Люмінесцентний аналіз

Люмінесцентний аналіз - сукупність методів аналізу, заснованих на спостереженні люмінесценції. Для збудження люмінесценції (див.) досліджуваний об'єкт піддається дії ультрафіолетового світла (ртутно-кварцова лампа). Спостереження світіння проводиться в темному приміщенні візуально або за допомогою спеціальних приладів (флюорометров).
Люмінесцентний якісний аналіз заснований на розходженні кольору люмінесценції, виробленої речовинами різної хімічної природи; кількісний люмінесцентний аналіз - на вимірі інтенсивності люмінесценції за допомогою флюорометров або шляхом реєстрації спектрів люмінесценції спеціальними спектрографами. Люмінесцентний аналіз широко застосовується для визначення вітамінів, гормонів, антибіотиків, канцерогенних речовин, лікарських речовин та ін. в різних матеріалах, у тому числі і біологічних об'єктах (кров, сеча, тканини та ін).
Люмінесцентний аналіз в гігієні. В санітарно-гігієнічній практиці люмінесцентний аналіз набув поширення при оцінці якості харчових продуктів (наявність сторонніх домішок, псування продуктів). Залежно від свіжості м'яса, риби і інших харчових продуктів виникають різні відтінки і інтенсивності люмінесцентного світіння. Для аналізу можна використовувати водні витяжки з продуктів (подрібнену наважку змішують з дієт, водою у відношенні 1 : 10 і струшують). Витяжки поміщають в флюорометр, який дозволяє виміряти інтенсивність люмінесценції. Наприклад, інтенсивність люмінесценції екстракту з свіжого м'яса (свіжого чи охолодженого) настільки мала, що не піддається вимірюванню в приладі. В екстрактах м'яса, умовно придатного, інтенсивність люмінесценції значно вище і коливається в межах 18-30 умовних одиниць. Показання приладу понад 30 характеризують м'ясо несвіже. При визначенні свіжості риби і рибних продуктів кількісні методи люмінесцентного аналізу дозволяють фіксувати початкову стадію псування продукту.
Запропоновано люмінесцентний метод визначення білків в молоці, за допомогою якого без витрат реактивів можна зробити аналіз за 3-5 хв. (замість 8-12 годин за методом К'єльдаля). Метод заснований на вимірі інтегральної інтенсивності світіння триптофану білків молока, розведеного в десять разів водою, при збудженні ультрафіолетовим світлом (довжина хвилі 250 - 290 ммк). Для визначення якості води також можна використовувати люмінесцентний аналіз. Люмінесцентне свічення вод обумовлено містяться в них органічними речовинами, а також живуть у воді організмами, клітинами водоростей і залишками водних рослин. Для чистих вод водопроводів і артезіанських свердловин характерна слабко-фіолетова люмінесценція. Вода московського і ленінградського водопроводів люмінесцирує дуже слабо; дистильована вода практично не світиться. Зразки вод з голубуватим і синюватим відтінком світіння характерні для вод з різним ступенем забруднення. Води з високою кольоровістю світяться жовто-зеленим кольором. Стічні води харчової промисловості відрізняються яскравим (блакитним, ліловим, синім, червоним) світінням. Світіння гумінових сполук маскує люмінесценцію органічних сполук, що потрапили у воду разом з забрудненням.
Кількісний люмінесцентний аналіз заснований на залежності, що існує між інтенсивністю люмінесценції і концентрацією люминесцирующего речовини. При малих концентраціях речовини в розчині інтенсивність люмінесценції пропорційна його змісту. При великих концентраціях люминесцирующего речовини ця пропорційність порушується. Техніка кількісного люмінесцентного аналізу полягає в емпіричному визначенні відносини між концентрацією досліджуваної речовини та інтенсивністю люмінесцентного світіння. Попередньо встановлюють таку ж залежність для серії стандартних розчинів із заздалегідь відомою кількістю визначуваної речовини. За даними, отриманими при вимірюванні серії стандартних розчинів, будують калібрувальний графік, згідно з яким за інтенсивності люмінесцентного випромінювання аналізованого розчину визначають у ній концентрацію речовини. У ряді методик кількісного люмінесцентного аналізу користуються не заздалегідь складеним калібрувальним графіком, а визначається в ході аналізу інтенсивністю люмінесценції стандартного розчину.
Люмінесцентний аналіз може бути використаний для визначення канцерогенних речовин, урану в різних об'єктах зовнішнього середовища, інсектицидів і нафтопродуктів у воді відкритих водойм і ін. См. також Люмінесцентна мікроскопія.

Люмінесцентний аналіз - сукупність методів аналізу, заснованих на явищі люмінесценції (див.).
Перевагою методів люмінесцентного аналізу є дуже висока чутливість. Так, барвник флюоресцеїном може бути виявлений за його світіння при концентрації у розчині близько 10-8 моль/л, а по поглинанню світла на спектрофотометрі - лише в концентраціях 10-5-10-6 моль/л. В широкому діапазоні концентрацій, що не перевищують максимальної, при якій абсорбція (поглинання) розчином збуджуючого світла, а також реабсорбція люмінесцентного світіння стають значними, інтенсивність люмінесценції речовини пропорційна його концентрації. Тому, вимірявши інтенсивність люмінесценції розчину з відомою концентрацією речовини, можна легко визначати концентрації цієї речовини в досліджуваних розчинах. Переваги методів люмінесцентного аналізу позначаються ще відчутнішою при роботі з багатокомпонентними середовищами, якщо при цьому флюоресцирует лише визначувана речовина або хоча б є область спектра (її можна виділити за допомогою оптичних фільтрів), в якій воно переважно флюоресцирует. З цією метою застосовують фотоелектричні флюориметры.
Для збудження люмінесценції речовин, що поглинають в ультрафіолетовій частині спектру, застосовують ртутно-кварцові, водневі і дейтериевые лампи, що випускають значну частину світлової потужності в цій ділянці спектра. Для збудження речовин, що поглинають видимі хвилі, застосовують оптичні лампи розжарювання з малогабаритними, «точковими» спіралями. Виділення з повного світлового потоку випромінювання заданого спектрального ділянки, добре поглинається досліджуваним сполукою (і мало поглинається іншими люминесцирующими речовинами, якщо вони є), досягається застосуванням різних оптичних фільтрів. Найбільш селективны інтерференційні фільтри, які можуть пропускати смугу шириною всього 10 ммк. Невідомі сполуки визначають шляхом зняття спектрів люмінесценції за допомогою спектрофлюориметров.


Значна кількість незабарвлених органічних сполук, що характеризуються поглинанням в ультрафіолетовій частині спектру (наприклад, білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти, вуглеводи та їх метаболіти), дають широку, малоспецифическую смугу люмінесценції в діапазоні близьких (ультрафіолетових, фіолетових і синіх) довжин хвиль; їх ідентифікація за спектрами люмінесценції часто скрутна. У цих випадках досліджуваний матеріал заморожують до-100а (іноді заморожування можна замінити суспендированием в олії); при цьому спектри люмінесценції звужуються і виявляють специфічну тонку структуру.
Спектри люмінесценції чутливо реагують часом на незначні зміни стану речовини (агрегація, зміна окисно-відновного потенціалу, зміни молекул, пов'язані зі зміною рН, зміни у вторинній структурі та ін). При цьому змінюються і інші характеристики сполук. Так, при агрегації хлорофілу відбувається зміщення його люмінесцентного світіння в сторону довгих хвиль, а вихід люмінесценції та її тривалість падають в кілька разів. Пиридиннуклеотид при переході з відновленого стану в окислене взагалі перестає люмінесціювати. Флюоресценція флавинов сильно залежить від рН середовища і т. д.
Крім прямих методів люмінесцентного аналізу, існує ряд непрямих. Наприклад, у нормі не флюоресцирующая кров набуває це властивість при додаванні до неї сірчаної кислоти. Кисень відомий як ефективний погашувач люмінесценції багатьох сполук; це явище використовується як індикатор на вміст кисню.
Розробляються і спеціальні методи люмінесцентного аналізу. Наприклад, з комах-світлячків виділяють фермент люциферазу, яка може в присутності аденозинтрифосфату окислювати люциферин з випусканням хемилюминесцентного світіння. Інтенсивність останнього при взятої в надлишку люциферин-люциферазной системі пропорційна концентрації аденозинтрифосфату у досліджуваної суспензії. При прокрашивании нуклеїнових кислот барвниками профлавинового ряду флуоресцентні характеристики останніх сильно змінюються при змінах у структурі біополімеру. Методи люмінесцентного аналізу останнім часом застосовують при дослідженні сполук, що відносяться до класів пуринів, порфіринів (особливо хлорофіли), вітамінів, стероїдних гормонів, амінокислот, білків, а також різних ліків. Крім того, люмінесцентний аналіз використовують у люмінесцентної паперової хроматографії, при флюорохромировании, титруванні і люмінесцентної мікроскопії (див.).