Оснащение лабораторий

CF (crude fiber).
Cырая клетчатка – остаток, полученный после гидролиза в серной кислоте (0.13-0.4М), последующего гидролиза в разбавленном NaOH (0.23М) с завершающим кипячением в воде. То, что осталось после такой обработки, и называют сырой клетчаткой. Из этого определения ясно, что понятие «клетчатка» слабо связано напрямую с каким – то точным химическим составом или даже классом соединений. В этом «клетчатка» схожа, например, с показателем «зольность» - он также устанавливается при соблюдении определённых параметров. Т.е. это показатель «по определению». Существуют следующие аттестованные методики - ГОСТ 13496.2-91, ГОСТ ISO 13906-2013 и ISO 6865.

NDF (neutral-detergent fiber).
Нейтрально – детергентная клетчатка, согласно AOAC 2002.04, определяется в кормах в результате кипячения образца со смесью ПАВ, ЭДТА, боратно-фосфатного буфера и термостойкой альфа-амилазой. Последняя позволяет полностью расщепить до углеводов крахмал.

ADF (acid-detergent fiber).
Кислотно-детергентная клетчатка, согласно AOAC 973.18, определяется в кормах в результате кипячения образца с 0.13-0.15М серной кислотой.

ADL (acid-detergent lignin).
Кислотно – детергентный лигнин, согласно AOAC 973,18, определяется в результате кипячения образца с 72% серной кислотой. На схеме ниже представлен ход анализа при исследовании NDF, ADF и ADL типов клетчатки.

[1] AOAC Official Method 2002.04 Amylase-Treated Neutral Detergent Fiber in Feeds Using Refluxing in Beakers or Crucibles First Action 2002
[2] Джим Белтроп, Бенедикт Бранд, Ричард Э.Кауи и др. «Обеспечение качества работы лабораторий по анализу кормов для животных» Служба животноводства и здоровья животных ФАО. 

По определению, клетчатка – остаток после кислотного, щелочного гидролиза, проведённого в определённых условиях. Различие форм клетчатки ADF (кислоторастворимая клетчатка), NDF (клетчатка, растворимая в щелочах) и CF (сырая клетчатка – остаток после растворения в кислотах, щелочах и кипящей воде) заключается в применяемых растворах для гидролиза. При этом аппаратурное исполнение методов не отличается.

На рисунке ниже представлена схема движения реагентов в системе Fibretherm 12. Принцип работы системы основан на гидролизе образца (вываривании в растворах щелочи, кислоты) при постоянном перемешивании.

На схеме представлены следующие части:
1.   Нагревающая поверхность
2.   Штатив
3.   Ось штатива, она же - трубка транспортирования реагента
4.   Уплотнение трубки подачи реагента
5.   Форсунки подачи реагента
6.   Датчик температуры
7.   Переключающий клапан
8.   Холодильник для потока реагента
9.   Перистальтический насос
10. Сброс охлаждающей водопроводной воды
11.  Источник воды для промывки образца
12. Клапан подачи воды
13. Источник воды для холодильников
14. Обратный холодильник для паров воды из реактора
15. Клапан подачи воды для холодильников
А. Канистра для отходов
В, С. Канистры реагентов

Для анализа на сырую клетчатку, работа FT12 состоит из трёх стадий:
1)     Кислый гидролиз
2)     Щелочной гидролиз
3)     Промывка горячей водой

Все три стадии похожи, опишем работу первой стадии:
1.      При подаче питания, система определяет наличие реагентов в канистрах, наличие реакционной ёмкости, отсутствие переполнения реакционной ёмкости, наличие достаточного давления воздуха в пневматической системе (верхняя часть, расположенная над реактором, поднимается за счёт пневматики) и давления воды для промывки и охлаждения. Запуск анализа невозможен, если данная проверка вызвала неудовлетворительный результат. Анализ прерывается, если не выполняется любое из данных условий.
2.      При запуске анализа, в реактор, с помощью мембранного насоса, подаётся необходимое количество серной кислоты 0.13M.
3.      Одновременно начинает работать перистальтический насос 9. Положение клапана 7 в этот момент соответствует пути реагента через форсунки.

1.      Жидкий реагент, выталкиваемый насосом через форсунки, раскручивает круглый штатив, обеспечивая тем самым интенсивное перемешивание реагента и равномерное протекание гидролиза для всех проб.
2.      Нагревательная поверхность разогревает содержимое реактора до требуемой температуры. Температура считывается с датчика температуры 8.
3.      По достижении необходимой температуры в реакторе, начинается отсчёт времени реакции для соответствующей стадии. Если температура в реакторе не поднялась до необходимой отметки за отведённое на это время, нагрев прекращается, и анализ останавливается. Это может произойти при отсутствии перемешивания реагента.
4.      Перистальтический насос периодически выключается, чтобы образующаяся при перемешивании образца пена успевала упасть, и чтобы пена не поднимала образец.
5.      По истечении отведённого на гидролиз времени, нагрев прекращается, и реагент охлаждается за счёт холодильника 8. После охлаждения, клапан 7 переключается в положение «на слив» и перистальтический насос сливает реагент в ёмкость для отходов.
6.      Далее открывается клапан подачи промывочной воды 12 и образцы омываются потоком холодной воды. После чего, вода удаляется, как и отработанные ранее реагенты, в ёмкость для отходов.
7.      Далее возможно повторение работы, но с другим реагентом, либо завершающая стадия – обработка кипящей водой, в которой вода выступает в качестве третьего реагента.
8.      По завершении работы программы, верхняя крышка реактора поднимается и освобождает реактор для последующих стадий – сушки, взвешивания, минерализации.


При наличии опции добавления амилазы, возможны модификации метода NDF. Опция описана в статье «FT12. Улучшения».

Фторопластовый штатив позволяет проводить сушку гидролизованных образцов прямо в штативе, а также проводить предварительное обезжиривание пробы в петролейном эфире (или гексане), окуная штатив вместе с пробами в ёмкость с петролейным эфиром.