Ergosterol z drożdży piekarskich

Ergosterol z drożdży piekarskich

Co nieco o drożdżach …

Drożdże (Saccharomyces cerevisiae) są jednokomórkowymi grzybami rozmnażającymi się przez pączkowanie. W sprzyjających warunkach komórki drożdży pączkują bardzo szybko, stąd powiedzenie „rośnie jak na drożdżach”.
Drożdże od wieków miały bardzo duże znaczenie gospodarcze. Właściwości fermentacyjne drożdży piekarniczych, piwowarskich i winiarskich były i są wykorzystywane na szeroką skalę w przemyśle spożywczym.
Najwięcej wartości odżywczych mają drożdże piwowarskie, czym znacznie przewyższają drożdże piekarnicze. Wiele osób wierzy jednak w dobroczynne działanie kuracji polegającej na piciu napoju sporządzonego przez zalanie drożdży piekarniczych ciepłą wodą lub mlekiem z dodatkiem cukru. Taki napój drożdżowy może przynieść więcej szkody niż pożytku. Drożdże zaczynają bowiem fermentować w naszym przewodzie pokarmowym i dopóki nie zostaną strawione, mogą spowodować przykre dolegliwości żołądkowo-jelitowe. Dodatkowo żywe komórki drożdży pobierają z naszego organizmu witaminy z grupy B, szczególnie B1 i biotynę. Jeżeli chcemy samodzielnie przygotować napój drożdżowy, należy drożdże piekarnicze po prostu „zabić”, czyli zalać wrzątkiem.
Drożdże piwowarskie (zwane również piwnymi lub browarnianymi) możemy kupić w aptekach w postaci pastylek. Uzyskuje się je jako produkt uboczny przy produkcji piwa. W procesie obróbki farmaceutycznej zostają one oczyszczone i pozbawione goryczy, która pochodzi ze złożonych związków chemicznych zawartych w szyszkach chmielu. Dodatkowo obniża się w nich zawartość kwasów nukleinowych, ponieważ ich nadmiar jest szkodliwy – może spowodować wystąpienie skazy moczanowej.
Drożdże piwowarskie są źródłem łatwo przyswajalnego białka. Zawierają prawie cały zestaw witamin z grupy B oraz wiele substancji mineralnych – fosfor, cynk, magnez, żelazo, potas, selen i chrom. Ze względu na bogaty skład drożdże piwne są idealnym suplementem diety w przypadku problemów ze skórą lub włosami. Witaminy z grupy B biorą udział w przemianach węglowodanów, tłuszczów i białek. Są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania skóry i błon śluzowych. Mogą zapobiegać nadmiernemu przetłuszczaniu się skóry i włosów.

Wśród witamin z grupy B drożdże piwne zawierają biotynę (witaminę H), która przywraca włosom sprężystość, pomaga hamować ich siwienie i wypadanie. Jej niedobór może powodować zmiany łuszczycowe skóry oraz powstawanie przebarwień skórnych. Drożdże piwowarskie są również źródłem kwasu pantotenowego, zwanego także witaminą B5. Objawem niedoboru tej substancji może być wypadanie włosów i ich przedwczesne siwienie. Ponadto obecny w drożdżach cynk jest niezbędny dla prawidłowego wzrostu włosów. Jest również stosowany w leczeniu nadmiernie przetłuszczającej się i trądzikowej cery.
Drożdże piwne są bogatym źródłem chromu, który wchodzi w skład tzw. czynnika tolerancji glukozy. Jego działanie polega na tym, że razem z insuliną ułatwia transportowanie glukozy do komórek organizmu. Niedobór chromu powoduje zaburzenia tego mechanizmu i w rezultacie wahania poziomu cukru we krwi. Chrom pomaga kontrolować poziom cukru we krwi, dlatego zaleca się jego podawanie w przypadku cukrzycy oraz hipoglikemii.
W ostatnich latach chrom zrobił również wielką karierę jako środek wspomagający odchudzanie. Dzięki zdolności regulacji poziomu cukru we krwi może być pomocny w ograniczaniu napadów wilczego głodu, pojadania pomiędzy posiłkami oraz nadmiernego apetytu na słodycze. Ze względu na zawartość łatwo przyswajalnego chromu drożdże piwowarskie warto stosować podczas odchudzania. Dodatkowo są one źródłem wielu substancji odżywczych, których pozbawiamy organizm podczas restrykcyjnych diet.
Drożdżowe pastylki polecane są w leczeniu wielu dolegliwości. Łagodzą stany migrenowe, są pomocne w leczeniu chorób układu krążenia, stymulują działanie układu odpornościowego. Drożdże są polecane osobom nadpobudliwym, nerwowym, pomagają również w leczeniu bezsenności. Poprawiają koncentrację, więc mogą być stosowane np. podczas intensywnej nauki.

Nazwa łacińska: Sacharomyces cerevisiae

Systematyka - Rząd: drożdżakowców

Systematyka - Rodzina: drożdżakowatych

Nazwa regionalna lub potoczna: Drożdże piekarnicze

Nazwa w języku angielskim: Baker's yeast

Nazwa w języku niemieckim: Backhefe

Nazwa w języku francuskim: Levure de boulanger

Celem naszego ćwiczenia jest izolacja ergosterolu z drożdży piekarskich. Aby do tego doprowadzić należy wykonać następujące czynności:

Odczynniki:

drożdże piekarskie 25 g

50% NaOH 6 mL

toluen 60 mL

etanol 6 mL

bezw. MgSO4

Aparatura/szkło

kolba okrągłodenna poj. 250 mL

chłodnica

cylinder miarowy poj. 50 mL

rozdzielacz poj. 0,5 L

kolba stożkowa poj. 100 mL

kolba stożkowa poj. 500 mL

szklany lejek

zlewka poj. 100 mL

zestaw do sączenia pod zmniejszonym

ciśnieniem

Opis tego jak przeprowadziłam doświadczenie:

W kolbie okrągłodennej o poj. 250 mL umieściłam 25 g świeżych drożdży piekarskich

i ogrzewałam na łaźni wodnej w temperaturze 50-60 °C do utworzenia zawiesistej masy. Do tej

masy, ciągle mieszając, dodałam 6 mL 50 % roztworu wodorotlenku sodu. Następnie

mieszaninę ogrzewaałam pod chłodnicą zwrotną przez 3 godz. Całość ochłodziłam i pozostawiłam na 7dni.

Ostudzoną mieszaninę przeniosłam do rozdzielacza o poj 500 mL i ekstrahowałam

toluenem (3 x 15 mL), a następnie CHCl3 (3 x 20 mL). Roztwory osuszyłam nad bezwodnym

siarczanem magnezu, przesączyłam przez lejek.. Rozpuszczalniki odparowałam

pod zmniejszonym ciśnieniem (wyparka). Otrzymane surowe produkty rozpuściłam w 5 mL

etanolu i po przesączeniu na gorąco pozostawiłam do krystalizacji.

Aparatura:

Reakcja jaka zaszła w trakcie naszego ćwiczenia to:

Izolowanym produktem jest ERGOSTEROL

Ergosterol organiczny związek chemiczny z grupy witamin D (jest prekursorem do ergokalcyferolu - witaminy D₂). Ergosterol jest składnikiem błon komórkowych grzybów, spełniającym tę samą funkcję co cholesterol w komórkach zwierzęcych. Ponieważ ergosterol jest obecny w błonie komórkowej grzybów, a nie występuje w błonach komórkowych zwierzęcych, jest on celem dla leków przeciwgrzybiczych.

   

OBLICZENIA:

m _{ergosterol+zlewka}=98,77g
m_zlewka=95,93g
m _ergosterol=2,84g

1mol     ----   396,65g/mol
x mol    ----   25g
x mol= 0,0630278mol

T_topnienia=160°C

Nie możemy obliczyć wydajności tego procesu bowiem nie znana jest zawartość ergosterolu w drożdżach. Jedynym co możemy obliczyć to zawartość procentowa ergosterolu w otrzymanych przez nas drożdżach.

(2,84/25)*100%= 11,36%

Nie tylko złość piękności szkodzi. Szkodliwe składniki kosmetyków.

Nie tylko złość piękności szkodzi. Szkodliwe składniki kosmetyków.

Streszczenie: Od zarania dziejów ludzie stosowali przeróżne środki mające na celu poprawę urody. Zarówno kosmetyki jak i kosmeceutyki (dermo kosmetyki). Kosmetyki to preparaty które możemy wcierać, nakładać, rozpryskiwać na dowolną powierzchnię ciała celem oczyszczenia bądź upiększenia. Pojęcie „kosmeceutyk” wprowadził prawie 25 lat temu profesor dermatologii Albert M. Kligman z Uniwersytetu Pensylwanii dla określenia grupy preparatów znajdujących się pomiędzy lekami a kosmetykami. Mają one działanie lecznicze i zawierają składniki aktywne które mogą wpływać na procesy fizjologiczne zachodzące w skórze człowieka. Ale nie tylko kosmeceutyki wnikają do naszego ustroju, również wiele substancji zawartych w kosmetykach przenika przez skórę bardzo często na naszą niekorzyść. W naszej pracy skupimy się właśnie na omówieniu toksycznych substancji zawartych w produktach które określamy mianem kosmetyków.

Słowa kluczowe: kosmetyki, toksyczność, parabeny, parafiny, sole aluminium, skład

Wstęp: Zanim kupimy kolejny preparat przeznaczony do pielęgnacji i higieny skóry warto przeczytać jego skład chemiczny. Nie warto płacić za produkty działające szkodliwie na naszą skórę, a nawet cały organizm!. Szczególnie ważnym jest staranne dobieranie kosmetyków pielęgnacyjnych dzieci, kobiet ciężarnych i karmiących. Większość składników jakie są zawarte w produktach kosmetycznych przenika do naszej krwi i działa ogólnie na nasz ustrój.
Należy pamiętać o tym, że wielu kosmetyków używamy codziennie wcierając je w skórę i włosy, wdychając. Taka długotrwała „ekspozycja” na pewne składniki zawarte w kosmetykach może okazać się zgubna. Może wywoływać wypryski, przewlekłe stany trądzikowe, łupież, wypadanie włosów i to te „mniej drastyczne” dolegliwości. Co zapewne zdziwi ale czasami może to mieć wpływ na zaburzenia miesiączkowania, potencji, kłopoty z zajściem w ciążę i jej utrzymaniem, zaburzenia hormonalne. Dlatego radzimy dokładnie czytać etykiety, tym bardziej, że w Polsce w 2002roku weszła w życie ustawa o kosmetykach zgodna z Europejską Dyrektywą Kosmetyczną określającą m.in. wymagania dotyczące oznakowania produktu.
            Komitet Naukowy ds. Kosmetyków i Produktów Nieżywnościowych (SCCNFP) Komisji Europejskiej opracował wytyczne dla przemysłu dotyczącego badań składników kosmetyków celem oceny ich bezpieczeństwa. Wyżej wspomniana Europejska Dyrektywa Kosmetyczna w kilku aneksach podaje wykaz substancji które mogą być stosowane w kosmetykach lub też są zakazane. Dlaczego jednak mino to dalej w większości stojących na naszych półkach kosmetyków bez liku jest substancji które nijak się mają z przesłaniem niesionym na etykiecie?

Najczęściej występujące szkodliwe substancje:

PARABENY (nipaginy, estry kwasu p-hydroksybenzoesowego). Należy szukać ich na etykietach pod nazwami: methylparaben, ethylparaben, butylparaben. Znajdują się w kremach, balsamach, pudrach, podkładach, szamponach, pomadkach, cieniach do powiek, szminkach, korektorach i wielu innych kosmetykach.
Parabeny z założenia mają zapobiegać powstawaniu pleśni, rozwojowi drobnoustrojów co znacznie przedłuża trwałość kosmetyków pozwalając na długie zachowywanie świeżości.

 W wielu różnych produktach możemy znaleźć nawet około 0,5% parabenów. Według badań Amerykańskiej Agencji Żywności i Leków osoba ważąca około 60 kilogramów dziennie wchłania średnio 75 miligramów parabenów z czego ponad 50 miligramów to te pochodzące z kosmetyków!!.
Na szczęście coraz większa liczba badań udowadnia szkodliwość tych nipaginów. Niestety ich eliminacja z naszych kosmetyków jest bardzo mało prawdopodobna, bowiem są one tanimi konserwantami. Jedyne co możemy teraz robić to bacznie śledzić etykiety kosmetyków które kupujemy. Musimy liczyć się jednak z tym, ze są one niezwykle popularne i jak wyżej wspomniałam znajdują się prawie we wszystkich kosmetykach.

Reakcje jakie mogą powodować to: różnorodne reakcje alergiczne a także zapalne skóry, pokrzywki, rumienie. Bezsprzecznie możemy stwierdzić że, parabeny wykazują działanie estrogenne.
Bardzo łatwo przenikają przez skórę na klatce piersiowej, pachwinach, okolicach narządó1) płciowych a także szyi.  Poza tym nie należy zapominać, że konserwanty te nie tylko zwalczają drobnoustroje dostające się do kosmetyków, ale także uszkadzają naszą „dobrą” florę bakteryjną na skórze, która chroni nas z zewnątrz przed najróżniejszymi zarazkami. Wchłaniają się ze skóry do krwi i limfy działając ogólnie.

Unikajmy więc poniższych składników:

• Methylparaben
• Ethylparaben
• Isopropylparaben
• Propylparaben
• Butylparaben
• Benzylparaben
• Glutaraldehyde
• Hexamidine-Diisethionate
• Phenol
• Phenyl Mercuric Acetate
• Phenyl Mercuric Borate
• Benzetonium Chloride
  
  

Kolejnym niepokojącym składnikiem z jakim mamy do czynienia w codziennym stosowaniu kosmetyków są:
SOLE ALUMINIUM

W dostępnych na rynku kremach do opalania czy dezodorantach a także w wielu innych produktach blokujących gruczoły potowe występują sole aluminium. Ich zadaniem jest niwelowanie pocenia się i neutralizacja nieprzyjemnego zapachu. Jednak pot i przykry zapach jaki ze sobą niesie nie mają możliwości wydostania się z organizmu, dlatego pozostają w nim zatruwają go od wewnątrz.

Już sama nazwa tych związków dla przeciętnego obywatela wydaje się groźna. Są to bowiem  toksyczne substancje, które przenikają przez skórę i mają zdolność do kumulowania się w organizmie. Są to dokładnie te same sole metalu z jakimi stykamy się w foliach aluminiowych, samolotach etc.

Działanie: Stosując antyperspiranty które w swoim składzie zawierają sole aluminium może doprowadzić nas do zapalenia gruczołów łojowych a także potowych. Długi okres stosowania sprzyja podrażnieniom a także nadmiernemu wysuszeniu skóry.

Sole aluminium na etykiecie znajdziemy pod nazwami:

• Aluminium hydroxide
• Aluminium oxide
• Aluminium silicate
• Aluminium stearate
• Aluminium starch octenylsuccinate
• Aluminium Chloride
• Aluminium Chlorohydrate
• Aluminium Chlorohydrex
• Aluminium Chlorohydrex PG
• Aluminium Distearate
• Aluminium Sesquichlorohydrate
• Aluminium Stearate
• Aluminium Tristearate
• Aluminium Zirconium Trichlorohydrex GLY
  
  
  
  

PARAFINA
Związkiem który jest jednym z najczęściej występujących w kosmetykach jest parafina która pojawia się także pod nazwą- olej mineralny. Niestety nie ma ona nic wspólnego z nim poza nazwą, bowiem jest to mieszanina węglowodorów nasyconych i kwasów tłuszczowych. Stosowany często ze względu na niską cenę. Jest on produktem uzyskanym z destylacji ropy naftowej

Używa się go m.in. podkładów, toników nawilżających czy balsamów do ciała.

Choć ten związek chemiczny jest naturalnym to nie jest on absolutnie przyswajalny przez nasz organizm który odbiera parafiny jako ciało obce. Nie może jej absorbować i jej trwaić. Na skórze pozostawia on warstwę która nie pozwala jej oddychać, a także prawidłowo pełnić swoich funkcji m.in. oddychać, wydalać potu czy toksyn. Konsekwencją takiego dziłania jest kumulacja wydzielin pod wyżej wspomnianą warstwą parafiny.

Hamowanie procesów życiowych tkanki skórnej sprzyja niestety rozwojowi bakterii beztlenowych i przygotowuje dobry grunt pod trądzik i ropne wypryski skórne.
Jeśli długo narażamy naszą skórę na działanie parafiny możemy doprowadzić do następujących zaburzeń- przesuszenia tkanki skórnej i przyśpieszenia procesu starzenia. Niestety oleju mineralnego nie pozbędziemy się ,łatwo z naszej skóry, ponieważ wykazuje ona hydrofobowość. Nawet prysznic nie usunie jej z powierzchni naszej skóry. Aby ją usunąć należy zastosować duże ilości mydła bądź naturalnego oleju. Musimy się więc wystrzegać jeśli na banderoli pojawi się jedna z poniższych nazw:

• Paraffinum Liquidum
• Paraffin
• Synthetic Wax
• Isoparaffin
• Mineral Oil
• Vaseline
• Petrolatum
• Ceresin
• Isododecane
• Isobutane
• Isohexadecane
• Ozokerite
• Cera Microcristallina

Im prostsze tym lepsze: Etykieta z spisanym składem kosmetyku zdradza nam bardzo wiele informacji nie tylko o tym jakie substancje się w nim znajdują ale także mniej więcej jaka jest ich zawartość. Zazwyczaj pierwsza substancja na liście jest tą przeważającą w składzie procentowym całego kosmetyku a ta znajdująca się na końcu to niewielki wkład. Jednak należy pamiętać, że im mniej składników zawiera dany produkt tym lepiej. Dla przykładu przytoczę skład bambusowego pudru do twarzy: Bambusa Arundinacea Stem Extract, Silk Powder (10%) i skład typowego drogeryjnego pudru : Mica, Talc, HDI/Trimethylol Hexyllactone Crosspolymer, Caprylic/Capric Triglyceride, Octyldodecyl Stearoyl Stearate, Dipentaerythrityl Tetrahydroxystearate/Tetraisostearate, Sorbitan Sstearate, Hydroxyethylcellulose, Synthetic Beeswax, Isostearyl Neopentanoate, Ethylene/Methacrylate Copolymer, Polysorbate 20, Dimethicone, Isopropyl Titanium Triisostearate, PEG-100 Sstearate, Cetearyl Ethylhexanoate, Sorbitan Isostearate, Polyethylene, Aluminium Starch Octenylsuccinate, Methylparaben, Ethylparaben, Propylparaben, Butylparaben, Parfum, Silica, Microcrystalline Wax/Cera Microcrystallinacire, Tetrasodium EDTA, Chlorphenesin, Potassium Sorbate, [+/- Titanium Dioxide (CI 77891), Iron Oxides (CI 77491, CI 77492, CI 77499), Manganese Violet (CI77742), Yellow 5 LAKE (CI19140), Carmine (CI75470), Bismuth Oxychloride (CI 77163), Ultramarines (CI 77007)]
Dlatego warto czasem poświęcić trochę czasu na szukanie jak najkrótszej listy składników. Mamy wtedy dużo większe prawdopodobieństwo mniejszej zawartości szkodliwych substancji.

Badania toksyczności nowych składników kosmetyków:  
Każda nowa, nieznana substancja zanim będzie mogła być stosowana jako składnik kosmetyku musi zostać szczegółowo przebadana celem określenia jej profilu toksykologicznego. Ponieważ kosmetyki są powszechnie dostępne i częstotliwość ich użytkowania jest duża, kryteria oceny składników są bardzo ostre. Właśnie wyniki badań toksykologicznych pozwalają na wprowadzenie nowej substancji na listę tych dopuszczonycg do stosowania w kosmetykach.
Przedstawię pokrótce zakres badań toksyczności a także zatwierdzone metody ich prowadzenia:

Ø  Toksyczność ostra- Ustalenie wartości LD₅₀^* przeprowadza się na zwierzętach; dopuszczona metoda ustalonej dawki i metoda klas toksyczności ostrej

Ø  Wchłanianie przez skórę- Celem jest uzyskanie informacji o tym jaka ilość badanej substancji może zostać wchłonięta do organizmu po jej aplikacji na skórę. Badania takie prowadzi się najczęściej metodami in vitro na wyizolowanej skórze ludzkiej, szczurzej lub świńskiej. Dopuszczalne są także badania na ludziach- ochotnikach.

Ø  Działanie żrące i działanie drażniące na skórę- Ocena działania żrącego przeprowadza się metodami in vitro- testem przez skórnej oporności elektrycznej skóry szczura (TER) a także metodą EPISKIN na modelu skóry ludzkiej ze zrekonstruowanym naskórkiem i warstwą rogową. Działanie drażniące natomiast bada się metodą in  vitro na królikach (OECD) oraz na ludziach; w badaniach na ludziach i zwierzętach nie wolno stosować substancji o działaniu żrącym.

Ø  Działanie drażniące na oczy i błony śluzowe- badanie to przeprowadza się testem Draize’a in vitro na królikach (OECD). Jako metody skriningowe stosuje się tzw. Testy in vitro HET-CAM na kosmówce jaja kurzego oraz test RBC na erytrocytach bydlęcych.

Ø  Działanie uczulające- ocenę działania uczulającego prowadzi się tylko metodami in vitro. Testy przeprowadza się głównie na myszach, świnkach morskich. Badania uczulające prowadzi się również na ludziach ale tylko w odniesieniu do związków które nie wykazały działania uczulającego na zwierzętach.

Ø  Toksyczność podprzewlekła-  badanie  to ma na celu ocenę toksyczności narządowej i/lub układowej. Ocenę toksyczności przeprowadza się po 28-lub 90-dniowym do żołądkowym poddaniu badanej substancji szczurom lub innym gryzoniom. Komitet SCCNFP rozważa obecnie czy w przypadku kosmetyków nie należy zastąpić tego badania powietrzną ekspozycją dermalną.

Ø  Mutagenność i genotoksyczność- obligatoryjnymi badaniami są testy in vitro mutacji bakteryjnych lub mutacji genowych na komórkach ssaków. Użycie testów in vivo jest ograniczone do potwierdzenia aktywności mutagennej obserwowanej wcześniej in vitro.

Ø  Fitotoksyczność środków promieniochronnych- Środki promieniochronne mają zdolność do absorbowania promieniowania UVA i/lub UVB.  Związek może zmienić swoją konfigurację lub przekształcić się w inny związek chemiczny o potencjale toksycznym różnym od związku wyjściowego. Dlatego niezbędnym jest badanie efektów fitotoksycznych. Metodą zatwierdzoną jest in vitro 3T3 NRU PT wychwytu czerwieni obojętnej, polega ona na porównaniu cytotoksyczności badanego związku w obecności bez i z promieniowaniem UV/VIS/

Ø  Toksykokinetyka- te badania dostarczają nam informacji o wchłanianiu, rozmieszczeniu, wydalaniu i metabolizmie badanej substancji.  Badania OECD.

Ø  Efekty odległe- badania prowadzi się na zwierzętach w celu ujawnienia niepożądanego działania badanej substancji które pojawia się dopiero po upływnie dłuższego czasu narażenia. Efekty odległe to m.in. działanie rakotwórcze , wpływ na rozrodczość, działanie teratogenne.

*LD₅₀- (ang. Lethal Dose, 50%) – termin w toksykologii określający dawkę substancji toksycznej, obliczany w miligramach na kilogram masy ciała, potrzebnej do uśmiercenia 50% badanej populacji.

Literatura:

1. Witold Seńczuk red.: Toksykologia. Podręcznik dla studentów, lekarzy i farmaceutów Wydanie IV. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2002. 
2. Małgorzata Wiśniewska (red.), Encyklopedia dla wszystkich Chemia, Wydawnictwo Naukowe i Techniczne Warszawa, str. 332
3. Europejska Dyrektywa kosmetyczna (tekst jednolity). Pollena – TŚPK, 1997
4. Europejskie Przepisy i Wytyczne dotyczące Kosmetyków. Kosmetyki, perfumy, chemia gospodarcza. Suplement, 2000
5. Koźmińska-Kubańska, Zarys kosmetyki lekarskiej, wyd. III, Warszawa, PZWL, 1991
6. Gliwka: Nowe idee w recepturze kosmetycznej, Łódź, Akademia Medyczna, 1998
7. Dr Henryk Różański, Toksyczne składniki kosmetyków, http://www.luskiewnik.strefa.pl/acne/toksyny.htm, dostęp 6marzec2011 

Papież - chemik

Blog ten jest poświęcony chemii wszelkiego rodzaju. Znajduje się tu również zakładka: historia chemii, a ponieważ wczoraj jest już historią to tego (teraz) newsa umieszczam w tej kategorii.

Pewnie już się domyślacie o co mi chodzi... Mianowicie nowo wybrany papież prosto z Argentyny ma dyplom z... Chemii!
Kiedy się o tym dowiedziałam w mojej głowie pojawił się obraz:

(mam nadzieje, że nie obraża on niczyich uczuć religijnych)

Nie ukrywam, że poczułam się pokrewną duszą z tym człowiekiem, poza tym wydaje się miły, ciepły i radosny. 

Jak można wytłumaczyć to, że woda krzepnie i topi się w temperaturze zera stopni?

Jak można wytłumaczyć to, że woda krzepnie i topi się w temperaturze zera stopni?

Żeby zestalić lub roztopić wodę również potrzebny jest pewien nakład energii w temp. 0C. Poniżej tej temperatury nie można dalej schładzać wody a powyżej ogrzewać lodu. 

Zmiany stanu skupienia ciał, czyli ogólniej mówiąc "przejścia fazowe" zachodzą najczęściej pod wpływem:

• dostarczonego /odebranego ciepła (zmiany energii wewnętrznej)
• zmiany ciśnienia.

Niemal wszystkie przejścia fazowe w jakimś stopniu mogą zachodzić właściwie w dowolnej temperaturze - np. w tym samym czasie zachodzić i topnienie, i proces odwrotny krzepnięcie; i parowanie i częściowe skraplanie. Np. jednocześnie zachodzi topnienie lodu i krzepnięcie wody w różnych obszarach bryły lodu stykającej się z wodą. Jednak w zależności od temperatury ciała przewagę zdobywa jeden proces nad konkurencyjnym - np. w temperaturze powyżej zera (w warunkach normalnych) topienie się lodu ma przewagę nad krzepnięciem wody. Z kolei w temperaturach poniżej zera przewagę zdobywa krzepnięcie i dzięki temu po jakimś czasie powierzchnia zbiorników wodnych zimą pokrywa się lodem. W sytuacji granicznej - gdy procesy w jedną i drugą stronę mają tę samą szybkość (czyli np. tyle samo wody krzepnie, co lodu się topi) - mówimy o znajdowaniu się substancji w stanie równowagi termodynamicznej.

temperatura krzepnięcia = temperatura topnienia

temperatura topnienia lodu/krzepnięcia wody wynosi 273,15 K = 0 °C.

Topnienie- przemiana fazowa, polegająca na przejściu substancji ze stanu stałego w stan ciekły. Przy zjawisku topnienia należy pamiętać o odwracalności zjawisk w przyrodzie i łączyć je ze zjawiskiem krzepnięcia. Oznaczana eksperymentalnie temperatura topnienia nie zawsze jednak odpowiada ściśle temperaturze krzepnięcia. Wynika to m.in z wpływu zanieczyszczeń, szybkości schładzania/ogrzewania, problemów z krystalizacją oraz ze zjawisk powierzchniowych i międzyfazowych. Dla każdego idealnie czystego pierwiastka i większości związków chemicznych, przy określonym ciśnieniu można wyznaczyć jedną, ściśle określoną temperaturę topnienia, która zarazem jest też jej temperaturą krzepnięcia. Pomiary takie wykonuje się na bardzo małych próbkach i przy jak najwolniejszym tempie zmiany temperatury. Niektóre związki chemiczne nie topią się w ogóle, gdyż rozkładają się przed osiągnięciem temperatury topnienia. W przypadku mieszanin związków chemicznych i związków o bardzo wysokich masach cząsteczkowych (polimery, bipolimery), wyznaczanie jednej temperatury topnienia jest niewykonalne, gdyż proces ten jest dla takich substancji bardzo złożony. W przypadku polimerów, kompozytów i stopów metali bardzo często zamiast mówić o temperaturze topnienia, mówi się raczej o zakresie temperatur mięknięcia. Z punktu widzenia termodynamiki topnienie jest przemianą fazową I rodzaju, co oznacza w praktyce, że nie może zachodzić bez wymiany ciepła. Procesy topnienia prowadzone pod stałym ciśnieniem mają zawsze charakter endotermiczny, co oznacza, że do ich zajścia konieczne jest dostarczenie z zewnątrz określonej porcji energii termicznej. Na co dzień można to zaobserwować wrzucając kostkę lodu do wody. Obliczając jaka powinna być temperatura wody po całkowitym rozpuszczeniu lodu z samej tylko różnicy temperatur, masy i pojemności cieplnej obu substancji, uzyskuje się wynik wyższy niż rzeczywiście zmierzony o różnicę samego ciepła topnienia. Skuteczność chłodzenia wody przez lód nie wynika zatem tylko z różnicy temperatur wody i lodu, lecz także z faktu endotermiczności procesu topnienia lodu.

Krzepnięcie - proces przechodzenia ciała ze stanu ciekłego w stan stały. Krzepnięcie wielu substancji zachodzi w określonej temperaturze zwanej temperaturą krzepnięcia (dla wody 0 °C). W miejscu styku substancji w stanie stałym i stanie ciekłym w cieczy i w ciele stałym podczas krzepnięcia i topnienia jest taka sama temperatura zwana temperaturą topnienia. Temperatura topnienia jest podawana jako wielkość charakterystyczna dla wielu substancji. Temperatura topnienia (krzepnięcia) zależy nieznacznie od ciśnienia. Krzepnięciu towarzyszy wydzielanie ciepła co jest równoważne temu, że krzepnięcie przy stałym ciśnieniu wymaga odprowadzenia ciepła z krzepnącej substancji. Ilość ciepła wydzielanego podczas krzepnięcia wyraża się wzorem:

gdzie

c_t - ciepło krzepnięcia (topnienia)

m - masa substancji

Rozpoczęcie krzepnięcia jest uzależnione od obecności w cieczy zarodków krystalizacji, na których rozpoczyna się proces tworzenia kryształów. Zarodki mogą być homogeniczne (samoistne) lub heterogeniczne (pochodzące np. od zanieczyszczeń). Brak zarodków prowadzi do pojawienia się cieczy o temperaturze niższej niż temperatura krzepnięcia, ciecz taka zwana jest cieczą przechłodzoną.

Krzepnięciu roztworów towarzyszy zwykle rozdzielenie na poszczególne składniki. Temperatura krzepnięcia roztworu zależy od stężenia roztworu. Temperatura, w której rozpoczyna się krzepnięcie roztworu jest zazwyczaj niższa od temperatury krzepnięcia czystego rozpuszczalnika, a dla mieszanin cieczy niższa od temperatur krzepnięcia cieczy składowych.

Wielokrotnego topnienia i krzepnięcia używa się do rozdzielania lub oczyszczania substancji (rekrystalizacja).

zdjęcia użyte w pracy są mojego autorstwa :). 

główne źródło: wikipedia

Chromatografia w wykrywaniu fałszerstw

Chromatografia w wykrywaniu fałszerstw

            Według definicji fałszerstwo jest procesem nielegalnego duplikowania lub kopiowania. To bardzo wąskie ujęcie nie uwzględnia wielu innych aspektów fałszerstwa. Najczęściej myśląc o fałszerstwie przychodzi nam na myśl podrabianie pieniędzy, kopie obrazów. Jednak fałszerstwo nie jedno ma imię i można rozważać je na wielu poziomach. W niniejszej pracy spojrzymy na tą problematykę z perspektywy analizy chromatograficznej.

            Chromatografia jest nauką znaną od przeszło stu lat. Powstała dzięki badaniom jakie na Uniwersytecie Warszawskim prowadził rosyjski botanik Michaił Siemionowicz Cwiet (ros. Михаил Семëнович Цвет). Jako pierwszemu na świecie udało mu się przeprowadzić rozdzielanie barwników roślin zielonych w kolumnie upakowanej kredą. Wyraz „chromatografia” pochodzi od greckich słów: chromatos = barwa + grapho = pisze , które łącznie oznaczają barwny zapis. Tyle o historii chromatografii. Warto o niej wspomnieć, bowiem jest to jedna z najprężniej rozwijających się technik analitycznych. Niemal we wszystkich laboratoriach na świecie chromatograf jest głównym narzędziem pracy. Jego pomoc jest nieoceniona podczas pracy w laboratorium kryminalistycznym, gdzie między innymi wykrywane są fałszerstwa.

            Dzięki analizie tuszu, możemy potwierdzić autentyczność dokumentu lub ją wykluczyć. Analizie poddawać możemy wszystkie rodzaje tuszów: długopisów, pieczątek, drukarek. Kiedyś, w skład tuszu wchodził tylko jeden barwnik. Obecnie producenci stosują mieszaniny barwników, przez co każdy tusz ma swoje cechy charakterystyczne, które nie są widoczne „gołym okiem”. Badając tusz, jego skład sprawdzany jest pod względem jakościowym (czyli ogólna identyfikacja poszczególnych składowych) jak i ilościowym (określenie ile jest każdej składowej). Badania takie służą sprawdzeniu pochodzenia jak i wieku atramentu. Niestety przez długi okres czasu badania takie były dość ograniczone, bowiem do około lat pięćdziesiątych dwudziestego wieku, sądowniczy nie zgadzali się na jakiekolwiek uszkodzenie dokumentu. Można było jedynie oglądać go pod różnymi promieniowaniami – widzialnym, UV, podczerwonym. Niestety takie badania często nie dawały zadowalających wyników. Zezwolono więc na pobieranie fragmentów dokumentów. W laboratoriach kryminalistycznych do analizy tuszu najchętniej stosuje się cienkowarstwową chromatografię cieczową (TLC). W tym typie chromatografii stosuje się płytki chromatograficzne, wykonane z różnych tworzyw na przykład szkła, które pokryte są fazą stacjonarną (powoduje spowalnianie ruchu poszczególnych składowych mieszaniny poddawanej analizie).

Rys.1 Chromatogram TLC próbek tuszu.

Rys.2 Komora chromatograficzna.

Chcąc zbadać tusz, należy pobrać jego próbkę, następnie rozpuścić w odpowiednim rozpuszczalniku który będzie stanowił również fazę ruchomą. Następnie przy pomocy rurki kapilarnej nanosimy próbkę na płytkę. Kolejnym etapem jest umieszczenie płytki w komorze chromatograficznej (Rys.2), gdzie dochodzi do rozwinięcia chromatogramu (Rys.1). Jak widać na przedstawionym rysunku na płytce pojawiły się kolorowe plamki. Oznaczają one składniki tuszu. Dzieje się tak bowiem każda substancja w różny sposób oddziałuje z fazą stacjonarną i ruchomą.

            Jedną z najbardziej znanych historii w której chromatografia zasłużyła się w wykrywaniu fałszerstw, jest taka: Pewien mężczyzna wypisał czek na 100 DEM, wypłacone zostało jednak aż, 1100 DEM. Ponieważ czek, był dowodem w sprawie, należało pobrać minimalną ilość tuszu. Analizowanie tak niewielkich ilości możliwe jest dzięki kapilarnej wysokosprawnej chromatografii cieczowej (microbe HPLC). W tym systemie chromatograficznym obecny jest detektor (urządzenie niezbędne do zdefiniowania zmian fizyko-chemicznych w składzie eluatu) z zestawem diod. Detektor nakreśla trójwymiarowe chromatogramy. Pobrano próbki z pierwszej i drugiej jedynki wypisanych na czeku. Jak widać na chromatogramach (Rys.3) różnią się one od siebie. Różnice te wiać jeszcze lepiej na dwuwymiarowym chromatogramie (Rys.4) Oznacza to, iż do ich napisania korzystano z różnych tuszy.

Rys.3 Trójwymiarowe chromatogramy tuszów przy pomocy których została zapisana pierwsza i druga jedynka w cyfrze 1100.

Rys.4 Dwuwymiarowe chromatogramy tuszów przy pomocy których została zapisana pierwsza i druga jedynka w cyfrze 1100.

            Przejdźmy do fałszerstw na innym tle. Tle, które niekoniecznie może kojarzyć się bezpośrednio z fałszerstwem. Mianowicie do oszustw na rynku kosmetycznym. Ostatnimi czasy bardzo popularnymi stają się kosmeceutyki. Są to produkty kosmetyczne, które zawierają składniki aktywne które mają wpływać na fizjologię skóry. Każdy chętnie sięga po krem, na etykiecie którego producent zapewnia o zawartości witamin. Z reklam i bilbordów patrzą na nas modelki o nieskazitelnych cerach, a obok nich cudowny produkt mający przykładowo zlikwidować zmarszczki dzięki zawartości koenzymu Q10. Czy jednak zawsze to co mówi producent jest prawdą? Czy kosmeceutyki (innymi słowy dermokosmetyki) zawierają składniki aktywne? Czy ich ilość jest odpowiednia do zapewnienia obiecywanych efektów? Przepisy w Unii Europejskiej mówią, że lista składników musi być zapisana w taki sposób, aby składnik którego jest najwięcej był na pierwszym miejscu. Poza Unią, takich przepisów nie ma. A producenci często chcą się pochwalić i składnik który promuje produkt jest wymieniany jako pierwszy. Niestety często składy są fałszowane. Osobiście miałam sytuację w której etykieta z przodu opakowania zapewniała o zawartości witamin, a w składzie nie było o nich mowy. Jednak chcąc sprawdzić autentyczność kosmeceutyku najlepiej jest poddać go analizie chromatograficznej. Metoda ta jest bardzo dokładna i nie pozwala na pomyłkę. Najlepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie chromatografii gazowej sprężonej ze spektometrią mas (GC-MS). Jest to bardzo popularna technika.

            Załóżmy, że kupiliśmy krem którego producent zapewnia, że zawiera on witaminę E. Sprawdźmy go.

            Do wykonania takiej analizy niezbędne będą:

Ø  chromatograf gazowy

Ø  kolumna Rtx^®-20, 30m, 0.53mm ID, 0,5 µl

Ø  detektor: płomieniowo – jonizacyjny (FID) 320°C

Ø  dozowanie próbki: 1.0 µl rozdziału (współczynnik podziału 20:1), 320°C

Ø  gaz nośny: argon, stały przepływ, przepływ gazu nośnego: 5,2 µl/min

Ø  temperatura pieca: 270°C do 290°C; 2°C/min
                               290°C do 320°C; 10°C/min

Ø  2 ml ciekłego kosmeceutyku

Ø  2 ml witaminy E (α-tokoferolu)

Ø  mikrostrzykawka: 10 µl

Ø  cylinder miarowy

Należy przygotować aparaturę do prowadzenia analizy, a następnie przystąpić do przygotowywania próbek. W tym celu należy wymieszać 2ml kosmeceutyku z 2ml izooktanu. Do chromatografu wstrzykujemy najpierw próbkę czystej witaminy E. Chromatogram który otrzymamy będzie wzorcowym dla chromatogramu kosmeceutyku. Po zakończeniu pierwszej analizy, dokonujemy nastrzyku przygotowanej próbki kosmeceutyku. Porównujemy otrzymane chromatogramy, jeśli na tym z ostatniej analizy znajdziemy pik równoważny pikowi witaminy E, oznacza to, że preparat faktycznie ją zawierał. Jeśli jednak nie zaobserwujemy go oznacza to zafałszowanie składu, celem mamienia konsumenta.

           

            Badania prowadzone przy zastosowaniu różnorodnych rodzajów chromatografii są nieocenione w badaniach kryminalistycznych. Żadna inna metoda, nie da nam tyle pewności co analiza chromatograficzna. Przy jej pomocy możemy badać niemal wszystko. Sprawdzać autentyczność dokumentów, produktów różnego typu.

Praca została napisana przeze mnie na potrzeby konkursu:  „ FAŁSZERSTWOM STOP” organizowanym przez Fundacje Ubi societas, ibi ius.
grafiki pochodzą z google/grafiki