분석화학에서 쓰이는 친환경용제
생물기반 용제를 이용한추출
생물기반 대응물들을 이용해 대체된 초기의 용제들에는 벌써 분석적 절차가 있습니다.
Dean-Stark 기구를 이용해 수분을 알아내기위해 톨루엔toluene을 대신해 이용되는
디-리모넨D-limonene이라는 생물기반 용제의 한 예시는 벌써 분석 실습에 쓰였습니다.
중요로이, 이 대용품은 늘상 쓰이는 공식적인 방법인 Ja 2a-46을위해 미국 유화학회 모임
American Oil Chemists' Society(AOCS)가 추천하였습니다.
용제를 바꾸는 것은 절차 수행에 중요하게 영행를 주지는 않았습니다. 이 테르펜terpene은 올리브 씨의
지방과 기름의 측정을 위해 n-헥산n-hexane 대신에 적용되어져 왔습니다.
덜 유독하고 덜 위험한 용제를 전환하는 것 뿐만아니라, 의도한 절차는 성공적인 용제 재활용 과정을
포함합니다. 그러므로, 디-리모넨의 재생과 재활용의 가능성은 또다른 장점입니다.
이것은 또한 다양한 음식에서 총 지방질을 알아낼 때 n-헥산n-hexane의 대체제로 사용되어져왔습니다.
(비교적) 유한 디-리모넨을 용제로써 고르고 용제가 사용되는 양을 크게게 감소함으로써 용제 추출의
환경적인 영향이 감소되었습니다. 이것은 분산액체-액체 미세추출dispersive liquid-liquid microextraction(DLLME)와 같은 미세추출기술의 쓰임을 통해 이뤄질 수 있습니다. 베타시클로덱스트린β-Cyclodextrin 은 추출 용제로써의 디-리모넨 200 μL와 분산제로써의 아세톤 1mL가 이용되어져 온 DLLME 방식을 사용하면서 밝혀져왔습니다.
DLLME는 허용 검출한계(LOD)와 선형범위liner range로 산출된 분광광도정량spectrophotometric determination과 혼합되었습니다. 흥미롭게도, 베타시클로덱스트린은 베타카로틴β-carotene과 함께 유색의 복합체를 형성합니다, 분석적 절차가 완전히 생물기반이라는 것을 뜻합니다. 그러나, 디-리모넨이 해양 생태에 매우 유독하다는 것이
이 시점에서는 언급되어야합니다.
멘솔(박하뇌)은 다섯개의 프탈레이트 에스테르five phthalate ester들의 DLLME에서
생물기반 추출 용매로써 사용되어져왔습니다. 맨솔 50mg은 1.25mL의 아세톤 함께 적용되고
검출한계(LOD) 결과는 1–8 μg L−1의 범위 내로 나왔습니다. 분산의 계수로 나타난 정밀도는
4%에서 8%의 범위 내였습니다.에탄올로부터 합성될 수 있는 친환경용매인 탄산디에틸Diethyl Carbonate은 DLLME를 이용해 물로부터 클로로페놀chlorophenol을 추출하기위해 적용되어져 왔습니다.
계량값은 톨루엔toluene, 클로로벤젠chlorobenzene이나 아세트산부틸butyl acetate의 추출에 의거해
다른 분석 절차들을 통해 얻어진 것과 비슷합니다.
폴리에틸렌글리콜polyethylene glycol수용액은 식물 샘플들에서 온 플라본flavone과 쿠머린coumarin의
마이크로파 지원 추출을 위해 적용되었습니다. 이 절차는 피분석물analyte에 따라 2-6분안에
거의 100% 효율적인 추출로 허용되었고, 성과는 메탄올에서 얻은 것 보다 더 훌륭했습니다.
몇몇의 바이오용매는 와류지원vortex-assisted 행렬고상분산matrix solid-phase dispersion 추출을 통해
어류조직샘플로부터의 살생제 추출을 위해 실험되었습니다. 거의 모든 조사된 용재들
--아세톤, 헥산, 초산에틸ethyl acetate, 테트라히드로푸란tetrahydrofuran, 멘타놀아세트산mentahnol-acetic acid
화합물, 에탄올, 메탄올(헥산 빼고는 모두 친환경용제입니다)-은 96%이상의 추출 효율성을 가능케했습니다.
이 용제들이 모두 필수 분석 요구성능를 만나면서, 다른 요소들은 추출용제를 선별할 때 고려되었습니다.
궁극적으로, 가장 독성이 적고 유익한 물리화학적 특성들을 가지고 있는 에탄올이 선정되었습니다.
또다른 실험은 2-메틸테트라히드로푸란2-methyltetrahydrofuran, 시클로펜틸 메틸 에테르cyclopentyl methyl ether, 디메틸 탄산염dimethyl carbonate, 이소프로판올isopropanol, 에탄올, 초산에틸ethyl acetate, p-사이멘p-cymene, 그리고 디-레모닌과 얻어진 것들보다 조금 나은 추출 효율성을 허용하기위해 발견된 것 처럼, 초산에틸ethyl acetate이 연어조직으로부터 지방산을 추출하는 데 있어서 최고의 선택이라는 것을 보여줬습니다.
에탄올, 디-리모넨, 그리고 에틸젖산염ethyl lactate 중 타임thyme 정유로부터 온 티몰thymol의 가압된
액체 추출에 적용하기 위한 최고의 친환경용제를 식별하기를 목표로하는 연구는
앞서말한 친환경용매들 3개 모두 티몰thymol의 추출을 가능케하였지만,
디-리모넨은 이것의 친유성적인 특성으로 인해 가장 좋은 반응을 주는 것이 관측되었다고 보여줬습니다.
친환경용매를 활용하는 분석 절차의 수 가 아직은 그리 높지 않다는 것이 주의되어야합니다.
바이오용제들은 특히 식물소재로부터 생물학적 활성을 갖는 화합물들을 얻기 위해 다른 화학 분야에서
더 넓게 적용됩니다. 비록 두 조건 일지라도,이 사실은 분석추출에서 친환경용제의 잠재적으로
넓은 적용가능성을 입증합니다. 우선 목표 화합물들의 추출 효율은 100%에 가까워야합니다.
두번째조건은 높은 순도의 바이오용제나 간섭물interferent이 아닌 복합체들로 오염된 바이오용제가 얻는 것이
가능하다는 것입니다. 바이오용제들이 색층분석기술chromatographic technique에 사용될 때, 바이오 용제의
어떠한 오염된 피분석물과도 같이 용리(녹여서 분리)elute 하지 않고, 분광측광법spectrophotometric을 이용해
최종 측정이 만들어졌을 때, 오염물질은 피분석물이 흡수하는 파장에서 복사를 흡수하면 안됩니다.
친환경용제 정제는 증류나 흡습제 / 탈산제deoxygenationg agent의 적용과 같은
잘 확립된 방법을 통해 이뤄질 수 있습니다.
식물소재 과정에서 적용된 친환경용제의 예시는, 디클로로메탄-메탄올dichloromethane-methanol 화합물의 1:1 용량/용량 화합물 로써 해조류로부터 페놀 복합체들을 추출하는 데 효과적일 수 있는 유칼립톨eucalyptol
입니다. 다른 예시로는 n-헥산처럼 효율성 좋은 유채씨rapeseed로부터의 스테로이드의 추출을 위한
메틸티트라하이드로푸란methyltetrahydrofuran의 적용이 있습니다.
클로로포름-메탄올 혼합물choloform-methanol mixture이나 n-헥산은 미세조류에서의 지방질 추출을 위해
2-메틸테트라히드로푸란-이소아밀 알코올 2-methyltetrahydrofuran-isoamyl alcohol이나
2-메틸테트라히드로푸란-에탄올2-methyltetrahydrofuran-ethanol, 혹은 에탄올과 초산에틸ethyl acetate로
대체될 수 있습니다.
※유칼립톨-무색의 액체로서, 특유의 방향성 장뇌(樟腦) 비슷한 향기가 있고 자극성의 짜릿한 맛이 있다. 유칼리유(油)나 그외 다른 원료로부터 얻는다. 향미료, 거담제, 국소소독제, 구충제로 사용된다. 수의학에서는 기관지염의 흡입제나 거담제로 사용된다.(네이버 사전 참조)
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citation: Tobiszewski, M. Analytical chemistry with biosolvents.Anal Bioanal Chem411,4359–4364 (2019). https://doi.org/10.1007/s00216-019-01732-2