Instrumental Methods of Analysis of Natural Compounds and Nutraceuticals - GLR017

• Title: Instrumentální metody analýzy přírodních látek a nutraceutik
• Guaranteed by: Department of Analytical Chemistry (16-16140)
• Faculty: Faculty of Pharmacy in Hradec Králové
• Actual: from 2024
• Semester: summer
• Points: 0
• E-Credits: 7
• Examination process: summer s.:
• Hours per week, examination: summer s.:28/28, C+Ex [HS]
• Capacity: unknown / unknown (unknown)
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: prof. RNDr. Dalibor Šatínský, Ph.D.

Annotation

Cílem výuky je poskytnout studentům pevný a dostatečně široký teoretický a metodický základ principů instrumentálních metod vhodných k analýze biologicky aktivních látek v rostlinných materiálech a extraktech z nich. Dále základní metody a principy vyhodnocování kvalitativní a kvantitativní analýzy záznamů a dat z instrumentálních metod. Těžiště výuky spočívá ve výkladu teoretických základů principů instrumentálních metod analýzy zejména optických, elektrochemických, separačních a extrakčních – potenciometrie, UV/Vis spektrofotometrie, polarimetrie, fluorimetrie, IČ spektrometrie, Ramanovy spektrometrie, základních principů hmotnostní (MS) spektrometrie, chromatografie tenkovrstvá (TLC), chromatografie plynová (GC), kapalinová (HPLC),, a elektroforetické separační metody (CE, CZE). V praktických cvičeních je kladen důraz na samostatný přístup studentů k řešení analytických problémů přímo u vybraných instrumentálních technik a vyhodnocení záznamů při stanovení biologicky aktivních látek – potenciometrická titrace, UV/Vis spektrofotometrické stanovení, HPLC a GC analýzy, fluorimetrické stanovení, hodnocení IČ a Ramanových spekter při analýze biologicky aktivních látek.

Last update: Šatínský Dalibor, prof. RNDr., Ph.D. (27.02.2024)

Course completion requirements

Absolvování všech praktických cvičení

Odevzdání protokolů ze všech praktických cvičení

Dosažení minimálního počtu bodů z praktické části a teoretické části, splnění zápočtové testu.

Absolvování zkoušky

Last update: Šatínský Dalibor, prof. RNDr., Ph.D. (06.09.2023)

Literature

Povinná:

• . . In Klouda, Pavel. Moderní analytické metody . Ostrava: Pavel Klouda - nakladatelství Pavko, 2016, s. -. ISBN 978-80-86369-22-8..
• . . In Klouda, Pavel. Moderní analytické metody : učebnice základů instrumentálních analytických metod . Ostrava: Nakl. Pavel Klouda, 1996, s. -. ISBN 80-902155-0-5..
• . . In Zima, Tomáš. Laboratorní diagnostika . Praha: Galén, 2002, s. -. ISBN 80-7262-201-3..

Doporučená:

• . . In Nováková, Lucie, Douša, Michal, Česla, Petr. Moderní HPLC separace v teorii a praxi. I . Brno: Česká chromatografická škola, zapsaný spolek, 2021, s. -. ISBN 978-80-270-8559-0..
• . . In Nováková, Lucie, Douša, Michal. Moderní HPLC separace v teorii a praxi. II . Brno: Česká chromatografická škola, zapsaný spolek, 2021, s. -. ISBN 978-80-270-8560-6..
• . . In Havlíček, Vladimír Spížek, Jaroslav (eds.). Natural products analysis : instrumentation, methods, and applications . Hoboken, New Jersey: Wiley, 2014, s. -. ISBN 978-1-118-46661-2..

Volitelná:

• . . In Skoog, Douglas A., Holler, F. James Crouch, Stanley R.. Principles of instrumental analysis . Boston: Cengage Learning, 2018, s. -. ISBN 978-1-305-57721-3..

Last update: prepocet_literatura.php (19.09.2024)

Teaching methods

Přednášky, semináře, praktická cvičení, exkurze do akreditované laboratoře

Last update: Šatínský Dalibor, prof. RNDr., Ph.D. (06.09.2023)

Requirements to the exam

Vědomosti:

Pro splnění zkoušky jsou nutné dostatečné znalosti získané v přednáškách a praktických cvičeních které definuje sylabus předmětu a týkají se zejména těchto základních okruhů:

Rozdělení instrumentálních metod a jejich základní principy v analýze biologicky aktivních látek.

Základní principy instrumentálních metod analýzy - optických, elektrochemických, separačních a extrakčních – potenciometrie, voltametrie, UV/Vis spektrofotometrie, polarimetrie, fluorimetrie, IČ spektrometrie, Ramanovy a NMR spektrometrie, základní principy hmotnostní (MS) spektrometrie a hodnocení MS spekter, chromatografie chromatografie tenkovrstvá (TLC), plynová (GC), kapalinová (HPLC), a superkritická (SFC), elektroforetické separační metody (CE, CZE, ITP, MEKC) a kapalinová a superkritická fluidní extrakce.

Schopnost spolehlivé orientace a hodnocení instrumentálních dat a spekter z uvedených metod.

 

Praktická cvičení

1. Absolvování všech praktických cvičení – možnost náhrady po domluvě s vyučujícím

2. Odevzdání protokolů ze všech praktických cvičení

3. Dosažení předepsaného počtu bodů ze zápočtového testu a z praktických úloh

 

Zkouška

1. Zkouška z Instrumentálních metod analýzy přírodních látek a nutraceutik nutraceutik probíhá v termínech vyhlášených ve Studijním informačním systému, začátek je vždy specifikován. Vyhodnocení písemného testu probíhá hned po jeho skončení, zápis výsledků a případné ústní přezkoušení provádějí zkoušející po dohodě v čase domluveném na písemné zkoušce (podle počtu studentů v daném termínu).

2. Ústní zkoušce předchází písemný test.

3. Organizace zkoušky:

první termín – písemný test + ústní zkouška

druhý termín – písemný test + ústní zkouška

třetí termín – pouze ústní zkouška

Last update: Šatínský Dalibor, prof. RNDr., Ph.D. (07.09.2023)

Syllabus

Úvod do instrumentálních analytických metod

• Instrumentální metody, základní principy a jejich rozdělení, jejich výhody, nevýhody, a jejich využití v kvalitativní i kvantitativní analýze biologicky aktivních látek v rostlinných extraktech a nutraceuticích.

Optické metody

• Základní optické metody, interakce hmoty a záření, rozdělení optických metod, jejich možnosti, principy, základy luminiscenčních analýzy, využití optických metod.
• Spektrofotometrie v ultrafialové oblasti, typy elektronových přechodů, absorpční spektrum, Lambert-Beerův zákon, spektrofotometry dvoupaprskové, diode array detektory, analytické využití – identifikace, čistota látek, stanovení obsahu, metoda kalibrační křivky, analýza vícesložkového systému.
• Spektrofotometrie v infračervené (IČ) oblasti, druhy vibrací, charakteristické vibrace skupin, absorpční spektrum, absorpční pásy, přístrojové zařízení, způsoby měření, analytické využití – interpretace spekter, identifikace, zkoušky totožnosti, čistota, struktura organických sloučenin.
• Fluorimetrie a luminiscenční techniky - typy elektronových přechodů, emisní a excitační spektra, analytické využití – identifikace, čistota látek, stanovení obsahu biologicky aktivních látek v rostlinných extraktech
• Plamenová fotometrie, refraktometrie, polarimetrie, jejich principy, analytické využití.

Elektroanalytické a elektroforetické metody

• Základní elektroanalytické metody, jejich klasifikace a principy. Potenciometre, princip, přístrojové uspořádání, volba elektrodového systému, iontově selektivní elektrody, potenciometrické titrace a jejich vyhodnocování, analytické využití, základní principy voltametrie
• Kapilární zónová elektroforéza a její modifikace - základní principy, přístrojové uspořádání, detektory, analýza biologicky aktivních látek a rostlinných extraktů,

 Separační chromatografické metody

• Základní separační metody, rozdělení podle principu separace. Chromatografické metody a jejich rozdělení.
• Chromatografie tenkovrstvá (TLC) instrumentace, analytické využití v analýze biologicky aktivních látek
• Plynová chromatografie, instrumentace, analytické využití v analýze biologicky aktivních látek a rostlinných extraktů.
• Kapalinová chromatografie v kolonovém a planárním uspořádání.
• Vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC/UHPLC) - přístrojové uspořádání, detektory, typy stacionárních fází a jejich pokročilé modifikace, analýza organických biologicky aktivních látek a rostlinných extraktů
• Vysokoúčinná tenkovrstvá chromatografie (HPTLC). Přístrojové uspořádání a analytické využití v analýze rostlinných extraktů
• Plynová chromatografie – princip, využití, přístrojové uspořádání, detektory, analýza biologicky aktivních látek a kontaminujících látek

Další spektrální metody

• Ramanova spektrometrie - princip, využití, přístrojové uspořádání, hodnocení spekter a identifikace biologicky aktivních látek v rostlinných extraktech
• Polarimetrie - princip metody a využití v analýze opticky aktivních látek
• Hmotnostní spektrometrie – základní princip instrumentace a využití při identifikaci biologicky aktivních látek,

Techniky úpravy vzorků před analýzou

·         Základní extrakční techniky a jejich rozdělení SPE, SPME, LLE, LLME, extrakce s ultrazvukem, Soxhletova extrakce – základní princip technik extrakce do pevné a kapalné fáze

·         Vliv matrice vzorku na extrakci, ionizace analytu, vliv pH a vysolování, extrakční rovnováhy, základní pojmy, eluotropická řada rozpouštědel, lipofilita analytů a rostlinných metabolitů

Praktická cvičení:

• Potenciometrické stanovení karboxylových kyselin
• Potenciometrické stanovení biogenních prvků
• Spektrofotometrické stanovení kyseliny sulfosalycilové – optimalizace podmínek stanovení (absorbční maximum, koncentrace činidel, linearita)
• Extrakčně spektrofotometrické stanovení organických komplexů po extrakci z vodných roztoků
• Tenkovrstvá chromatografie fenolických látek – separace a identifikace
• Rozdělovací chromatografie – optimalizace mobilních fází pro separaci
• Základní principy separace v HPLC – vyhodnocování chromatogramů, identifikace a stanovení fenolických látek ve směsi
• Základní principy separace v GC - vyhodnocování chromatogramů, stanovení vyšších alkoholů a těkavých silic v roztocích,
• Polarimetrické stanovení sacharidů – stanovení koncentrace roztoků cukrů
• Hodnocení IČ spekter a identifikace látek podle spektrálních vlastností biologicky aktivních látek
• Ramanova spektrometrie - hodnocení spekter a identifikace látek podle spektrálních vlastností biologicky aktivních látek
• Fluorimetrické stanovení chininu – optimalizace podmínek a vyhodnocování neznámých vzorků
• Exkurze do akreditované laboratoře a laboratoře MS a CE analýz

 

Last update: Šatínský Dalibor, prof. RNDr., Ph.D. (27.02.2024)

Learning resources

E-learning moodle; https://dl1.cuni.cz/enrol/index.php?id=1332

Výukové materiály dostupné na webu/intranetu katedry: Katedra analytické chemie | Intranet FAF (cuni.cz)

Last update: Šatínský Dalibor, prof. RNDr., Ph.D. (06.09.2023)