Recogida, preparación y procesamiento químico de muestras biológicas

Existen muchos tipos de organismos con composiciones complejas. La composición y contenido de un mismo organismo también variará mucho dependiendo de la especie, origen, madurez, condiciones de procesamiento o almacenamiento. La composición y contenido de diferentes partes de un mismo objeto de análisis también puede variar mucho, por lo que la recolección de muestras debe ser de un mismo organismo; Se recogen un gran número de muestras que representan todo el material medido del material medido no homogéneo.

Muestras sólidas de composición desigual (carne, pescado, frutas, verduras, pelo, etc.). ) tienen grandes diferencias en el tamaño individual, la madurez y las diferentes partes, por lo que el muestreo debe prestar más atención a la representatividad y el muestreo se puede realizar de acuerdo con los siguientes métodos.

Según los diferentes propósitos y requisitos del análisis, se pueden tomar algunas muestras de carne de diferentes partes, mezclarlas para formar la muestra original y luego dividirlas y reducirlas para obtener el número requerido de muestras promedio que representen al animal. Algunas muestras se toman de la misma parte de uno o más animales, se mezclan para formar muestras originales y luego se segmentan y reducen para obtener el número requerido de muestras unificadas que representen una determinada parte del animal.

Los peces pueden seleccionar aleatoriamente varias muestras, cortarlas y mezclarlas uniformemente para formar muestras originales, y luego realizar la división y reducción para obtener el número promedio requerido de muestras. Para peces más grandes, se puede cortar una pequeña cantidad de partes comestibles de varios individuos para obtener muestras, picarlas y mezclarlas para formar la muestra original, y luego dividirlas y reducirlas para obtener el número requerido de muestras uniformes.

Si las frutas y verduras son de tamaño pequeño, puede seleccionar aleatoriamente varias muestras enteras como muestras, trocearlas y mezclarlas para formar las muestras originales, y luego dividirlas y reducirlas para obtener el promedio requerido. número de muestras. Para los grandes (como sandías, manzanas, rábanos, etc.), se pueden seleccionar varios individuos como muestras según la proporción de composición de madurez y tamaño individual. Cada individuo se puede dividir en 4 u 8 partes verticalmente y 2 partes diagonalmente. al eje de crecimiento, picado y mezclado para obtener la muestra original, y luego dividido y reducido para obtener el número requerido de muestras promedio. Para verduras de hojas esponjosas (como espinacas, col china, etc.), tome una cierta cantidad de muestras de varios paquetes, mezcle, triture y mezcle uniformemente para formar la muestra original, y luego divida y reduzca para obtener la cantidad requerida homogénea. muestra.

La cantidad de cabello humano es generalmente de 2 ~ 5 g, y es necesario tomar cabello de la misma parte. El cabello masculino debe tener como base la almohada, mientras que el cabello femenino debe ser, en principio, corto. El cabello obtenido debe lavarse, secarse y conservarse.

Los mejillones se lavan con agua pura del grifo, se pelan, se trituran, se mezclan y se toman algunas muestras.

Después de trillar las semillas, mézclelas uniformemente, extiéndalas y tome las muestras requeridas mediante el método del cuadrado y el método del cuarteo.

85.3.1.2 Preparación de base seca de muestras biológicas

Cuando se envían al laboratorio varias muestras biológicas, se deben preparar a tiempo. Si la muestra no se puede producir a tiempo, la muestra debe almacenarse en el refrigerador para evitar su deterioro. Debido a la gran carga de trabajo que supone la preparación de muestras biológicas, es necesario coordinar el grupo de entrega de muestras para que las muestras enviadas para inspección puedan procesarse de manera oportuna y las muestras enviadas para inspección deben estar bien registradas.

Debido a que el contenido de algunos elementos en las muestras biológicas es demasiado bajo, las muestras frescas no se pueden analizar directamente y la tasa de informes de muchos elementos es insuficiente para cumplir con los requisitos del análisis. Después de que las muestras frescas se conviertan en base seca, por un lado, el límite de detección de los elementos analizados se puede mejorar considerablemente; por otro lado, las muestras biológicas se convierten en base seca, lo que hace que las muestras sean más uniformes y los métodos de análisis; Las muestras en base seca se vuelven más diversas y razonables. Facilita el almacenamiento de muestras y hace posible la inspección externa.

Existen muchos tipos de muestras biológicas y los contenidos de humedad, grasa, azúcar y proteínas varían mucho, por lo que los diferentes tipos de muestras biológicas tienen diferentes métodos de preparación. Se pueden utilizar los siguientes métodos para preparar bases secas para diferentes tipos de muestras biológicas.

Después de retirar las partes marchitas de muestras vegetales, tierra, polvo, fertilizantes, pesticidas, etc. Lavado con agua corriente. Después de lavados repetidos, las muestras frescas se lavaron con agua destilada, se secaron, se pesaron inmediatamente, se cortaron en trozos pequeños, se soplaron con un ventilador eléctrico durante la noche (para eliminar la humedad de la superficie) y luego se secaron en un horno a 60°C, se pesaron y se Se calculó la relación seco-húmedo. Las muestras secas se convierten en muestras en polvo utilizando un molinillo de alta velocidad y se envasan y almacenan en bolsas de papel y bolsas de plástico.

Pele (o corte) suficientes muestras representativas de las muestras de fruta, péselas, córtelas en trozos pequeños, séquelas en un horno a 60 °C, péselas en seco y calcule el peso seco. relación húmeda.

Dado que algunas frutas tienen un alto contenido de azúcar y absorben fácilmente la humedad y se vuelven pegajosas, las muestras deben prepararse inmediatamente después del secado. Las muestras de polvo producidas por la trituradora de alta velocidad deben empacarse en bolsas de papel y bolsas de plástico y almacenarse en un desecador. y analizado en el tiempo. Si la muestra preparada se deja durante mucho tiempo y absorbe humedad y se aglomera, es necesario secarla en un horno a 60 °C antes de analizar la muestra y luego prepararla nuevamente.

En las muestras de mejillón se deben utilizar objetos extraños como conchas vacías, piedras, limo, etc. Primero se retira y luego se limpia la superficie. Congele las muestras lavadas durante la noche y luego retire y retire las cáscaras (con el fin de descascarar fácilmente los productos de mariscos después de congelarlos hasta morir). Después de pesar, secar a 60°C, pesar la masa base seca y calcular la relación seco-húmedo. Las muestras secas se convierten en muestras de polvo mediante un molinillo de alta velocidad y se envasan y almacenan en bolsas de papel y bolsas de plástico.

Remojar las muestras de cabello en 1 detergente neutro sin fósforo durante 12 horas, enjuagar con agua del grifo, cortar en secciones pequeñas, enjuagar con agua destilada, enjuagar dos veces con agua desionizada y secar a 60°C durante uso posterior.

Las muestras de grano son sólidas, con bajo contenido en agua y alta dureza. Pueden secarse primero, luego molerse con una trituradora o mortero y mezclarse uniformemente. Si es necesario desgranar el grano, se puede utilizar un equipo especial para desgranarlo primero, luego retirar la película y luego secarlo para obtener una muestra de polvo en un molinillo de alta velocidad. Las muestras se envasan y almacenan en bolsas de papel y bolsas de plástico.

Cortar la parte comestible de la muestra de pescado con un cuchillo, pesarla y cortarla en trozos pequeños, secarla a 60°C, pesarla, calcular la relación seco-húmedo y elaborar una muestra en polvo. en una trituradora de alta velocidad.

Las muestras de hojas se enjuagaron primero con agua, luego se lavaron con 1 detergente neutro sin fósforo para eliminar la suciedad, se enjuagaron con agua del grifo varias veces, se enjuagaron con agua destilada, se secaron, se pesaron y se secaron en un horno de 60°. C horno, y pesado, calcular la relación seco-húmedo. Las muestras secas se convierten en muestras en polvo utilizando un molinillo de alta velocidad y se envasan y almacenan en bolsas de papel y bolsas de plástico.

Enjuague las muestras de raíces, tallos y ramas con agua del grifo varias veces, luego enjuague con agua destilada, seque, pese, corte en rodajas finas con una cortadora de césped o tijeras, seque en un horno a 60°C y Pesar Calcule la proporción de seco a húmedo, use un molinillo de alta velocidad para hacer muestras de polvo y empaquete y almacene en bolsas de papel y bolsas de plástico.

Las muestras biológicas que son difíciles de recolectar (como el fitoplancton) se pueden tomar directamente del agua dulce mediante riego por digestión, secar a 60°C hasta que estén casi secas y luego digerir con ácido para su análisis.

Para muestras que son difíciles de convertir en una base seca (como muestras con alto contenido de grasa), tritúrelas directamente en homogeneizados y analícelas directamente después del muestreo.

Nota: La relación seco-húmedo se refiere a la relación entre el peso base fresco y el peso base seco de las muestras biológicas. Cuando los resultados de las pruebas de muestras biológicas se informan en forma seca, también se informa el contenido de humedad. También se puede convertir en resultados de base fresca: resultados de base fresca = resultados de base seca × proporción de seco a húmedo.

Cosas a tener en cuenta

Debido a los diferentes tipos de muestras biológicas, en la producción real en seco, se pueden adoptar métodos flexibles con referencia a la producción en seco mencionada anteriormente. Durante el procesamiento de muestras se debe evitar la contaminación causada por los instrumentos utilizados y diversos instrumentos y recipientes deben estar fabricados de materiales inertes, como acero inoxidable, materiales de aleación, vidrio, cerámica, plásticos de alta resistencia, etc.

85.3.1.3 Pretratamiento químico de muestras biológicas

Debido al desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, en el campo de la química analítica, la gente está prestando cada vez más atención al análisis de oligoelementos estrechamente relacionados con la salud humana y la investigación. La espectrometría de absorción atómica, la espectrometría de emisión de plasma acoplado inductivamente, la espectrometría de masas de plasma, la espectrometría de fluorescencia atómica y el análisis electroquímico se utilizan ampliamente en el análisis de muestras biológicas.

Las muestras biológicas tienen componentes complejos, alto contenido de materia orgánica y gran interferencia en la matriz. Por tanto, el éxito o fracaso del análisis elemental de muestras biológicas depende en cierta medida del método de digestión de la muestra. Los métodos de digestión ampliamente utilizados actualmente incluyen principalmente incineración seca en hornos de alta temperatura, digestión húmeda abierta, digestión cerrada a alta presión y digestión por microondas.

A continuación se describen los principios y características de varios métodos de digestión.

(1) Ceniza seca

La incineración seca es un método para destruir la materia orgánica de la muestra mediante combustión a alta temperatura, por lo que también se le llama método de combustión. La muestra se oxida completamente en un horno de incineración (normalmente a 550°C). Además de los elementos volátiles como el mercurio, con este método se pueden pretratar la mayoría de los elementos metálicos y algunos elementos no metálicos.

Principios.

Una cierta cantidad de muestra se calienta en un crisol para deshidratar, carbonizar, descomponer y oxidar la materia orgánica que contiene, y luego se coloca en un horno de incineración de alta temperatura (generalmente 500 ~ 550 °C) para incinerar, de modo que la Los componentes orgánicos se descomponen completamente en dióxido de carbono, el agua y otros gases se evaporan hasta que el residuo es blanco o gris claro. El residuo resultante es un componente inorgánico y la solución extraída con ácido se puede utilizar para la determinación.

Características del método. Ventajas del método: ① Se añaden muy pocos o ningún reactivo y el valor en blanco es bajo. (2) El volumen de ceniza que queda después de quemar la mayoría de las muestras es muy pequeño, lo que puede aumentar el volumen de pesaje, aumentar el límite de detección y aumentar la tasa de detección. ③ La materia orgánica está completamente descompuesta. ④La operación es simple, no se requiere cuidado durante el proceso de incineración y se pueden realizar preparativos para otros experimentos al mismo tiempo. Desventajas del método: ① Largo tiempo de procesamiento de muestras. ② Debido a la incineración abierta y a las altas temperaturas, es fácil provocar la pérdida de algunos elementos volátiles. (3) El crisol que contiene la muestra tiene un cierto efecto de adsorción sobre el componente que se mide. Debido a la combustión a alta temperatura, la estructura del material del crisol se transforma en pequeños orificios, lo que hace que algunos componentes que se van a medir queden atrapados en los orificios y sean difíciles de disolver, lo que da como resultado resultados de medición y tasas de recuperación bajos.

(2) Digestión húmeda a presión normal

La digestión húmeda a presión normal, denominada método de digestión, es un método común de digestión de muestras inorgánicas. Es decir, se añaden oxidantes fuertes (como ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico, ácido perclórico, permanganato de potasio, etc.) a la muestra para su digestión y la sustancia medida se almacena en la solución en estado iónico.

Principios. Al agregar ácidos oxidantes fuertes (como ácido nítrico concentrado, ácido sulfúrico concentrado, ácido perclórico) a la muestra, combinado con calentamiento y digestión, a veces agregando algunos oxidantes (como permanganato de potasio, peróxido de hidrógeno) o catalizadores (como sulfato de cobre, sulfato de mercurio), dióxido de selenio, pentóxido de vanadio, etc.), la materia orgánica de la muestra se descompone y oxida completamente y escapa en estado gaseoso, mientras que el componente a medir se convierte en estado iónico y existe en el jugo digestivo durante detección. En el trabajo real, a menudo se utilizan varios reactivos en combinación.

Características del método. Ventajas del método: ① Debido al uso de oxidantes fuertes, la materia orgánica se descompone rápidamente y el tiempo de digestión es corto. (2) Dado que la temperatura de calentamiento es más baja que la de la incineración seca, se puede reducir la pérdida de volatilización y escape del metal y el contenedor absorbe menos. (3) La sustancia a medir se almacena en el jugo digestivo en estado iónico, lo que facilita la medición de diversos oligoelementos. Desventajas del método: ① Durante el proceso de digestión, la rápida oxidación de la materia orgánica a menudo produce una gran cantidad de gases nocivos, por lo que la operación debe realizarse en una campana extractora. (2) En las primeras etapas de la digestión, es probable que se desborde una gran cantidad de espuma, lo que requiere que el operador la cuide de vez en cuando. (3) Se utiliza una gran cantidad de oxidante en el proceso de digestión, la cantidad de reactivo es grande y el valor en blanco es alto.

(3) Método de digestión en tanque de alta presión

El método de digestión en tanque de alta presión coloca la muestra en un tanque de digestión de alta presión sellado, agrega un agente de digestión y descompone el muestra bajo alta presión.

Principios. La muestra se calienta internamente a alta presión. A través de la oxidación del digestor, la capa superficial de la muestra se agita y agrieta continuamente, y constantemente se producen superficies nuevas para reaccionar con ella, lo que resulta en colisiones y fricción a alta velocidad entre moléculas, lo que promueve una rápida descomposición de la muestra.

Características del método. Las ventajas de este método son: ① Digestión completa de la muestra, menor consumo de reactivo y valor en blanco bajo. ②Especialmente indicado para la descomposición y determinación de elementos volátiles como mercurio, selenio y arsénico. ③ Baja intensidad de mano de obra y operación simple. Ha sido ampliamente utilizado en biología, geología, metalurgia, carbón, medicina, alimentación y otros campos. Desventajas de este método: ① El procesamiento de muestras es más peligroso que otros métodos. (2) El digestor tiene altos requisitos de sellado y resistencia a la presión. ③El costo de inversión del digestor es alto.

(4)Método de digestión por microondas

La digestión por microondas es un método de digestión de muestras nuevo y eficiente. La muestra se coloca en un tanque de digestión cerrado y se utiliza calentamiento por microondas para digerir la muestra. objetivo.

Principios. Las microondas son ondas electromagnéticas con un rango de frecuencia de 300 ~ 3000000 GHz. Tienen ventajas únicas, como el calor interno y la absorción, que la calefacción tradicional no tiene. Cuando un campo de microondas de este tipo actúa sobre las moléculas líquidas, las moléculas cambian continuamente de dirección hacia adelante y hacia atrás a una velocidad de 2,45 mil millones de veces por segundo, lo que provoca colisiones y fricción a alta velocidad entre las moléculas, generando así un alto calor para las sustancias disociadas, bajo la acción; Del campo de microondas, el flujo direccional de iones forma un flujo de iones, que choca y frota con las moléculas e iones circundantes durante el flujo, convirtiéndolo en energía térmica para promover la rápida disolución de la muestra.

Características del método.

Ventajas de este método: ① Digestión completa de la muestra, ahorro de energía, ahorro de tiempo y menor contaminación. ②Adecuado para la descomposición y determinación de elementos volátiles. ③Funcionamiento sencillo y baja intensidad de mano de obra. Desventajas de este método: ① El procesamiento de muestras es más peligroso que otros métodos. (2) El digestor tiene altos requisitos de sellado y resistencia a la presión. (3) La cantidad de muestras procesadas cada vez es pequeña, lo que resulta problemático para lotes grandes y experimentos repetidos. ④El equipo es caro y el coste del análisis es alto.