초음파 보조 운점 추출
Cloud point extraction (CPE) 은 분석 대상 물질을 분리하고 사전 농축하는 전처리 절차입니다. 초음파 처리와 결합하면 운점 추출을 강화하여 공정을 더 효율적이고 빠르며 환경친화적으로 만들 수 있습니다. 초음파 보조 운점 추출은 용매 소비량과 추출 시간을 줄이고 분석 대상 물질의 농축 배수도 크게 높여 줍니다.
운점 추출은 어떻게 작동하나요?
Cloud point extraction (CPE) 은 시료 매트릭스에서 분석 대상 물질을 추출하고 사전 농축하는 데 사용되는 분리 기법입니다. 이 방법에서는 운점이라고 하는 특정 온도에서 시료 매트릭스 내에 미셀 또는 액정 응집체로 이루어진 구름이 형성됩니다. 분석 대상 물질은 미셀상에 가용화되며, 이 미셀상은 원심분리 또는 여과를 통해 시료 매트릭스에서 분리할 수 있습니다.
CPE 기법은 물, 생체액, 환경 시료를 비롯한 다양한 시료 매트릭스에 적용할 수 있습니다. 복잡한 매트릭스에서 페놀류, 다환 방향족 탄화수소(PAHs), 농약과 같은 유기 화합물을 추출하는 데 흔히 사용됩니다.
운점 추출은 무엇을 의미하나요?
Cloud point extraction 은 특정 온도에서 액체가 탁해지는 물리적 변화를 이용합니다. 액체의 운점은 투명한 용액이 그보다 낮은 온도에서 액체–액체 상분리를 거쳐 에멀션을 형성하거나, 액체–고체 상전이를 거쳐 안정한 졸 또는 침전물이 가라앉는 현탁액을 형성하는 온도입니다.
운점 추출의 작동 원리: Cloud point extraction (CPE) 은 수용액 내 비이온성 계면활성제의 특정 상거동을 이용합니다. 이 수용액은 특정 온도 – 이른바 운점 – 에 도달하거나 킬레이트제가 첨가되면, 또는 두 조건이 모두 충족되면 상분리를 나타냅니다. 운점 추출에서 분리를 유도하는 주된 요인은 분석 대상 물질과 계면활성제 사이의 소수성 상호작용이며, 이를 통해 비이온성 계면활성제가 풍부한 상에 분석 대상 물질을 다양한 금속 착물 형태로 포집할 수 있습니다.
CPE는 고체상 추출 및 액체–액체 추출과 같은 기존 추출 방법에 비해 여러 장점이 있습니다. 소량의 유기 용매만 필요한 간단하고 비용 효율적인 기법입니다. 또한 특정 분석 대상 물질을 선택적으로 추출하는 데 사용할 수 있으며, 분석 대상 물질의 정량 분석을 위해 크로마토그래피 및 분광법과 같은 다른 분석 기법과 쉽게 결합할 수 있습니다.
그러나 CPE에도 온도를 세심하게 제어해야 하고 다른 매트릭스 성분의 간섭이 발생할 수 있다는 등의 한계가 있습니다. 이러한 한계에도 불구하고 CPE는 유망한 기술이며, 초음파 처리와 결합하면 효율을 더욱 높일 수 있습니다.
초음파 CupHorn은 여러 바이알의 시료를 동일한 조건에서 동시에 전처리할 수 있어 운점 추출을 용이하게 합니다
초음파 처리는 어떻게 운점 추출의 효율을 높이나요?
초음파 처리를 활용하면 cloud point extraction (CPE) 을 여러 방식으로 보조하고 개선할 수 있습니다. 초음파 처리는 고주파 음파를 이용하여 액체 매질에 캐비테이션 기포를 생성합니다. 이러한 기포가 붕괴하면 국소적으로 높은 온도와 압력이 발생하며, 이는 시료 매트릭스를 파괴하고 CPE 중 미셀상에서 분석 대상 물질의 가용화를 촉진할 수 있습니다.
초음파 처리가 CPE를 보조하고 개선할 수 있는 몇 가지 방식은 다음과 같습니다:
- 미셀 형성 촉진: 초음파 처리는 계면활성제 분자와 시료 매트릭스 사이의 접촉을 증가시켜 미셀 형성을 촉진할 수 있습니다. 이를 통해 미셀상에서 분석 대상 물질을 더 빠르고 효율적으로 가용화하여 추출 수율을 높일 수 있습니다.
- 추출 시간 단축: 초음파 처리는 시료 매트릭스에서 미셀상으로의 분석 대상 물질의 물질 전달을 가속하여 CPE에 필요한 추출 시간을 단축할 수 있습니다. 이는 초음파 처리가 시료 매트릭스에 미치는 기계적 효과에 기인하며, 이 효과는 분석 대상 물질을 매트릭스 내에 유지하는 분자 간 힘을 깨뜨릴 수 있습니다.
- 추출 효율 향상: 초음파 처리는 계면활성제 분자와 분석 대상 물질 사이의 접촉을 증진하여 CPE의 추출 효율을 높일 수 있습니다. 이를 통해 미셀상에서 분석 대상 물질을 더욱 완전하게 가용화하여 추출 효율을 높일 수 있습니다.
- 감도 향상: 초음파 처리는 미셀상에서 분석 대상 물질의 사전 농축을 개선하여 CPE의 감도를 높일 수 있습니다. 이를 통해 사전 농축을 하지 않을 때보다 더 낮은 농도의 분석 대상 물질을 검출할 수 있습니다.
전반적으로 초음파 처리는 미셀 형성을 촉진하고 추출 시간을 단축하며 추출 효율과 감도를 높여 CPE의 성능을 개선하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다.
운점 추출에 적합한 초음파 처리기를 찾아보세요
Hielscher Ultrasonics는 운점 추출 및 분석 전 단계에서 효율적이고 시간을 절약하며 사용하기 편리한 시료 전처리를 위한 다양한 첨단 초음파 솔루션을 제공합니다. 운점 추출을 위해 단일 시료, 여러 시료 또는 마이크로타이터 / 멀티웰 플레이트를 초음파 처리하려는 경우, 당사는 해당 추출 절차에 이상적인 초음파 처리기를 갖추고 있습니다.
아래 표는 시료 전처리 및 추출용 초음파 처리기를 개괄적으로 보여 줍니다. 장치 유형을 클릭하면 각 초음파 균질기에 대한 자세한 정보를 확인할 수 있습니다. 충분한 교육을 받고 오랜 경험을 쌓은 당사의 기술진이 시료 전처리에 가장 적합한 초음파 처리기를 선택하실 수 있도록 기꺼이 도와드리겠습니다!
| 배치 부피 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 최대 10개의 바이알 또는 튜브 | 해당 없음 | VialTweeter |
| 멀티웰 / 마이크로타이터 플레이트 | 해당 없음 | UIP400MTP |
| 여러 튜브 / 용기 | 해당 없음 | CupHorn |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–1000mL | 20–200mL/min | UP200Ht, UP200St |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP400St |
연락하세요! / 문의하세요!
VialTweeter는 10개의 시험관을 동시에 초음파 처리하는 다중 시료 전처리용 초음파 장치입니다.
문헌 / 참고 자료
- Yoong Kit Leong, John Chi-Wei Lan, Hwei-San Loh, Tau Chuan Ling, Chien Wei Ooi, Pau Loke Show (2017): Cloud-point extraction of green-polymers from Cupriavidus necator lysate using thermoseparating-based aqueous two-phase extraction. Journal of Bioscience and Bioengineering, Volume 123, Issue 3, 2017. 370-375.
- Trindade, A. S., Dantas, A. F., Lima, D. C., Ferreira, S. L., & Teixeira, L. S. (2015): Multivariate optimization of ultrasound-assisted extraction for determination of Cu, Fe, Ni and Zn in vegetable oils by high-resolution continuum source atomic absorption spectrometry. Food chemistry, 185, 2015. 145–150.
Hielscher Ultrasonics는 고성능 초음파 균질기를 실험실 규모부터 산업 규모까지 제조합니다.