Ανάλυση φυσικών βαφών και οργανικών χρωστικών με Υγρή Χρωματογραφία Υψηλής Πίεσης με ανιχνευτή παράταξης φωτοδιόδων και φασματομετρία μαζών

Abstract

A HPLC-DAD method was developed and validated for the quantitative analysis of the coloring components of different natural dyes which are alizarin, purpurin, carminic acid, kermesic acid, apigenin, curcumin, ellagic acid, emodin, fisetin, sulfuretin, kaempferide, kaempferol, morin and quercetin. 1- Hydroxyanthraquinone was the internal standard. The HPLC-DAD method was validated in terms of linearity, LOD and LOQ, accuracy, precision, ruggedness and robustness. This method used to the analysis of silk dyed with buckthorn, turmeric, young fustic, cochineal and madder. The dyed silk samples were subjected to artificially accelerated ageing conditions by UV radiation (254 mn) and quantitative measurements were taken. Silk samples dyed with indigo, soluble redwood, weld, madder and buckthorn was analyzed semi-quantitatively to study more coloring components. A second HPLC-DAD method was used for the shellfish purple coloring components quantitative analysis. Wool and silk dyed with shellfish purple were exposed to UVC artificially accelerated ageing. Samples were collected at different time intervals of treatment and analysed by the HPLC-DAD method. The peak areas and the concentrations of the HPLC of the aforementioned components decreased rapidly at the first five days of the ageing treatment. At longer exposure (>10 days) in hard UV light, degradation rates became very small and the measured peak areas of the HPLC became roughly stable with ageing time. The % relative composition of the dyes seems to be unaffected by the degradation process. The effects of harsh UV radiation (λ=254 nm) on wool and silk dyed with shellfish purple and silk dyed with indigo, soluble redwood, cochineal, madder, weld, young fustic, turmeric and buckthorn are also investigated using colourimetry, SEM and FTIR. Chemical and structural changes of the wool and silk substrate were elucidated using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM), respectively. A UHPLC-MS/MS method with electrospray ionization (ESI) Ion Max source with a HESI-II probe was developed for the identification of the degradation products of indigo and shellfish purple and four compounds (Compound A, compound B, compound C and compound D) of shellfish purple which are not often detected. The four coloring components belong to the same structural class with indirubin and its mono- and di-brominated derivatives. These components have one unit lower mass than induribin and its mono- and di-brominated derivatives [209] Eight degradation products of indigotin, such as iastin and isatoic anhydrite, were identified in aged standard solutions of indigotin and 6-monobromo-indigotin, in shellfish purple pigment aged solution and in aged silk and wool samples. The four coloring components were identified in small quantities in shellfish purple pigment solution and in silk sample dyed with shellfish purple. A new solution preparation approach with NaOH aqueous solutions were used for dilution of shellfish purple coloring components standard solution for the direct infusion MS/MS analysis. NaOH aqueous solutions were selected in order to achieve adequate ionization in ESI, because DMSO, the solvent in which the shellfish purple colouring components are diluted, has high boiling point and high viscosity and it is not fully compatible with ESI direct infusion MS/MS analysis.

Αναπτύχθηκε και επικυρώθηκε μια μέθοδος HPLC-DAD για την ποσοτική ανάλυση των χρωστικών συστατικών διαφόρων φυσικών βαφών, οι οποίες είναι: αλιζαρίνη, πουρπουρίνη, καρμινικό οξύ, κερμεσικό οξύ, απιγενίνη, κουρκουμίνη, ελλαγικό οξύ, εμοδίνη, φισετίνη, σουλφουρετίνη, καμπφερίδιο, καμπφερόλη, μορίνη και κερκετίνη. Η ένωση 1- Η υδροξυανθρακινόνη ήταν το εσωτερικό πρότυπο. Η μέθοδος επικυρώθηκε ως προς τη γραμμικότητα, το LOD και το LOQ, την ευαισθησία, την ακρίβεια, την ανθεκτικότητα και την ευρωστία. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση μεταξιού βαμμένου με ράμνο, κουρκουμά, ριζάρι, κοκκινίλη και χρυσόξυλο. Τα βαμμένα δείγματα μεταξιού υποβλήθηκαν σε συνθήκες τεχνητά επιταχυνόμενης γήρανσης με υπεριώδη ακτινοβολία (254 mn) και έγιναν ποσοτικές μετρήσεις. Δείγματα μεταξιού βαμμένα με ινδικό, διαλυτό κοκκινόξυλο, ρεζεδά, ριζάρι και ράμνο αναλύθηκαν λαμβάνοντας τα % εμβαδά των ενώσεων για να μελετηθούν περισσότερα συστατικά των βαφών. Μια δεύτερη μέθοδος HPLC-DAD χρησιμοποιήθηκε για την ποσοτική ανάλυση των συστατικών της πορφύρας. Μαλλί και μετάξι βαμμένα με πορφύρα εκτέθηκαν σε τεχνητά επιταχυνόμενη γήρανση. Τα δείγματα συλλέχθηκαν σε διαφορετικά χρονικά διαστήματα γήρανσης και αναλύθηκαν με τη μέθοδο HPLC-DAD. Οι συγκεντρώσεις των κορυφών HPLC των συστατικών μειώθηκαν γρήγορα τις πρώτες πέντε ημέρες της θεραπείας γήρανσης. Σε μεγαλύτερη έκθεση (>10 ημέρες) ο ρυθμός της αποικοδόμησης έγινε πολύ μικρός. Η % σχετική σύσταση των χρωστικών φαίνεται να μην επηρεάζεται από τη διαδικασία αποικοδόμησης.Η επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας (λ=254 nm) σε μαλλί και μετάξι βαμμένα με πορφύρα και μετάξι βαμμένο με ινδικό, διαλυτό κοκκινόξυλο, κοκκινίλη, ριζάρι, ρεζεδά, χρυσόξυλο, κουρκουμά και ράμνο διερευνώνται επίσης με τη χρήση χρωματομετρίας, SEM και FTIR . Οι χημικές και δομικές αλλαγές του υποστρώματος μαλλιού και μεταξιού διευκρινίστηκαν χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier (FTIR) και Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM), αντίστοιχα.Επιπλέον, αναπτύχθηκε μια μέθοδος UHPLC-MS/MS με ηλεκτροψεκασμό (ESI) για την ανίχνευση των προϊόντων αποικοδόμησης του ινδικού και της πορφύρας και τεσσάρων ενώσεων (Ένωση Α, Β, C και D) πορφύρας που ανιχνεύθηκαν πρόσφατα. Η τέσσερεις ενώσεις ανήκουν στην ίδια δομική κατηγορία με την ινδιρουβίνη και τα μονο- και δι-βρωμιωμένα παράγωγά της. Αυτά τα συστατικά έχουν κατά μία μονάδα μικρότερη μάζα από ινδουριβίνη και τα μονο- και δι-βρωμιωμένα παράγωγά της [209] Οκτώ προϊόντα αποικοδόμησης της ινδικοτίνης, όπως η ιστίνη και ο ισατοϊκός ανυδρίτης, εντοπίστηκαν σε πρότυπα διαλύματα (που αφέθηκαν για 30 μέρες σε συνθήκες περιβάλλοντος) ινδικοτίνης και 6-βρωμο-ινδικκοτίνης, σε διάλυμα χρωστικής πορφύρας και σε δείγματα γηρασμένου μεταξιού και μαλλιού. Οι τέσσερεις ενώσεις ταυτοποιήθηκαν σε μικρές ποσότητες σε διάλυμα πορφύρας και σε δείγμα μεταξιού βαμμένο με πορφύρα. Μια νέα προσέγγιση παρασκευής διαλύματος με υδατικά διαλύματα NaOH χρησιμοποιήθηκε για την αραίωση των πρότυπων διαλυμάτων για την ανάλυση με άμεση έγχυση σε MS/MS. Τα υδατικά διαλύματα NaOH επιλέχθηκαν προκειμένου να επιτευχθεί επαρκής ιονισμός στο ESI, επειδή το DMSO, ο διαλύτης στον οποίο αραιώνονται οι ενώσεις της πορφύρας, έχει υψηλό σημείο βρασμού και υψηλό ιξώδες και δεν είναι πλήρως συμβατό με την ανάλυση με άμεση έγχυση σε MS/MS με ESI .