrix aus? Hatte grad mal noch die Google gefragt und u.a. das gefunden: http://link.springer.com/article/10.1007/BF01304049#page-1
Bariumhydroxid bzw. Calciumacetat?

Rückstände sollten wohl eher ein kleines Problem sein, da ja alles trocken eingebracht und vollständig verascht wurde. Schwer lösliches da eher mit alkalischem als mit saurem, Abhängig auch vom Tiegel, für den du dich letzten Endes entscheidest, sollte ja nicht mehr organischer Natur sein.

Der Homogenisierungsschritt sollte dir auch die Probennahme erleichtern, nicht zufällig ein "Stück Knochen" erwischt zu haben.

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Über eine Homogenisierung habe ich mir auch schon Gedanken gemacht, allerdings sehe ich das Problem, dass die Probe dabei nur schwer vollständig überführen kann, d.h. man müsste es Pulverisieren und anschließend noch nachwaschen wobei wieder Lösungsmittel ins System kommen und keine vollständige Überführung der Proben garantiert werden kann. Über das "Pulverisieren" VOR einer Gefriertrocknung brauchen wir ja glaube nicht sprechen.

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Die ganze Probe zu überführen sollte nach der Homogenisierung ja insofern egal sein, wie man eben verhältnismäßig arbeitet. Die Gesamtmasse kannst du ja dann, falls du es auf "eine Maus" hochrechnen willst, auch nach der Trocknung oder kurz nach der Tötung bestimmen.
Eine Absolutbestimmung über die gesamten Elemente/Verbindungen mittels der GANZEN Probe wird wohl nich gemacht werden. Da wirds wohl Aliquoten geben.

Der über mir hat Folgendes geschrieben:
Pulverisieren" VOR einer Gefriertrocknung


Mr. Green

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Bloß Gefriertrocknung dürfte da zu lange dauern.....daher wahrscheinlich eher im Ofen vortrocknen (bei so 120 bis 180°C) und dann die Temp. langsam steigern.....auf so 250° bis alles Wasser verdampft ist. Anschließend die Sache Verkohlen (300 bis 500°C) und dann Veraschen (700 bis 900°C).
Danach sollte sich das Mäuschen in Wohlgefallen aufgelöst haben....


Bj68
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Vielleicht vor (bzw. allgemein vor irgendeiner weiterern Trocknung) gefriertrocknung zerkleinern? Quasi erst Schockfrosten, zerkleinern und dann weiter?
Inwiefern ist es denn Zeitkritisch?

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Chaoschemiker hat Folgendes geschrieben:
Vielleicht vor (bzw. allgemein vor irgendeiner weiterern Trocknung) gefriertrocknung zerkleinern? Quasi erst Schockfrosten, zerkleinern und dann weiter?
Inwiefern ist es denn Zeitkritisch?



Meine Erfahrung aus der Peptidsynthese...dass Gefriertrocknung immer sehr lange dauert......plus dass wir keine derartige Anlage hier in der Schweiz haben; meine eigene steht in Österreich in der Firma und der dortigen Pumpe will ich so eine Dauerbelastung (wahrscheinlich mehrere Tage Dauerbetrieb) nicht zumuten.

Außerdem wo die gefrorene Maus zerkleinern ohne dass diese wieder auftaut?


Bj68
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Stickstoff/Trockeneis mit bei in den Mixer?

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Bei diesem Problem kommen Jugenderinnerungen (und -Düfte) zum Vorschein. Laughing
Bei meinem ersten Institut haben das Nachbarabteilungen verascht, wir blos u.a. Tierdung. (Leider kein Smilie mit Nase-zu)

Darf ich also mal aus dem Nähkästchen plaudern.

Das Homogenisieren im Mixer wurde ja schon erwähnt, sonst ist das ganze analytisch schwieriger.
Dann kannst du einen Teil der Probe in eine Porzellan-Schale einwiegen. Mach aber mind. doppelte Ansätze.
Die Proben werden dann bei 120°C /2h getrocknet und anschließend im Abzug mit kleiner Gasflamme langsam vorverascht.
Wenn du viel Zeit hast, kannst du natürlich gleich in den Muffelofen, dauert aber viel länger (>6h), auserdem verrust der Ofen sehr stark.
Ansonsten dauert eine Glühung nach Vorveraschung bei max. 500°C etwa 4h.

Auf keinen Fall höher als 500°C, besser bei 450°C, bei höheren Temperaturen hast du deutliche Verluste von K, aber auch kleine Mengen Na.
Alkaliechloride, bes. KCl sublimieren ab 500°C deutlich !!

Die Asche wird dann mit etwa 10-20ml 15% Salzsäure auf dem Wasserbad etwa 0,5-1 h erwärmt und kann dann in den Messkolben übergeführt
werden. Erst nach dem Auffüllen zur Marke abfiltrieren.
Aus dem Filtrat können dann alle von dir aufgeführten Ionen bestimmt werden.

Meine Beschreibung war damals eine amtliche Vorschrift, also sehr lange im Gebrauch und anerkannt.

Viel Erfolg
Römpp63
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Vielleicht wäre es auch eine Möglichkeit die Maus aufzulösen, sttatt sie zu veraschen. Etwa so wie Otto Krätz es beschrieben hat:



Dann kann man natürlich keine Kaliumbestimmung mehr machen und kein Chlorid. Aber der Rest sollte gehen.

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Würde das auch nach der Empfehlung von Römpp63 machen wobei interessant wäre ob ein veraschen überhaupt notwendig ist. Damit bist Du auf der sicheren Seite. Ich würde allerdings vorschlagen vorher die Gesamtmasse an Material (Maus) zu bestimmen damit dieser Parameter zumindest abgedeckt ist (...im Sinne von Versuchstier 08/15/M.m./XYZ enthält pro gramm Masse nach Durchführung ...hier statistische Methode einsetzen... soundsoviel K, Na, Pu, Np oder was sonst so gesucht wird . Des weiteren wäre es sinnvoll mehr als nur zwei Einzelproben zu veraschen so das man statistisch mindestens vier Replicates plus Kontrolle anführen kann.
Als Tiegelmaterial würde nach Vorveraschung glasiertes Porzellan ohne weiteres reichen, da bei ~500°C noch keine große Interaktion mit den Gefäßwänden eintreten sollte. Quarz wäre dann auch noch ne Alternative allerdings ist das m.E. schon etwas oversized. Hätte aber die Vorteile nicht zum Springen zu neigen, keine potentiellen Fremdionen einzuschleppen, gut zu reinigen zu sein und deutlich billiger als Pt und co bei ähnlicher Beständigkeit Säuren gegenüber zu sein.

p.s.:
Eigentlich ein Beitrag der in einem "Biounterforum" gut aufgehoben wäre. Letztlich geht es ja um Analytik im Bereich Tierphysiologie...

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Zum Thema Veraschen noch eine Bemerkung:

bei biologischem Material, bes. tierischen, sollte man bedenken, daß Mg und Ca, aber auch teilweise P, nicht ionisch vorliegt. Eine einfache
Extraktion per Säure bringt dann erhebliche Minderbefunde. Also kommt man um eine sorgfältige Veraschung nicht herum.

Der beliebte Vorschlag einer Nassveraschung per Druck/Mikrowelle birgt einige solide Probleme:
die Einwaage kann nicht im Gramm-Bereich erfolgen, sonst fliegt einem der Aufschluss um die Ohren.
Die dann notwendige Nachverdünnung zur Ionenchromatographie senkt die Nachweisgrenze drastisch.

Der Kjeldal-Aufschluß ist ebenfalls nicht zielführend, wenn man Ionenchromatographie machen möchte. Die konzentrierte Schwefelsäure-
Salzpampe muss ebenfalls sehr stark verdünnt werden und die Reaktionszuschläge bringen neue Probleme, wenn überhaupt Na-K-Mg-Ca-frei.

Gruss Römpp63
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lemmi hat Folgendes geschrieben:
Vielleicht wäre es auch eine Möglichkeit die Maus aufzulösen, sttatt sie zu veraschen. Etwa so wie Otto Krätz es beschrieben hat:

Dann kann man natürlich keine Kaliumbestimmung mehr machen und kein Chlorid. Aber der Rest sollte gehen.


Ich bin auch für die von @lemmi vorgeschlagene Euchlorin-Methode. Evt. einfach ein anderes Chlorat (Bariumchlorat?) verwenden, welches bei der Kationenbestimmung möglichst nicht stört.
Dann die Säure weitestgehend abrauchen, den Rest in einem def. Volumen Wasser lösen und direkt ab damit ins Flammenemissionsphotometer oder ins AAS.

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Ich bin weit über die Fähigkeit rationalen Denkens hinaus entsetzt!
"Und wenn alle anderen die von der Partei verbreitete Lüge glaubten - wenn alle Aufzeichnungen gleich lauteten - dann ging die Lüge in die Geschichte ein und wurde Wahrheit."
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Pok
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Die Verunreinigung mit Kaliumionen könnte man bestimmt auch vermeiden, indem man Chlorsäure dazugibt....oder vielleicht Chlordioxid einleitet.
Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass sich die Maus wirklich komplett auflöst unter diesen Bedingungen. Filtrieren soll man ja auch. Also irgendwas festes wird auch, wenn auch nur in geringen Mengen, übrigbleiben.
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