Determination of sodium dodecyl sulfate in toothpaste using Vis-NIR spectroscopy

Význam tématu

Analýza obsahu surfaktantů jako je sodium dodecyl sulfate (SDS) v zubních pastách je nezbytná pro zajištění kvality, bezpečnosti a konzistence výrobků denní spotřeby. Tradiční techniky jako HPLC vyžadují nákladné chemikálie a časově náročnou přípravu vzorků. Vis-NIR spektroskopie nabízí rychlou, bezkontaktní a šetrnou alternativu bez použití nebezpečných rozpouštědel.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit kvantitativní metodu založenou na Vis-NIR spektroskopii pro stanovení obsahu SDS v zubních pastách. V práci bylo využito 37 vzorků s různými koncentracemi SDS a proměnlivou skladbou dalších přísad. Výsledky Vis-NIR byly porovnány s referenčními hodnotami získanými standardními analytickými metodami.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly měřeny v transflekčním režimu na rozsahu 400–2500 nm. Spektrální data byla předzpracována druhou derivací a následně kalibrována pomocí metody parciálních nejmenších čtverců (PLS) se šesti faktory. Pro optimalizaci modelu byly vybrány analyticky významné oblasti 1190–1298 nm a 1626–1804 nm.

Instrumentace:

• NIRS XDS RapidContent Analyzer
• NIRS Liquid Sample Kit Transflection
• Software Vision Air 2.0 Complete pro sběr dat a vývoj kalibrace

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační model dosáhl koeficientu determinace R² = 0,996, standardní chyba kalibrace (SEC) činila 0,021 % a při křížové validaci byla SECV 0,026 %. Korelační graf prokázal velmi dobrou shodu mezi predikovanými a referenčními hodnotami SDS. Výběr specifických vlnových pásem a použití druhé derivace významně zvýšily robustnost modelu.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí následující výhody:

• Rychlé a neinvazivní měření bez složité přípravy vzorku
• Eliminace nákladných a nebezpečných chemikálií
• Možnost implementace do výrobní linky pro online kontrolu kvality
• Flexibilita – podobné postupy lze zavést pro stanovení vlhkosti, barvy nebo jiných přísad (např. SLES)

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k:

• Rozšíření kalibrací na širší spektrum přísad a sledovaných parametrů
• Integraci Vis-NIR do výrobních procesů jako součást PAT (Procesní analytické technologie)
• Využití pokročilých chemometrických metod pro automatizované vyhodnocení
• Přenositelnost výsledků mezi různými přístroji a provozy

Závěr

Vis-NIR spektroskopie na přístroji NIRS XDS RapidContent Analyzer v kombinaci se softwarem Vision Air 2.0 Complete prokázala vysokou přesnost a spolehlivost při stanovení obsahu SDS v zubních pastách. Metoda šetří čas, náklady i ekologii a otevírá prostor pro širší uplatnění v průmyslové analytice.

Reference

Metrohm. Vis-NIR Application Note NIR-069: Determination of sodium dodecyl sulfate in toothpaste using Vis-NIR spectroscopy; Version 1, August 2018.