التحليل اللوني

في الكيمياء الفيزيائية والتحليلية ، يُعد التحليل اللوني طريقةً لتحديد تركيز المركبات أو الأيونات الملونة في المحلول . ^[¹^] وهو قابل للتطبيق على المركبات العضوية وغير العضوية والأيونات. غالبًا ما يُستكمل التحليل باستخدام كاشف يتفاعل مع المادة المراد تحليلها لإنتاج ناتج ملون . في بعض الأحيان ، تتطلب العملية مرحلة إنزيمية . تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في المختبرات الطبية وللأغراض الصناعية، مثل تحليل عينات المياه في سياق معالجة المياه الصناعية .

مقياس الألوان هو جهاز يُستخدم لقياس امتصاص المحلول عند طول موجي محدد للضوء (لا يُخلط بينه وبين مقياس الألوان ثلاثي المحفزات المستخدم لقياس الألوان بشكل عام). لاستخدام مقياس الألوان، يجب تحضير محاليل مختلفة، بما في ذلك محلول تحكم أو مرجع ذو تركيز معروف. في مقياس الألوان البصري، مثل مقياس دوبوسك الموضح، يمكن تغيير طول مسار الضوء عبر المحاليل، بينما تتم مقارنة الضوء المُرشَّح النافذ من خلالها للحصول على تطابق بصري. يُعتبر حاصل ضرب التركيز في طول المسار متساويًا عندما تتطابق الألوان، وبالتالي يمكن تحديد تركيز المحلول المجهول بنسب بسيطة. ^{[ 2 ]} تعمل أنابيب نيسلر على نفس المبدأ.

توجد أيضًا أجهزة قياس ألوان إلكترونية آلية؛ وقبل استخدامها، يجب معايرتها باستخدام خلية قياس تحتوي على محلول مرجعي. ويمكن حساب تركيز العينة من شدة الضوء قبل وبعد مروره عبرها باستخدام قانون بير-لامبرت . وقد هيمنت أجهزة التحليل الكهروضوئي على هذا المجال في ستينيات القرن الماضي. ويُعد لون أو طول موجة المرشح المُختار لجهاز قياس الألوان بالغ الأهمية، إذ يجب أن يكون طول موجة الضوء المنقول عبر الجهاز مساويًا لطول موجة الضوء الذي تمتصه المادة المراد قياسها. فعلى سبيل المثال، قد يُضبط مرشح جهاز قياس الألوان على اللون الأحمر إذا كان السائل أزرق.

معدات

المعدات المطلوبة هي مقياس ألوان ، وعدد من الخلايا الضوئية ، وكاشف لوني مناسب. يمكن أتمتة العملية، على سبيل المثال باستخدام جهاز تحليل آلي أو تحليل الحقن التدفقية . وقد تم مؤخرًا تكييف تحليلات قياس الألوان المطورة لأجهزة قياس الألوان لاستخدامها مع قارئات الألواح لتسريع التحليل وتقليل النفايات. ^{[ 3 ]}

المقايسات اللونية

تستخدم المقايسات اللونية كواشف تتغير ألوانها بشكل ملحوظ عند وجود المادة المراد تحليلها . وتُستخدم هذه المقايسات على نطاق واسع في الكيمياء الحيوية لاختبار وجود الإنزيمات، ومركبات محددة، والأجسام المضادة، والهرمونات، والعديد من المواد الأخرى. على سبيل المثال،

يتم تحويل بارا-نيتروفينيلفوسفات إلى منتج أصفر اللون بواسطة إنزيم الفوسفاتاز القلوي .
يُعدّ أزرق كوماسي صبغة عطرية ترتبط بالبروتينات العطرية وبقايا الأحماض الأمينية الموجبة الشحنة ضمن بنية البروتين. ^{[ 4 ]} ينتج عن تفاعل الارتباط انزياح في الطيف، مما يُتيح قياس تركيز البروتين كميًا. ويستخدم اختبار قياس الألوان المماثل، وهو اختبار حمض البيسينكونينيك ، تفاعلًا كيميائيًا لتحديد تركيز البروتين.
يستخدم اختبار البيوريت كاشف البيوريت الذي يتحول لونه إلى اللون الأرجواني في وجود البروتينات نتيجة لتكوين معقدات مع أملاح النحاس في محلول قلوي. ^{[ 5 ]}
تستخدم المقايسات المناعية المرتبطة بالإنزيم الأجسام المضادة المرتبطة بالإنزيم للكشف عن المستضدات. وغالبًا ما يُستدل على ارتباط الجسم المضاد من تغير لون الكواشف مثل TMB .

الطرق غير الإنزيمية

أمثلة

الكالسيوم

الكالسيوم + مركب o-كريسولفثالين → مركب ملون ^{[ 6 ]}

نحاس

النحاس + ثنائي سلفونات باثوكوبروين → مركب ملون ^{[ 7 ]}

الكرياتينين

الكرياتينين + البيكرات → مركب ملون ^{[ 8 ]}

حديد

الحديد + ثنائي سلفونات باثوفينانثرولين → مركب ملون ^{[ 9 ]}

الفوسفات (غير عضوي)

الفوسفات + موليبدات الأمونيوم + حمض الأسكوربيك → مركب ذو لون أزرق ^{[ 10 ]}

الطرق الإنزيمية

في التحليل الإنزيمي (المستخدم على نطاق واسع في المختبرات الطبية ) ، يسبق تفاعل اللون تفاعلٌ يحفزه إنزيم . ولأن الإنزيم متخصص في مادة متفاعلة معينة ، يمكن الحصول على نتائج أكثر دقة. يُجرى التحليل الإنزيمي دائمًا في محلول منظم عند درجة حرارة محددة (عادةً 37 درجة مئوية) لتوفير الظروف المثلى لعمل الإنزيمات. فيما يلي أمثلة.

أمثلة

الكوليسترول (طريقة CHOD-PAP)

الكوليسترول + الأكسجين --(إنزيم أوكسيداز الكوليسترول )--> كوليستينون + بيروكسيد الهيدروجين
بيروكسيد الهيدروجين + 4- أمينوفينازون + فينول --(إنزيم بيروكسيداز )--> مركب ملون + ماء ^{[ 11 ]}

الجلوكوز (طريقة GOD-Perid)

الجلوكوز + الأكسجين + الماء --(إنزيم أوكسيداز الجلوكوز )--> جلوكونات + بيروكسيد الهيدروجين
بيروكسيد الهيدروجين + ABTS --(إنزيم بيروكسيداز )--> مركب ملون ^{[ 12 ]}

في هذه الحالة، يتم تحفيز كلا مرحلتي التفاعل بواسطة الإنزيمات.

الدهون الثلاثية (طريقة GPO-PAP)

الدهون الثلاثية + الماء --(إنزيم الإستراز )--> جلسرول + حمض كربوكسيلي
جليسرول + ATP --(إنزيم كيناز الجليسرول ) --> جليسرول-3-فوسفات + ADP
جليسرول-3-فوسفات + أكسجين --(إنزيم جليسرول-3-فوسفات أوكسيداز ) --> ثنائي هيدروكسي أسيتون فوسفات + بيروكسيد الهيدروجين
بيروكسيد الهيدروجين + 4- أمينوفينازون + 4- كلوروفينول --(إنزيم بيروكسيداز )--> مركب ملون ^{[ 13 ]}

اليوريا

اليوريا + الماء --(إنزيم اليورياز )--> كربونات الأمونيوم
كربونات الأمونيوم + الفينول + هيبوكلوريت ----> مركب ملون ^{[ 14 ]}

في هذه الحالة، يتم تحفيز المرحلة الأولى فقط من التفاعل بواسطة إنزيم. أما المرحلة الثانية فهي غير إنزيمية.

الاختصارات

CHOD = أوكسيداز الكوليسترول
إنزيم أوكسيداز الجلوكوز (GOD)
GPO = أوكسيداز جليسرول-3-فوسفات
PAP = فينول + أمينوفينازون (في بعض الطرق يتم استبدال الفينول بـ 4-كلوروفينول ، وهو أقل سمية)
POD = بيروكسيداز

طرق الأشعة فوق البنفسجية

في طرق القياس بالأشعة فوق البنفسجية، لا يحدث تغير مرئي في اللون، لكن المبدأ هو نفسه تمامًا، أي قياس التغير في امتصاص المحلول. عادةً ما تقيس هذه الطرق الفرق في الامتصاص عند طول موجي 340 نانومتر بين نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD) وشكله المختزل (NADH).

أمثلة

البيروفات

بيروفات + NADH --(إنزيم نازعة هيدروجين اللاكتات )--> لاكتات-L + NAD ^{[ 15 ]}

انظر أيضاً

سكر الدم
اختبار MBAS ، وهو اختبار يشير إلى وجود المواد الخافضة للتوتر السطحي الأنيونية في الماء من خلال تفاعل التبييض.
أسطوانة نيسلر
جول دوبوسك
قياس البرمنجنات
مقياس الألوان لوفيبوند
قياس التعكر

مراجع

↑ هاوسكروفت، كاثرين؛ كونستابل، إدوين (2006). الكيمياء: مقدمة في الكيمياء العضوية وغير العضوية والفيزيائية . بيرسون للتعليم. الصفحات 349-353 . ISBN 978-0-13-127567-6.
↑ لويس روزنفيلد (1999). أربعة قرون من الكيمياء السريرية . مطبعة سي آر سي. الصفحات 255-258 . رقم ISBN 978-90-5699-645-1.
↑ غرينان، إن إس، ومولفاني، آر إل، وسيمز، جي كي. 1995. "طريقة دقيقة لتحديد اليوريا في مستخلصات التربة باستخدام قياس الألوان". مجلة علوم التربة وتحليل النبات 26: 2519-2529.
↑ أستروف، ناثان س.؛ هورويتز، غيل (10 يوليو 2018). "تجارب قياس ألوان البروتين التي تتضمن اختلافات مقصودة وسرديات تاريخية". مجلة التعليم الكيميائي . 95 (7): 1198-1204 . Bibcode : 2018JChEd..95.1198A . doi : 10.1021/acs.jchemed.7b00633 .
↑ بيانكي-بوسيسيو، أ. (2005). "البروتينات | العينات الفيزيولوجية". موسوعة العلوم التحليلية . ص 357-375 . doi : 10.1016/B0-12-369397-7/00494-5 . ISBN 978-0-12-369397-6.
↑ راي ساركار وشوهان (1967) التحليل الكيميائي الحيوي 20:155
^ زاك، ب. (1958) كلين. شيم. اكتا. 3:328
↑ هوك، أوسر، وسومرسون، الكيمياء الفيزيولوجية العملية ، تشرشل، لندن، 1947، الصفحات 839-844
↑ المرجع التالي
↑ حيدري-بفروي، حجة؛ ريبيرو، برينو؛ شربجي، عامر؛ أناغنوستوبولوس، قسطنطين؛ فغري، محمد (16-10-2020). "صندوق إضاءة بالأشعة تحت الحمراء محمول لتحسين حدود الكشف لأجهزة الفوسفات الورقية" . القياس . 173 108607. doi : 10.1016/j.measurement.2020.108607 . ISSN 0263-2241 . S2CID 225140011 .
↑ المرجع التالي
^ راي وويلينجر (1970) ز. تحليل. الكيمياء. 252:224
↑ المرجع التالي
↑ فوسيت وسكوت (1960) مجلة علم الأمراض السريرية 13:156
↑ المرجع التالي

[1] هاوسكروفت، كاثرين؛ كونستابل، إدوين (2006). الكيمياء: مقدمة في الكيمياء العضوية وغير العضوية والفيزيائية . بيرسون للتعليم. الصفحات 349-353 . ISBN 978-0-13-127567-6.

[2] لويس روزنفيلد (1999). أربعة قرون من الكيمياء السريرية . مطبعة سي آر سي. الصفحات 255-258 . رقم ISBN 978-90-5699-645-1.

[3] غرينان، إن إس، ومولفاني، آر إل، وسيمز، جي كي. 1995. "طريقة دقيقة لتحديد اليوريا في مستخلصات التربة باستخدام قياس الألوان". مجلة علوم التربة وتحليل النبات 26: 2519-2529.

[4] أستروف، ناثان س.؛ هورويتز، غيل (10 يوليو 2018). "تجارب قياس ألوان البروتين التي تتضمن اختلافات مقصودة وسرديات تاريخية". مجلة التعليم الكيميائي . 95 (7): 1198-1204 . Bibcode : 2018JChEd..95.1198A . doi : 10.1021/acs.jchemed.7b00633 .

[5] بيانكي-بوسيسيو، أ. (2005). "البروتينات | العينات الفيزيولوجية". موسوعة العلوم التحليلية . ص 357-375 . doi : 10.1016/B0-12-369397-7/00494-5 . ISBN 978-0-12-369397-6.

[6] راي ساركار وشوهان (1967) التحليل الكيميائي الحيوي 20:155

[7] زاك، ب. (1958) كلين. شيم. اكتا. 3:328

[8] هوك، أوسر، وسومرسون، الكيمياء الفيزيولوجية العملية ، تشرشل، لندن، 1947، الصفحات 839-844

[9] المرجع التالي

[10] حيدري-بفروي، حجة؛ ريبيرو، برينو؛ شربجي، عامر؛ أناغنوستوبولوس، قسطنطين؛ فغري، محمد (16-10-2020). "صندوق إضاءة بالأشعة تحت الحمراء محمول لتحسين حدود الكشف لأجهزة الفوسفات الورقية" . القياس . 173 108607. doi : 10.1016/j.measurement.2020.108607 . ISSN 0263-2241 . S2CID 225140011 .

[11] المرجع التالي

[12] راي وويلينجر (1970) ز. تحليل. الكيمياء. 252:224

[13] المرجع التالي

[14] فوسيت وسكوت (1960) مجلة علم الأمراض السريرية 13:156

[15] المرجع التالي

[

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]