ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ, ΜΕΤΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΦΥΤΙΚΩΝ ΙΣΤΩΝ (ΜΕΡΟΣ 2 ο ) ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΦΥΤΙΚΩΝ ΙΣΤΩΝ ΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ

Transcript

1 ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ, ΜΕΤΑΧΕΙΡΙΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΦΥΤΙΚΩΝ ΙΣΤΩΝ (ΜΕΡΟΣ 2 ο ) ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΦΥΤΙΚΩΝ ΙΣΤΩΝ ΓΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ Όπως ήδη αναφέρθηκε για να αναλυθεί ένα δείγμα φυτικών ιστών ή φύλλων θα πρέπει αυτό να έχει υποστεί την κατάλληλη μεταχείριση. Ήδη αναφέρθηκαν τα όσα σχετίζονται με τον καθαρισμό και το πλύσιμο των φρέσκων δειγμάτων αλλά και ότι πρέπει να γίνει προκειμένου να ξηραθούν οι φυτικοί ιστοί. Το τελευταίο στάδιο της προετοιμασίας των δειγμάτων έχει να κάνει με τη μείωση του μεγέθους των τεμαχιδίων του ξηρού δείγματος φυτικών ιστών ή φύλλων. Η ενέργεια αυτή έχει διπλό σκοπό: α) να φέρει το δείγμα σε τέτοια μορφή ώστε να μπορεί να αναλυθεί στο εργαστήριο (ένα φύλλο κολοκυθιάς είναι πολύ δύσκολο να το αναλύσει κανείς όπως προκύπτει μετά την ξήρανσή του) και β) να δημιουργηθεί ένα ομοιογενές και ομοιόμορφο δείγμα φυτικών ιστών. Εξαιτίας της δυσκολίας που παρουσιάζει το κόψιμο ή ο θρυμματισμός των ξηρών φυτικών ιστών με το χέρι (ιδιαίτερα όταν το δείγμα είναι αρκετά μεγάλο) ο θρυμματισμός συνήθως γίνεται μηχανικά με κατάλληλες συσκευές όπως: οι μύλοι Wiley, μύλοι τύπου σφυριού ή μύλοι όπου ο θρυμματισμός επιτυγχάνεται με τη βοήθεια κυλιόμενης μπάλας. Από τη χρήση των περισσότερων μύλων υπάρχει ο κίνδυνος επιμόλυνσης του δείγματος με στοιχεία τα οποία υπάρχουν στις επιφάνειες επαφής των διαφόρων εξαρτημάτων τους με το δείγμα (Cu και Zn από τα μπρούτζινα μέρη, Fe από τα ανοξείδωτα, Al από τα αλουμινένια, Na και Zn από τα πλαστικά ή τα λαστιχένια μέρη). Η έκταση αυτής της επιμόλυνσης εξαρτάται από την ποιότητα του μύλου αλλά και από το χρόνο επαφής του δείγματος με αυτόν. Όταν λοιπόν τα δείγματα προορίζονται για αναλύσεις που απαιτείται ιδιαίτερη ακρίβεια συνιστάται να χρησιμοποιείται για τη λειοτρίβησή τους γουδί αχάτη. Μετά τη λειοτρίβηση του δείγματος για να επιτευχθεί η ομογενοποίησή του και να εξαλειφθεί πιθανή ανομοιομορφία ως προς το μέγεθος των

2 τεμεχιδίων του ξηρού φυτικού υλικού συνιστάται το κοσκίνισμά του με κόσκινο 20 mesh. Η πορεία εργασίας για την προετοιμασία των δειγμάτων σας έχει ως εξής: Βγάλτε από το πυριαντήριο τα δείγματά σας Με το χέρι προσπαθήστε να μειώσετε το μέγεθος του ξηρού φυτικού υλικού, προσέχοντας να μην έχετε απώλειες Μεταφέρετε ένα τμήμα του ξηρού φυτικού σας υλικού στον υποδοχέα του μύλου και λειοτριβήστε το καλά. Κοσκινίστε αν χρειάζεται το αλεσμένο φυτικό σας υλικό με κόσκινο 20 mesh Συλλέξτε το κοσκινισμένο υλικό σας σε χάρτινο σακουλάκι που σας παρέχετε από το εργαστήριο Συνεχίστε τη διαδικασία μέχρι να λειοτριβήσετε όλο το ξηρό δείγμα φυτικών ιστών που είχατε συλλέξει. Σημειώστε στο σακουλάκι σας τα στοιχεία του δείγματός σας (ονοματεπώνυμο, είδος φυτικών ιστών, ημερομηνία δειγματοληψίας) Καθαρίστε πολύ καλά το μύλο σκουπίζοντάς τον με χαρτί πριν τον παραδώσετε στην επόμενη ομάδα για χρήση Σε προζυγισμένη κάψα τοποθετείστε μικρή ποσότητα ξηρού φυτικού υλικού (1-2 g) για προσδιορισμό της υγρασίας του δείγματός σας. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ Μετά τη λειοτρίβηση και την ομογενοποίηση το δείγμα φυτικού υλικού είναι πλέον έτοιμο για την εργαστηριακή ανάλυση. Οι περισσότερες μέθοδοι για τον προσδιορισμό των ανόργανων στοιχείων στους φυτικούς ιστούς σε πρώτη φάση απαιτούν την καταστροφή των οργανικών συστατικών του φυτικού υλικού και στη συνέχεια διαλυτοποίηση των ανόργανων στοιχείων ώστε να μπορούν να προσδιοριστούν με μια από τις διαθέσιμες αναλυτικές

3 μεθόδους στο εργαστήριο. Τις τελευταίες δεκαετίες υπάρχουν σημαντικές βελτιώσεις στην αναλυτική διαδικασία ιδιαίτερα με τη ανάπτυξη της τεχνολογίας, η οποία δίνει τη δυνατότητα για ταυτόχρονη μέτρηση των κυριότερων στοιχείων στο ίδιο μέσο με τη χρήση αυτόματων αναλυτών. Οι αναλυτές αυτοί λόγω των πλεονεκτημάτων που παρουσιάζουν (γρήγορη ανάλυση πολλών δειγμάτων για διάφορα θρεπτικά, μεγάλη ευαισθησία και ακρίβεια στις μετρήσεις) χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στα σύγχρονα εργαστήρια και διευκολύνουν σοβαρά την ανάλυση των φυτικών ιστών. Μέθοδοι Καταστροφής της Οργανικής Ουσίας των Φυτικών Ιστών Ήδη αναφέρθηκε ότι το πρώτο βήμα για τον εργαστηριακό προσδιορισμό των ανόργανων στοιχείων που περιέχονται στους φυτικούς ιστούς είναι η καταστροφή των οργανικών τους συστατικών και η παραλαβή των ανόργανων στοιχείων σε διαλυμένη μορφή έτσι ώστε να μπορεί να πραγματοποιηθεί ο αναλυτικός προσδιορισμός τους. Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι καταστροφής των οργανικών συστατικών του ξηρού φυτικού υλικού: α) η υγρή καύση και β) η ξηρή καύση. Το ποιά μέθοδος θα εφαρμοστεί κάθε φορά εξαρτάται από τα στοιχεία που πρόκειται να προσδιοριστούν, τη φύση του φυτικού υλικού, τη δυσκολία ή ευκολία διαλυτοποίησής του, την απαιτούμενη ακρίβεια στα αποτελέσματα και τέλος από τη δυνατότητα κάθε εργαστηρίου να εφαρμόσει τη μια ή την άλλη μέθοδο. Η μέθοδος της υγρής καύσης συναντάται με πολλές παραλλαγές. Ωστόσο η αρχή στην οποία βασίζεται είναι το ότι προκαλείται ισχυρή οξείδωση των οργανικών υλικών με τη χρήση ενός ισχυρού οξέος και ταυτόχρονη εφαρμογή υψηλών θερμοκρασιών ώστε να επιταχύνεται η καταστροφή των οργανικών ουσιών του φυτικού υλικού. Τα πιο κοινά οξέα που χρησιμοποιούνται είναι τα H 2 SO 4, HNO 3 και HClO 4 σε συνδυασμό τα δύο ή και τα τρία μαζί. Το HNO 3 συνήθως συμπεριλαμβάνεται σε όλες τις παραλλαγές, ενώ η προσθήκη του H 2 SO 4 εκτός από την ισχυρή οξειδωτική δράση του προκαλεί και αύξηση της θερμοκρασίας του συστήματος οπότε συμβάλει διπλά στην καταστροφή των

4 οργανικών συστατικών. Η προσθήκη των HClO 4 ή H 2 O 2 εφαρμόζεται για να επιταχυνθεί η όλη διαδικασία και να ολοκληρωθεί η καύση. Η μέθοδος της υγρής καύσης είναι κατάλληλη για τον προσδιορισμό των περισσοτέρων θρεπτικών στοιχείων στο ξηρό φυτικό υλικό. Ωστόσο όταν απαιτείται μεγάλη ακρίβεια οι παραλλαγές που χρησιμοποιούν το H 2 SO 4 δεν συνιστώνται για φυτικό υλικό πλούσιο σε Ca. Μειονέκτημα της μεθόδου της υγρής καύσης είναι ότι α) υπάρχει κίνδυνος απώλειας του Β και άλλων πτητικών στοιχείων των φυτικών ιστών και β) κατά την εφαρμογή της χρειάζεται ιδιαίτερη εμπειρία και προσοχή από τον αναλυτή (κυρίως κατά τη διάρκεια της πέψης που πρέπει να γίνεται σε απαγωγό εστία ώστε οι δηλητηριώδεις ατμοί που παράγονται να μην εισπνέονται και να απομακρύνονται με ασφάλεια). Η μέθοδος της ξηρής καύσης είναι πιο εύκολη και εφαρμόζεται σε πολλά εργαστήρια. Είναι δε κατάλληλη για τον προσδιορισμό των περισσοτέρων θρεπτικών στοιχείων στο ξηρό φυτικό υλικό. Συγκρίσεις των αποτελεσμάτων που προέκυψαν για τα ίδια δείγματα όταν σε αυτά εφαρμόστηκαν και οι δύο μέθοδοι δεν έδωσαν στατιστικά σημαντικές διαφορές. Η αρχή στην οποία βασίζεται η μέθοδος αυτή είναι το ότι εφαρμόζεται πολύ υψηλή θερμοκρασία για την οξείδωση και καταστροφή της οργανικής ουσίας του ξηρού φυτικού υλικού. Τα σημεία που πρέπει να προσέχει κανείς ιδιαίτερα όταν εφαρμόζεται η μέθοδος της ξηρής καύσης είναι: α) η φύση και το σχήμα των υλικών από τα οποία είναι κατασκευασμένα τα δοχεία όπου τοποθετείται το φυτικό υλικό που πρόκειται να υποστεί την ξηρή καύση: πρέπει να είναι τέτοια ώστε να μην επιμολύνουν το φυτικό υλικό με στοιχεία που αποτελούν συστατικά του υλικού κατασκευής τους π.χ. τα pyrex να είναι ελεύθερα Β και να μην ελευθερώνουν Na όταν υποβάλλονται σε υψηλές θερμοκρασίες ή όταν χρησιμοποιούνται τα χωνευτήρια πορσελάνης να προσδιορίζεται και το Al που αυτά πιθανά να ελευθερώνουν, ιδιαίτερα όταν αυτό αποτελεί το στοιχείο του ενδιαφέροντος. Επίσης όσον αφορά το σχήμα τους θα πρέπει να διαθέτουν αρκετά ψηλά τοιχώματα, ώστε να μειώνεται ο κίνδυνος απώλειας φυτικού υλικού κατά την καύση, καθώς υπάρχει κίνδυνος ανάφλεξής του όταν αυτό υποβάλλεται σε υψηλές θερμοκρασίες,

5 β) η θέση των χωνευτηριών μέσα στο πυριαντήριο υψηλών θερμοκρασιών: όταν αυτά βρίσκονται πολύ κοντά στην πόρτα πιθανά να χρειάζονται μεγαλύτερο χρόνο παραμονής για να ολοκληρωθεί η καύση λόγω ανομοιόμορφης κατανομής της θερμότητας σε μερικά πυριαντήρια και χαμηλότερων θερμοκρασιών κοντά στην πόρτα, αλλά και λόγω έλλειψης Ο 2 για την ολοκλήρωση της καύσης, γ) η θερμοκρασία καύσης: θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε αφενός να εξασφαλίζεται η πλήρης οξείδωση των οργανικών υλικών και αφετέρου να μην ξεπερνά τα όρια εκείνα που επιτρέπουν την απώλεια των πτητικών στοιχείων. Θερμοκρασία 500 ο C έχει βρεθεί ότι είναι ικανοποιητική για την καύση των περισσοτέρων φυτικών ιστών χωρίς να παρατηρούνται απώλειες σε πτητικά στοιχεία. Πολύ χαμηλές θερμοκρασίες δεν συνιστώνται καθώς εγκυμονούν τον κίνδυνο ατελούς καύσης και αδυναμία παραλαβής όλων των ποσοτήτων των προς προσδιορισμό στοιχείων. δ) ο χρόνος καύσης: ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη οξείδωση των οργανικών συστατικών του ξηρού φυτικού υλικού μπορεί να ποικίλει και εξαρτάται από τη φύση του ίδιου του υλικού. Δυσκολία πλήρους οξείδωσης παρουσιάζουν φυτικού ιστοί με μεγάλη περιεκτικότητα σε σάκχαρα και έλαια. Ωστόσο έχει βρεθεί ότι για τα περισσότερα φυτικά είδη χρόνος καύσης από 4 ως 8 h στους 500 ο C είναι αρκετός για την πλήρη οξείδωση του φυτικού τους υλικού. Πορεία εργασίας για την μέθοδο της ξηρής καύσης: Ζυγίστε 0,5-1,0 g λεπτοδιαμερισμένου και ομογενοποιημένου ξηρού φυτικού υλικού. Σημειώστε ακριβώς την ποσότητα που ζυγίσατε στο τετράδιό σας. Τοποθετείστε το σε σημειωμένο με τον κωδικό σας χωνευτήρι πορσελάνης ή σε pyrex ποτήρι ζέσεως χωρητικότητας 25 ml. Σημειώστε τον κωδικό σας με μολύβι στο κάτω μέρος του χωνευτηριού ή στην ειδική θέση του ποτηριού ζέσεως γιατί λόγω

6 έκθεσης σε πολύ υψηλή θερμοκρασία υπάρχει κίνδυνος να σβηστεί και να χάσετε την ταυτότητα του δείγματός σας. Τοποθετείστε το χωνευτήρι ή το ποτήρι ζέσεως με το φυτικό υλικό σε κρύο πυριαντήριο υψηλών θερμοκρασιών Ρυθμίστε το πυριαντήριο να φτάσει τη θερμοκρασία των 500 ο C σε 2 h Μετά από 4 8 h καύσης στη θερμοκρασία 500 ο C σβήστε το πυριαντήριο Απομακρύνετε με προσοχή και χρησιμοποιώντας κατάλληλη λαβίδα τα χωνευτήρια πορσελάνης ή τα ποτήρια ζέσεως από το πυριαντήριο και αφήστε τα να ψυχθούν (τα δείγματά σας είναι έτοιμα αν η τέφρα που έχει απομείνει από αυτά είναι λευκού χρώματος). Ετοιμάστε διάλυμα βασιλικού νερού για να διαλύσετε την τέφρα ως εξής: Διαλύστε 300 ml πυκνού HCl και 100 ml πυκνού ΗΝΟ 3 με απεσταγμένο νερό σε τελικό όγκο 1L. Με σιφώνιο προσθέστε προσεκτικά στο δείγμα σας 10 ml βασιλικού νερού για να διαλυτοποιήσετε την τέφρα, φροντίζοντας ώστε να παρασύρετε και τα τυχόν τεμαχίδια τέφρας που είναι κολλημένα στα τοιχώματα Αν παρατηρείτε ότι υπάρχουν αδιάλυτα τεμαχίδια στο δείγμα σας εφαρμόστε εξωτερική θέρμανση, τοποθετώντας το δείγμα σας σε εστία θερμάνσεως, για να επιτύχετε πλήρη διαλυτοποίηση της τέφρας. Παραλάβετε το εντελώς διαλυτοποιημένο δείγμα σας με τη βοήθεια μικρού χωνιού σε τελικό όγκο 25 ή 50 ml χρησιμοποιώντας αντίστοιχες ογκομετρικές φιάλες και συμπληρώστε τον όγκο με απεσταγμένο νερό ως τα 25 ή τα 50 ml. Μεταφέρετε το δείγμα σας σε πλαστικό φιαλίδιο, γράψτε τον κωδικό του δείγματος σε αυτό και φυλάξτε το στο ψυγείο για τους αναλυτικούς προσδιορισμούς των θρεπτικών στοιχείων.

7