Les met uitleg gaschromatografie en massaspectrometrie

Ondertitel

Waar komt de geur van vlees vandaan?

Bijlage met uitleg over gaschromatografie en massaspectrometrie

Les 1. Wat is creativiteit?

remember this...?!

Zeer waarschijnlijk heb je ooit (basisschool, open dag, onderbouw nask of science) dit proefje gedaan: papierchromatografie om de verschillende kleuren van 

viltstiften uit elkaar te trekken.

Hoe zat dat ook alweer: loopvloeistof, stationaire en 

mobiele fase, adhesie, oplosbaarheid....

Overleg met je buur en leg (volgende dia) uit hoe deze vorm van chromatografie werkt, met gebruikmaking van genoemde termen.

Vraag

 Overleg met je buur en leg uit hoe papierchromatografie werkt, met gebruikmaking van deze begrippen: loopvloeistof, stationaire en mobiele fase, adhesie, oplosbaarheid.

Toelichting

In deze vraag gaat het over papierchromatografie, met als mobiele fase een loopvloeistof.

Verderop gaat het om gaschromatografie, waarbij de mobiele fase uit gas bestaat (geen loopvloeistof).

Les 1. Wat is creativiteit?

Gaschromatografie (GC)

Eén van de gebruikte scheidingstechnieken is gaschromatografie.

Deze techniek is vergelijkbaar met papierchromatografie, maar gebruikt andere mobiele en stationaire fases.

Klik voor uitgebreide uitleg op de hotspots.

Kijk voor wat eenvoudiger uitleg de video (volgende dia)

gaschromatografie 1

Bij gaschromatografie wordt gebruik gemaakt van een mobiele fase en een stationaire fase. De mobiele fase is in principe de “drager” van het mengsel. Hierin wordt het mengsel opgelost en als het ware begeleid over/langs de stationaire fase. De stationaire fase bekleedt de gehele route die het mengsel moet afleggen en componenten in het mengsel kunnen hier ook een interactie mee aan gaan. Zo krijg je dat sommige componenten meer interactie aan gaan met de stationaire fase dan de mobiele fase, deze componenten worden dan afgeremd ten opzichte van componenten die minder interactie aangaan met de stationaire fase. Dit leidt tot een scheiding in de componenten van het mengsel.

gaschromatografie 2

Vervolg: In gaschromatografie gebruikt men een kolom die van binnen bekleed is met een stationaire fase (vast of vloeibaar), en wordt voor de mobiele fase een puur, niet reactief, gas gebruikt, vaak stikstof of helium. De scheiding is hierin voornamelijk op basis van kookpunt. Moleculen met een hoger kookpunt komen langzamer los van de stationaire fase en komen dus later bij de uitgang van de kolom. Tijdens een analyse kan de temperatuur in de kolom omhoog gebracht worden om moleculen met een hoger kookpunt beter los te krijgen van de stationaire fase en naar de detector te sturen. In geur onderzoek kan bijvoorbeeld een temperatuur gradiënt van 40-230°C gebruikt worden voor het scheiden van vlees aroma componenten. 2-methyl-3-furanthiol heeft een kookpunt van ongeveer 150°C. In een lineaire temperatuur opbouw zal dit component dus na de helft van de tijd ongeveer bij de detector aankomen.  

Toelichting

Kies voor één van de twee uitlegmethodes: de video of de tekst.

Les 1. Wat is creativiteit?

Massa-spectrometrie (MS)

Gaschromatografie is een hele handige techniek om moleculen te scheiden, maar daarmee kan een molecuul nog niet goed geïdentificeerd worden. Een veelvuldig gebruikte techniek voor identificatie is massa-spectrometrie (MS).

Klik voor  uitleg op de hotspots.

Kijk voor uitgebreide uitleg de video (volgende dia)

massaspectrometrie 2

 Alle positief geladen fragmenten van het molecuul worden naar de detector gestuurd, die de massa van het fragment (m) gedeeld door de lading van het fragment (z) detecteert (m/z). In dit geval hebben alle fragmenten maar een lading van (+)1, dus is de m/z eigenlijk gelijk aan de massa. Als uitkomst van deze detectie techniek krijg je bij elk molecuul dus een apart fragmentatiepatroon. 

massaspectrometrie 1

Moleculen die de gaschromatografiekolom verlaten wordt een lading aangebracht. Dit gebeurt doordat er elektronen vanuit een onderdeel van de detector tegen de elektronen van het molecuul worden geschoten, waardoor er een elektron uit het molecuul schiet. Aangezien elektronen negatief geladen zijn, krijgt het molecuul nu een positieve lading en is het een ion geworden. Dit proces heet dus ‘ionisatie’. De energie die hierbij op het molecuul wordt uitgeoefend zorgt er in de meeste gevallen voor dat het uit elkaar valt in meerdere fragmenten. 

Toelichting

Kies ook hier weer voor één van de twee uitlegmogelijkheden. De video is wel wat aan de lange kant, maar legt e.e.a. goed uit.

Ondertitel

Met deze kennis over gaschromatografie en massaspectrometrie kun je terug naar de les over vleesaroma's.