Биологический каталог




Методы общей бактериологии. Том 2

Автор Ф.Герхардт

ы с указанными на упаковках величинами рН, однако такой дорогостоящий и отнюдь не лучший способ калибровки использовать вовсе не обязательно. В табл. 16.1 приведены некоторые стандартные буферы [10], имеющие надежные значения рН. Если электрод дает линейные показания, то для калибровки прибора в пределах нужного диапазона рН можно использовать один стандартный буфер. Однако поведение электрода редко бывает идеальным, поэтому целесообразно использовать два стандартных буфера (например, с рН 4,00 и 6,88), установив тем самым соответствующий диапазон рН измеряемых растворов.

Некоторые трудности

Основные трудности, возникающие при измерении рН, обусловлены нелинейностью показаний в щелочной области, поглощением С02 нейтральными и щелочными пробами и стандартными растворами, а также постепенным испарением стандартных растворов. Большинство проблем, связанных с неудовлетворительной работой прибора, объясняется плохим содержанием электродов. Для точного и воспроизводимого измерения рН с помощью стеклянного электрода необходимо, чтобы на нем присутствовал уравновешенный слой геля. Фирмы-изготовители рекомендуют новый или уже промытый электрод выдерживать в течение нескольких дней в воде или сначала в буферном растворе, а затем в воде для образования на нем слоя геля; рекомендуется также между измерениями помещать электроды в дистиллированную воду. После использования электроды промывают и вытирают для удаления прилипших материалов.

К сожалению, недостаточная очистка электродов и их хранение в воде приводят к загрязнению стеклянной поверхности. Липиды и белки, прилипшие к стеклу, обусловливают нелинейные показания электрода и замедленную ответную реакцию прибора. Кроме того, на электроде может происходить рост бактерий, что также вызывает загрязнение стеклянной поверхности электрода и закупорку асбестовых волокон, служащих солевым мостиком между стандартным электродом и измеряемым раствором. В каломельном электроде следует поддерживать достаточно высокий уровень раствора КС1; во время измерений пробку необходимо убирать, для того чтобы раствор КС1, вытекающий через асбестовое волокно, предотвращал его загрязнение примесями.

Если стеклянный электрод загрязнен, естественно возникает желание заменить его новым. Однако старый электрод можно хорошо очистить, помещая его несколько раз попеременно в 0,1 н. растворы НС1 и NaOH при 50°С. Затем электрод вымачивают в воде, чтобы восстановить нарушенный слой геля. В трудных случаях рекомендуется погружать электроды сначала на несколько секунд в 10%-ный раствор HF, а затем в 5 н. НС1, после чего их вымачивают в дистиллированной воде.

Влияние солей

Измерение рН при высокой ионной силе измеряемого раствора приводит к ошибкам, достигающим 0,5 единицы рН. С этой проблемой часто сталкиваются при приготовлении высокомолярных растворов сульфата аммония, имеющих нейтральный или щелочной рН. Обычно перед измерением рН таких растворов их разбавляют в соотношении 1 : 20. Разбавление растворов полностью диссоциированных солей мало влияет на рН, так как соотношение ионов остается почти постоянным. При определенных обстоятельствах степень влияния солей проверяют с помощью стандартов, приготовленных с использованием исследуемых растворов солей.

16.2.2. Другие ионселективные электроды

Существуют ионселективные электроды, предназначенные для электрометрического определения различных ионов и газов [8]. Большинство таких электродов находит применение в промышленных процессах, однако некоторые из них позволяют определять биологически важные ионы с достаточно высокой чувствительностью и избирательностью, чтобы их можно было использовать в бактериологических исследованиях. Ионселективные мембранные датчики делятся на четыре типа: стеклянные, твердые (или осадочные), газочувствительные и жидкостные (табл. 16.2). Ответная реакция электрода — это в широком смысле результат ионообменного процесса, причем возникающие потенциалы подчиняются уравнению Нернста или одной из его более развернутых форм.

В аммиачном электроде имеется газопроницаемая мембрана [14], сквозь которую диффундирует аммиак, вступающий в реакцию с заполняющим раствором:

NH3 -f Н20 = NH/ + ОН".

Концентрацию гидроксида в заполняющем растворе определяют затем с помощью электрода сравнения. Описываемый электрод специфичен по отношению к аммиаку; он позволяет определять также и ионы аммония после добавления к раствору NaOH до рН 11. Определению мешают только летучие амины. Использование электрода фирмы Orion Со. дает возможность определять аммиак в концентрации от 17 мкг до 17 мг на 1 мл с точностью 2% или выше. Нитраты и нитриты также можно измерить после их восстановления, а азот, определяемый по Кьельдалю, — после сжигания пробы и добавления к ней NaOH (разд. 20.2.7). Для измерения азота мочевины необходимо иметь модифицированный аммиачный электрод, в котором вторая мембрана окружает раствор, содержащий уреазу. Согласно другому методу, образцы предварительно обрабатывают уреазой и проводят измерение с помощью обычного аммиачного электрода [14].

Ионселективные электроды можно приспособить для измерения активности ферментов и концентраций соединений, служащих субстратами для некоторых ферментов [15]. Например, кристаллический мембранный Нд25/Н§1-электрод, предназначенный для прослеживания за иодид-ионом, можно использовать и для определения глюкозооксидазы и глюкозы, согласно уравнениям

Глюкозооксидаза

Глюкоза-fН20-г-03 >• Глюконовая кислота 4- H2Og,

Mo (IV)

Н202 -f 21" 4- 2Н+ >• 12 4- 2Н20.

Модифицированный проточный иодид-чувствитель-ный электрод позволяет при наличии автоанализатора исследовать до 70 проб в час. Если имеется избыток глюкозооксидазы и недостаток глюкозы, потенциометри-ческая реакция дает возможность определить содержание глюкозы в пробе. При избытке глюкозы и недостатке глюкозооксидазы скорость изменения потенциала можно использовать для измерения количества фермента.

Поскольку нет никакой системы для абсолютной калибровки проб (исключение составляет водородный электрод для измерения рН), с этой целью обычно используют разбавления стандартных маточных растворов, пригоювленных из полностью диссоциирующих солей [16].

Что касается чувствительности измерений, то их можно проводить в диапазоне от 10~5—Ю-6 М до 1 М для выбранного иона. Датчик редко бывает высокоспецифическим в отношении какого-то одного иона. В действительности на результаты измерений часто влияют другие ионы. Например, 10% ответной реакции, которую дает кальциевый электрод, приходится на эквивалентные количества Pb2+, Zn2+, Cu2+ и Fe2+, присутствующих в концентрации 10~5—Ю-6 М. Хлоридные электроды реагируют таким же образом на иодид- и бромид-ионы, т. е. при их концентрации 10~5—10~6 М они дают 10% всего отклика электрода. С другой стороны, К+-электрод совершенно нечувствителен к Na+, iLi+ Cs+ и Н+. Степень чувствительности и избирательности измерений зависит от конкретного электрода. За подробной информацией по этому вопросу следует обращаться к инструкциям фирм-изготовителей.

16.2.3. Полярографический метод определения кислорода [12]

Взаимодействие кислорода с платиновым электродом при потенциале от —0,5 до —0,8 В описывается уравнением

02 -Ь 2Н20 4- 4е = 40Н".

Это уравнение показывает, что данный процесс сопровождается образованием потока электронов, т. е. возникновением тока в направлении к электроду. Ток, проходящий через резистор, на выходе из него создает напряжение. «Потенциал» такого полуэлемента при использовании его в сочетании со стандартным Hg2Cl2-noлуэлементом или с хлорсеребряным электродом можно измерить, если эти два полуэлемента соединить солевым мостиком. Кроме того, силу тока можно определить с помощью гальванометра. Измерение напряжения проводят после его усиления. Обе эти процедуры не требуют применения электрода сравнения.

Платиновый электрод может быть стационарным, вращающимся или вибрирующим (для сведения к минимуму диффузионных градиентов). Однако такие электроды обычно легко загрязняются при их применении для анализа биологических образцов. Эта проблема не возникает при использовании кислородного электрода Кларка [13], представляющего собой платиновый электрод, покрытый газопроницаемой мембраной. С помощью платинового электрода измеряют число, присутствующих на его поверхности молекул кислорода, главным образом на основе теории соударений. В электроде же Кларка время ответа пропорционально скорости диффузии кислорода через мембрану. В такой системе трансмембранный градиент концентрации кислорода возникает из-за того, что на поверхности электрода концентрация кислорода вследствие его потребления равна нулю. К счастью, скорость диффузии кислорода линейно зависит от его концентрации или парциального давления. Выход тока зависит также от площади платинового катода.

Кривая зависимости силы тока от поляризующего напряжения в диапазоне от —0,5 до —0,8 В изменяется пропорционально или почти пропорционально концентрации кислорода. Поэтому поляризующее напряжение должно соответствовать середине этого участка кривой. Подобная зависимость силы тока от поляризующего напряжения является главной характеристикой кислородного электрода.

Влияние температуры

Ток датчика весьма чувствителен к температуре, так как проницаемость материала мембраны имеет высокий температурный коэффициент (около 3—5°/о на 1°С). Кроме того, как хорошо известно, растворимость кислорода также зависит от температуры. Поэтому при работе с кислородным электродом необходим строгий контроль температуры и тщательное уравновешивание измеряемых растворов при заданной температуре.

Калибровка и расчеты

Калибровка прибора основана на том, что кислород обладает определенной растворимостью в данных условиях. Для измерения нулевой концентрации кислорода к контрольному раствору добавляют дитионит натрия. Чтобы установить шкалу прибора на 100% используют какой-либо раствор, насыщенный кислородом. Концентрацию кислорода рассчитывают по коэффициенту распределения Бунзена, который можно найти в справочниках international Critical Tables» ил

страница 32
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Скачать книгу "Методы общей бактериологии. Том 2" (4.15Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.10.2019)