A new Green Sample Preparation And Chromatography Method for Nicotine and Nicotine Related Substances in Nicotine Chewing gum

Popular Abstract (Swedish)

Heptan, går det att ersätta?
Mycket brandfarlig vätska och gas; irriterar hud, giftig för vattenlevande organismer med långtidseffekter, kan vara dödlig vid förtäring samt inandning.
Detta är en varningstext från ett säkerhetsblad till HEPTAN, ett vanligt förekommande lösningsmedel vid kemiska analyser i Sverige. Bara i ett provupparbetningsförsök på en produkt och för en analys på ett före-tag i Sverige används 18 liter per vecka, på ett år blir det 800 liter!
Vad ska vi göra för att minska eller eliminera volymen av organiska lösningsmedlen i våra analyser? Hur ska vi gå vidare- när vi vill förbättra eller utveckla nya metoder? Finns det några alternativ?
En ny, gammal metod som har kommit i fokus, är att använda superkritiska vätskor, bland dessa är koldi-oxid särskilt vanlig. En superkritisk vätska är ett speciellt tillstånd som uppstår för en förening vid en kri-tisk temperatur och tryck, som är olika för olika ämnen. När man ökar trycket och temperaturen kan kol-dioxid pressas samman till en vätska. När temperaturen ökas så minskar vätskans täthet samtidigt som trycket ökar, vilket gör gasen tätare, se figur 1 nedan. Om man följer gränssnittet mellan vätska och gas i diagrammet vid ökad temperatur och tryck når man till slut den kritiska punkten vilket för koldioxid är 32°C och 72 bar. Vid den kritiska punkten övergår tvåfassystemet av vätska och gas till en fas, det så kal-lade superkritiska tillståndet. I detta tillstånd får man helt andra egenskaper än vid rumstemperatur och normal tryck.

Detta projekt syftar till att undersöka ifall Superkritisk koldioxid kan ersätta heptan som lösningsmedel vid extraktion och separation för bestämning av nikotin och nikotinrelaterade substanser från nikotin-tuggummi.
För att bestämma vilka nikotinrelaterade substanser som finns i tuggummi och hur mycket av dem så behöver man först extrahera föreningarna från tuggummi det vill säga att frigöra och samla upp desamma i en vätska. Idag används heptan som extraktionsvätska.
Varför är då superkritisk koldioxid att föredra framför heptan?
Superkritisk koldioxid har liknade lösningsmedelsegenskaper som heptan och bör därför kemiskt kunna ersätta heptan. Den superkritiska vätskans lösningsegenskaper ökar med ökad densitet som lätt kan ändras genom att ändra trycket. Superkritiska vätskor har också likt gaser lätt för att diffundera genom fasta material som tuggummi. Detta ger en utmärkt förutsättning för effektiv och snabb extraktion.
Efter extraktion leds koldioxiden ner i en vätska för att samla nikotinföreningar samtidigt som trycket lättas och koldioxiden återgåt till gasfas. Nikotinföreningarna i denna lösning måste bestämmas en och en varför de separeras i en kromatograf. Det vanligaste lösningsmedel som används vid separationsprocessen består av en blandning av vatten och acetonitril. I denna studie har denna lösningsmedelsblandning också ersatts av just superkritiskt koldioxid. Vid separationen behövs också en kolonn som de olika föreningarna löser sig mer eller mindre bra i förhållande till den superkritiska koldioxiden. Detta utgör grunden för separationen då det tar olika lång tid för olika föreningar att passera kolonen innan de slutligen detekteras med en spektrofotometer.
Experimenten indikerar att det är möjligt att ersätta heptan med superkritisk koldioxid vid extraktion av nikotin och dess relaterade substanser i tuggummi. Dock behöver fler studier göras innan resultaten kan erhålla någon trovärdighet. Separationssteget av nikotinstandarder med superkritisk koldioxid fungerade riktigt bra.
Det som har visats i detta projekt, är att det finns andra metoder att ta till som inte kräver organiska lös-ningsmedel i den omfattning som konventionella metoder gör.
Vad är det som gör koldioxid miljövänligare och ”grönt” alternativ? Atmosfärisk koldioxid trycksätts och värms för att bilda den superkritiska vätskan. Efter användning lättar men på trycket och koldioxiden återgår i gasform till atmosfären, nettosumman är lika med noll. Ingen syntes av lösningsmedel behövs, inte heller någon slaskhantering.

• author: Johansson, Malin
• supervisor: Charlotta Turner
• organization: Department of Chemistry
• course: KEMR36 20141
• year: 2015
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Chemistry
• keywords: Kromatografi, Grön provupparbetning, Superkritisk vätska, extraktion, Nikotin, analytisk kemi, analytical chemistry
• language: Swedish
• id: 7994828
• date added to LUP: 2015-11-11 14:05:26
• date last changed: 2015-11-11 14:05:26