A talaj összes szénhidrát- tartalmának meghatározása Készítette: Markó István A8WWQQ.

Az előadások a következő témára: "A talaj összes szénhidrát- tartalmának meghatározása Készítette: Markó István A8WWQQ."— Előadás másolata:

1 A talaj összes szénhidrát- tartalmának meghatározása Készítette: Markó István A8WWQQ

2 A talaj fogalma: a Föld legkülső, mállott kérge, amely a környezeti tényezők hatására, talajképződési folyamatok eredményeképpen alakult ki, mégpedig a litoszféra, hidroszféra, atmoszféra és bioszféra kölcsönhatásainak zónájában. A talaj legfontosabb összetevői: szervetlen komponensekszervetlen komponensek talajvíztalajvíz talajlevegőtalajlevegő szerves komponensekszerves komponensek

3 A talaj szerves komponensei A talaj tömegének mindössze 2-5 %-a szerves, viszont ezen komponenseknek köszönhetően játszódnak le a talaj kémiai reakciói. A talaj szerves anyagai biomasszából, rész- ben elbomlott növényi és állati alkotórészek- ből, talajorganizmusokból és humuszból állnak.

4 A talaj szerves alkotórészei egyszerűsítve két csoportra, az ún. huminanyagokra és a nem huminanyagokra oszthatók. Huminanyagok: huminsavak huminsavak fulvosavak fulvosavak humin (mint polimer) humin (mint polimer)

5 Nem huminanyagok: szénhidrátok szénhidrátok fehérjék, aminosavak fehérjék, aminosavak zsírok, viaszok zsírok, viaszok kis molekulatömegű szerves savak kis molekulatömegű szerves savak A talajban levő mikroorganizmusok enzim- katalízis révén, gyorsan mineralizálják a nem huminanyagokat; ennek megfelelően élettartalmuk a talajban viszonylag csekély.

6 A talaj szénhidrátjai a poliszacharidok - pl.: cellulóz, pektin - a talaj összes szerves anyag tartalmának 5-25 %-a. A szénhidrátok biztosítják a mikroorganizmusok számára szükséges szén és energiaforrást. A szénhidrátok biztosítják a mikroorganizmusok számára szükséges szén és energiaforrást.

7 A talajban lévő összes-szénhidrát meghatározását, két lépéses szelektív hidrolitikus depolimerizációval majd azt követően kolorimetriás analizálással végzik.A talajban lévő összes-szénhidrát meghatározását, két lépéses szelektív hidrolitikus depolimerizációval majd azt követően kolorimetriás analizálással végzik. A hidrolízis típusától függően különböző szénhidrátok frakcióik keletkezhetnek.A hidrolízis típusától függően különböző szénhidrátok frakcióik keletkezhetnek. A hidrolízis után meghatározhatók a szénhidrátok kristályos és nem kristályos frakciói, 12 M H 2 SO 4 /1 M H 2 SO 4 segítségével.A hidrolízis után meghatározhatók a szénhidrátok kristályos és nem kristályos frakciói, 12 M H 2 SO 4 /1 M H 2 SO 4 segítségével. (kristályos: cellulóz, nem kristályos: növényi hemicellulóz, mikrobiális poliszacharidok) (kristályos: cellulóz, nem kristályos: növényi hemicellulóz, mikrobiális poliszacharidok)

8 Hidrolízis A nem kristályos poliszacharidok hidrolíziséhez, hígított kénsav, hígított sósav vagy trifluor- ecetsav (TFA) használható.A nem kristályos poliszacharidok hidrolíziséhez, hígított kénsav, hígított sósav vagy trifluor- ecetsav (TFA) használható. Az egyes monomerek meghatározását végezhetjük GC-s illetve HPLC-s vizsgálattal.Az egyes monomerek meghatározását végezhetjük GC-s illetve HPLC-s vizsgálattal. A hidrolizátumból a teljes szénhidrát mennyiség meghatározható kolorimetriás elemzéssel is, a reagensek a folyamat során a következők lehetnek: fenol-kénsav, hangyasav illetve 3- metil-2-benzotiazolinon-hidrazon-hidroklorid (MBTH).A hidrolizátumból a teljes szénhidrát mennyiség meghatározható kolorimetriás elemzéssel is, a reagensek a folyamat során a következők lehetnek: fenol-kénsav, hangyasav illetve 3- metil-2-benzotiazolinon-hidrazon-hidroklorid (MBTH).

9 A talaj szénhidrát tartalmának meghatározására nincsenek hatással az aminosavak és az egyéb szerves anyagok.A talaj szénhidrát tartalmának meghatározására nincsenek hatással az aminosavak és az egyéb szerves anyagok. A kromatográfiás eljárások közül a spektrofotometriás szénhidrát meghatározás az ami gyors, érzékeny, kevés eszköz és kis mértékű előkezelés szükséges a hidrolízishez.A kromatográfiás eljárások közül a spektrofotometriás szénhidrát meghatározás az ami gyors, érzékeny, kevés eszköz és kis mértékű előkezelés szükséges a hidrolízishez.

10 Az MBTH módszer jól bevett kémiai eljárások sorozatából áll.Az MBTH módszer jól bevett kémiai eljárások sorozatából áll. Hexózok és pentózok cukoralkohollá alakulnak borohidrid vizes oldatában. A perjódsav a két 1,2-diol kötést tartalmazó cukoralkoholokat formaldehiddé oxidálja, 1 mol cukoralkoholból 2 mol formaldehid keletkezik.Hexózok és pentózok cukoralkohollá alakulnak borohidrid vizes oldatában. A perjódsav a két 1,2-diol kötést tartalmazó cukoralkoholokat formaldehiddé oxidálja, 1 mol cukoralkoholból 2 mol formaldehid keletkezik. A formaldehid vizes oldatból történő meghatározásához MBTH-t használnak.A formaldehid vizes oldatból történő meghatározásához MBTH-t használnak. Hexózokból, pentózokból és cukoralkoholokból 2 mol, dezoxihexózokból 1 mol formaldehid keletkezik.Hexózokból, pentózokból és cukoralkoholokból 2 mol, dezoxihexózokból 1 mol formaldehid keletkezik. MBTH vizsgálat

11 A poliszacharidok hidrolizálása A poliszacharid hidrolizálása koncentrált kénsavval történik. A nagy szerves széntartalommal rendelkező talajmintából 50 mg-ot, nagy ásványi anyag tartalmú talajmintából 250-1000 mg-ot 1,5 ml 12 M kénsavban szuszpendálnak, majd egy zárt lombikban 16 órán keresztül szobahőmérsékleten rázatják.A poliszacharid hidrolizálása koncentrált kénsavval történik. A nagy szerves széntartalommal rendelkező talajmintából 50 mg-ot, nagy ásványi anyag tartalmú talajmintából 250-1000 mg-ot 1,5 ml 12 M kénsavban szuszpendálnak, majd egy zárt lombikban 16 órán keresztül szobahőmérsékleten rázatják. Az oldatot ezután hígítják 17,5 ml desztillált vízzel majd 100°C-on 5 órán keresztül hidrolizálják.Az oldatot ezután hígítják 17,5 ml desztillált vízzel majd 100°C-on 5 órán keresztül hidrolizálják. Lehülés után a hidrolizátumot leszűrik majd semlegesítik 3 M NaOH-val (pH=6-7) és felhígítják 100 ml-re.Lehülés után a hidrolizátumot leszűrik majd semlegesítik 3 M NaOH-val (pH=6-7) és felhígítják 100 ml-re.

12 Nem kristályos poliszacharidok hidrolizálása 100 mg-ot a nagy szerves széntartalommal rendelkező talajmintából, 250-1000 mg-ot a nagy ásványi anyag tartalmú talajmintából 50 ml 1 M sósavban szuszpendálnak nitrogén jelenlétében egy zárt lombikban. A hidrolízis során a lombikokat laboratóriumi kemencébe helyezik 100°C-on 5 órára.100 mg-ot a nagy szerves széntartalommal rendelkező talajmintából, 250-1000 mg-ot a nagy ásványi anyag tartalmú talajmintából 50 ml 1 M sósavban szuszpendálnak nitrogén jelenlétében egy zárt lombikban. A hidrolízis során a lombikokat laboratóriumi kemencébe helyezik 100°C-on 5 órára. Hűtés után a szuszpenziót leszűrik egy Whatman GF/F üvegszál szűrőn és a szűrőben maradt üledéket átmossák 180 ml vízzel.Hűtés után a szuszpenziót leszűrik egy Whatman GF/F üvegszál szűrőn és a szűrőben maradt üledéket átmossák 180 ml vízzel. A szűrt oldatot semlegesítik 3 M NaOH-val (pH=6-7) és felhígítják 250 ml-re.A szűrt oldatot semlegesítik 3 M NaOH-val (pH=6-7) és felhígítják 250 ml-re.

13 Kolorimetriás szénhidrát meghatározás MBTH-val A spektrofotometriás elemzéshez a hidrolizátumot 1:25 és 1:100 arányban kell hígítani, a hígítás mértéke a talaj széntartalmától függ.A spektrofotometriás elemzéshez a hidrolizátumot 1:25 és 1:100 arányban kell hígítani, a hígítás mértéke a talaj széntartalmától függ. Egy milliliter semlegesített hidrolizátumot inkubálnak 0,05 ml hideg frissen készített kálium-borohidriddel, 4 órán keresztül sötétben tárolják.Egy milliliter semlegesített hidrolizátumot inkubálnak 0,05 ml hideg frissen készített kálium-borohidriddel, 4 órán keresztül sötétben tárolják.

14 Az oxidáció előtt a felesleges borohidridet meg kell semmisíteni, ezt 0,05 ml 0,36 M sósavval végzik.Az oxidáció előtt a felesleges borohidridet meg kell semmisíteni, ezt 0,05 ml 0,36 M sósavval végzik. 10 perc után 0,1 ml 0,025 M-os perjódsavat adnak a hidrolizátumhoz, hogy az alditolt formaldehiddé oxidálja.10 perc után 0,1 ml 0,025 M-os perjódsavat adnak a hidrolizátumhoz, hogy az alditolt formaldehiddé oxidálja. Tíz perccel később a reakciót megállítják 0,1 ml 0,25 M nátrium-arzenittel majd az oldatot 10 percig állni hagyják.Tíz perccel később a reakciót megállítják 0,1 ml 0,25 M nátrium-arzenittel majd az oldatot 10 percig állni hagyják. Ezután 0,2 ml 2 M sósavat, majd 0,4 ml MBTH reagenst adnak hozzá, és jól lezárt kémcsövekben forrásban lévő vízben melegítik. A mintákat ezután szobahőmérsékletűre hűtik, majd oxidálják 0,2 ml 2,5 %-os FeCl 3 oldattal. Aztán az oldatot összekeverik 1 ml acetonnal és az abszorbanciát 635 nm-en olvassák le. Vak mintaként 2:1 arányú desztillált víz:aceton keveréket használnak.Ezután 0,2 ml 2 M sósavat, majd 0,4 ml MBTH reagenst adnak hozzá, és jól lezárt kémcsövekben forrásban lévő vízben melegítik. A mintákat ezután szobahőmérsékletűre hűtik, majd oxidálják 0,2 ml 2,5 %-os FeCl 3 oldattal. Aztán az oldatot összekeverik 1 ml acetonnal és az abszorbanciát 635 nm-en olvassák le. Vak mintaként 2:1 arányú desztillált víz:aceton keveréket használnak.

15 Az elemzést 3 alkalommal végzik el.Az elemzést 3 alkalommal végzik el. A formaldehid képződése elkerülhető ha hozzáadnak 0,2 ml-t perjódsav és nátrium- arzenit 1:1 arányú keverékéből.A formaldehid képződése elkerülhető ha hozzáadnak 0,2 ml-t perjódsav és nátrium- arzenit 1:1 arányú keverékéből. A minta és a kontroll oldat abszorbanciájának különbsége megmutatja, a cukoralkoholok oxidálása során felszabadult formaldehidek mennyiségét. A hidrolizátum szénhidráttartalma kiszámítható (glükóz ekvivalens).A minta és a kontroll oldat abszorbanciájának különbsége megmutatja, a cukoralkoholok oxidálása során felszabadult formaldehidek mennyiségét. A hidrolizátum szénhidráttartalma kiszámítható (glükóz ekvivalens).

16 Zavaró komponensek A mérés során zavaró komponensek az oxidációs lépés során formaldehidet eredményező vegyületek.A mérés során zavaró komponensek az oxidációs lépés során formaldehidet eredményező vegyületek. Ezek a vegyületek 1,2 diol vagy 1-hidroxi- 2-amino csoportokat tartalmaznak, mint például a glikol, a glicerin és a szerin.Ezek a vegyületek 1,2 diol vagy 1-hidroxi- 2-amino csoportokat tartalmaznak, mint például a glikol, a glicerin és a szerin.

17 A hidrolizátumban található cukrok redukálás és a származékképzés után gázkromatográfiás elválasztással határozhatók meg. Alkalmas eljárás az 1984-ben Cowie és Hedges, majd 1992- ben Sugahara által leírt módszer.A hidrolizátumban található cukrok redukálás és a származékképzés után gázkromatográfiás elválasztással határozhatók meg. Alkalmas eljárás az 1984-ben Cowie és Hedges, majd 1992- ben Sugahara által leírt módszer.

18 Irodalomjegyzék http://www.tankonyvtar.hu/konyvek/novenytan/novenytan -19-talaj http://hu.wikipedia.org/wiki/Talaj http://ganymedes.lib.unideb.hu:8080/dea/bitstream/2437/ 80887/4/ertekezes.pdf http://www.springerlink.com/content/p46351rg11535765/ http://books.google.hu/books?id=nUmMTWcaPkMC&pg =PA86&lpg=PA86&dq=composition+of+soil+carbohydrat e+matter&source=bl&ots=j50ruuvUD- &sig=7QmsbOMyqHtwxGAi5749GwWhYCI&hl=hu&ei=K kCcTe74HYmSOp_p8bEH&sa=X&oi=book_result&ct=re sult&resnum=8&ved=0CGcQ6AEwBw#v=onepage&q=c omposition%20of%20soil%20carbohydrate%20matter&f =false