Ce travail concerne la réalisation d'une électrode enzymatique utilisable pour le suivi en ligne (<i>on-line</i>) d'un procédé de fermentation. Cette étude a nécessité la mise au point d'une nouvelle technique d'immobilisation, applicable à différentes enzymes. Elle est basée sur la formation de liaisons covalentes entre l'enzyme et l'agent portant: le glutaraldéhyde. La méthode consiste en une adsorption de l'enzyme suivie du dépôt, par vaporisation, de l'agent réticulant sur l'extrémité sensible des électrodes de pH en verre. Ce procédé d'immobilisation assure un temps de réponse extrêmement court du biocapteur. Cette performance est un avantage indéniable pour des mesures en continu, tel qu'un système d'analyse par injection en flux continu (FIA). Par la suite, nous avons développé des systèmes FIA incorporant trois différents types de cellules de détection appropriées aux besoins analytiques. Des électrodes à pénicillinase et à uréase, préparées selon la méthode décrite ci-dessus, ont été installées et utilisées dans ces cellules. Les systèmes biocapteurs-FIA, ainsi conçus, ne nécessitent alors ni réacteur enzymatique, ni réactif. De plus, le temps de réponse très court du biocapteur allie aux avantages de la FIA et aux spécificités des cellules a permis d'obtenir une cadence de mesure très élevée. Ce système d'analyse a été applique aux mesures en ligne de la concentration de pénicilline au cours de sa production fermentaire et aux mesures automatiques de l'urée dans les échantillons de sérum humain. Pour cela, nous avons automatise le système biocapteur-FIA et conçu une nouvelle cellule a écoulement agite pour l'installation des électrodes à uréase et a pénicillinase. Ce système biocapteur-FIA donne des résultats satisfaisants pour la détermination de l'urée et surtout s'est révélé extrêmement performant pour le suivi hors ligne et en ligne de la concentration de pénicilline pendant plusieurs fermentations d'une durée de 250 heures environ. Dans ce dernier cas, la comparaison des mesures effectuées avec le système biocapteur-FIA et une méthode classique de dosage (HPLC) est favorable à l'analyseur biocapteur-FIA qui assure des mesures en ligne avec une bonne fiabilité et a un moindre cout, mais aussi en raison de sa simplicité. En rendant possible une exploitation immédiate des mesures en ligne de la concentration en pénicilline par l'ordinateur central de l'installation fermentaire, le système biocapteur-FIA présente un pas important dans l'amélioration du contrôle et/ou de la modélisation des bioprocédés.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2757.pdf: 3606841 bytes, checksum: 1cbaf9d57ef931332c3b9f278a479c5a (MD5) Previous issue date: 2009-09-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work methods for determining minoxidil (MX) in commercial samples and electrolytes of synthetic plasma and urine are presented. The minoxidil is a pharmaceutical whose blood vessel dilation property is used in the treatment of the Arterial Hypertension and in the treatment of the Alopécia Areata. Three commercial samples were analyzed, the Regaine® (Pharmacia, USA) and the magistral formulation (Porto Bianco, Brazil) both are topical use solutions, in a mixture of ethanol and propilenoglicol as vehicle, containing 2 % (20 mg mL-1) and 5 % of minoxidil (50 mg mL-1) respectively, and Loniten® (Rhodia, Brasil) containing 10 mg of MX per tablet. Three proposals for the determination of minoxidil in commercial samples and electrolytes of synthetic plasma and urine were considered. The first procedure was the determination of MX in the samples using flow injection analysis with spectrophotometric detection in two setups. For the setup procedure using single line with a wavelength of 400 nm, which can quantify the MX present in samples, showing recovery values of 99.7 and 104.8 % for Loniten® and the Regaine® respectively, and 102.5 % for the magistral sample. In merging-zones setup, the detection was in 345 nm, the MX was determined in the samples with recovery 101.3 % for Loniten® and 99.8 % to Regaine® and 103.7 % for the magistral. For both configurations, all the results from flow agree with the labeled values and the results from the chromatographic method (comparative method) in 95 % confidence (t-Student test). In the second procedure, an electroanalytical determination of MX is described using two composite electrodes, the graphite-polyurethane (GPUE) and graphite-silicone rubber (GSRE). Cyclic voltammetry was used to study the electroactive area of electrodes (GPUE = 0.093 cm2; GSRE = 0.089 cm2), the diffusion coefficient of MX (in order of 8.0 x10-6 cm2 s-1) and to study the mechanism of electro-oxidation of MX of which involves one electron per proton. With the support of analytical curves were determined the levels of MX in the samples by different voltammetric techniques; cyclic voltammetry (CV), square wave voltammetry (SWV) and differential pulse voltammetry (DPV). The recovery values are in the range between 96.0 and 110 %, depending on the sample and the voltammetric technique. The electrochemical impedance spectroscopy showed that the mass transport is controlled by diffusion and also there is a weak and reversible adsorption that for both the electrodes. The third method describes the determination of MX and furosemide (FR) using high performance liquid chromatography (HPLC) with spectrophotometric detection. The wavelengths of 275 and 285 nm were for the detection of FR and MX respectively. The mobile phase used was methanol/triethylamine (99:1, V/V) in the flow rate of 0.5 mL min-1. The column used was a C18 Supelco®. The recoveries were 97.7 and 102.4 % for Loniten® and Lasix® respectively. Finally is presented the characterization of the product of oxidation of MX. The informations obtained from infrared spectroscopy technique, were compared with results obtained by nuclear proton magnetic resonance. Two structures were proposed as product of redox reaction between the MX and KMnO4, the desoximinoxidil and another new structure. / No presente trabalho, são apresentados métodos para a determinação minoxidil (MX) em amostras comercias e eletrólitos de plasma e urina sintéticos. O MX é um fármaco que, devido à sua propriedade vasodilatadora, é usado no tratamento da Hipertensão Arterial e no tratamento da Alopécia Areata (calvice). Foram analisadas três amostras comerciais, Regaine® (Pharmacia, EUA), formulação de uso tópico manipulada pela Farmácia de Manipulação Porto Bianco (São Carlos, Brasil) e o Loniten® (Rhodia, Brasil), sendo o primeiro e o segundo soluções de uso tópico contendo 2 % (20 mg mL-1 m/v) e 5 % (50 mg mL-1 m/V) de MX, respectivamente; o terceiro medicamento é apresentado em forma de comprimidos contendo 10 mg de minoxidil, o qual é utilizado no tratamento da hipertensão arterial. Também foram analisados os teores de MX contido nos eletrólitos do plasma e da urina artificiais.Nesse trabalho foram propostas três metodologias para a determinação do MX nas amostras. O primeiro procedimento foi a determinação de MX nas amostras usando análise em fluxo com detecção espectrofotométrica em duas configurações diferentes, as quais monitoraram a formação de um produto amarelado formado a partir da reação entre MX e HNO2 formado in situ. A primeira configuração foi de linha única, com detecção no comprimento de onda de 400 nm, na qual foi possível quantificar o MX presente nas amostras, com recuperações de 99,7 e 104,8 % para o Loniten® e o Regaine®, respectivamente, e 102,5 % para a amostra manipulada. Na segunda configuração, de zonas coalescentes e detecção 345 nm, o MX foi determinado nas amostras com recuperação entre 101,3 % para o Loniten®, 99,8 % para o Regaine ® e 103,7 % para o Manipulado. Observou-se, para ambas as configurações, que todos os resultados do método de análise em fluxo concordam com os valores rotulados das amostras analisadas e com os resultados do método cromatográfico (método comparativo), em 95 % de confiança (teste t-Student). No segundo método, é descrita a determinação eletroanalítica de MX usando dois eletrodos compósitos de grafite-poliuretana (GPUE) e grafiteborracha de silicone (GSRE). Foi usada voltametria cíclica para o obtenção da área eletroativa dos eletrodos (GPUE = 0,093 cm2; GSRE = 0,089 cm2), do coeficiente difusão do MX (na ordem de 8,0x10-6 cm2 s-1) e para estudo do mecanismo da eletro-oxidação da MX, que é de um elétron por próton. Com o auxílio das curvas analíticas, foram determinados os teores de MX contidos nas amostras por diferentes técnicas voltamétricas, voltametria cíclica (CV), voltametria de onda quadrada (SWV) e voltametria de pulso diferencial (DPV), usando ambos os eletrodos. Os valores de recuperação estão no intervalo entre 96,0 e 110 %, dependendo da amostra e da técnica voltamétrica. A espectroscopia de impedância eletroquímica descreveu qual o circuito elétrico foi equivalente à eletro-oxidação do minoxidil e, ainda, mostrou que há adsorção fraca e reversível para ambos os eletrodos. O terceiro método descreve a determinação de MX e furosemida (FR), usando cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com detecção espectrofotométrica. Os comprimentos de onda de detecção foram 275 e 285 nm para a FR e o MX, respectivamente. A fase móvel usada foi metanol/trietilamina (99:1; V/V) na vazão de 0,5 mL min-1. A coluna usada foi uma C18 da Supelco®. As recuperações foram 97,7 e 102,4 % para o Loniten® e o Furosem®, respectivamente. Finalmente, é apresentada a caracterização do produto de oxidação do MX. Para a caracterização, foi usada a espectroscopia de infravermelho e as informações obtidas foram comparadas com os resultados obtidos na ressonância magnética nuclear de prótons. Foram propostas, através da técnicas IR e RMN, duas estruturas resultantes da reação redox entre o MX e o KMnO4, o desoximinoxidil e uma outra estrutura, inédita na literatura o 3,5-dióxido-2,4- dinitro-6-piperidinopirimidina.

Orientador: Felix Guillermo Reyes Reyes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:13:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carmo_AntonioSilveriodo_M.pdf: 527215 bytes, checksum: 30ae91eecb94c7fde3ce55aa4c1ed5cb (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O setor de alimentação coletiva para os trabalhadores está em constante expansão no Brasil, destacando-se pela empregabilidade direta e indireta e pela contribuição na renda econômica do país. O PAT (Programa de Alimentação do Trabalhador) foi instituído com o objetivo de melhorar as condições das refeições oferecidas nas empresas aos trabalhadores. O cardápio oferecido contém, dentre outras preparações, saladas, carnes e embutidos de forma geral, por isso a importância de monitorar os saís de nitrito e nitrato nessas refeições. Os sais de nitrato e nitrito estão naturalmente presentes no ambiente, na água e nos vegetais, sendo também utilizados como aditivo alimentar, principalmente como agente antimicrobiano em produtos cárneos. Desta forma os trabalhadores estão sujeito à exposição aos compostos nitrogenados em função do cardápio elaborado. O nitrato é considerado um composto de baixa toxicidade e seu risco à saúde humana depende da sua redução ao nitrito, o qual pode conduzir a metamioglobinemia ou formar compostos N-nitrosos. O Comitê da Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação/Organização Mundial da Saúde (FAO/OMS) de Peritos em Aditivos Alimentares (JECFA) estabeleceu uma ingestão diária aceitável (IDA) para nitrato e nitrito de 0-3,7 mg kg-1 de peso corpóreo e de 0-0,07 mg kg-1 de peso corpóreo, respectivamente. No presente trabalho foi validado um método para a determinação de nitrito e nitrato em refeições coletivas utilizando análise por injeção em fluxo (FIA), com determinação espectrofotométrica através da formação do complexo FeSCNNO+. Foram avaliados os seguintes parâmetros analíticos: faixa linear, linearidade, sensibilidade, limite de quantificação e exatidão. O método foi utilizado para a determinação de nitrito e nitrato em refeições oferecidas a trabalhadores de Campinas e Limeira, no Estado de São Paulo. Os teores médios (mínimo e máximo) de nitrito e nitrato nas amostras analisadas foram de 6,25 (4,66 e 9,89) mg kg-1 de nitrito e 35,63 (1,56 e 75,44) mg kg-1 de nitrato. Estimou-se a ingestão de nitrito e nitrato através do consumo do almoço oferecido aos trabalhadores, considerando o teor médio (mínimo e máximo) de nitrito e nitrato nas amostras analisadas, o peso médio dos indivíduos (66 kg) e o peso médio da refeição (400g). Os valores de ingestão média (mínimos e máximos) calculados foram 0,04 (0,02 e 0,05) mg kg-1 peso corpóreo/refeição para nitrito e 0,21 (0,01 e 0,54) mg kg-1 corpóreo /refeição para nitrato. Considerando que o almoço representa 40 % do total de alimentos consumidos diariamente, a ingestão de nitrito, mais não a de nitrato, supera o valor de IDA estabelecido pelo JECFA, o que indica que medidas devam ser tomadas visando minimizar o risco à saúde dos trabalhadores decorrente da ingestão de nitrito / Abstract: The sector of collective meals to the workers is continually expanding in Brazil and stands out for it¿s contribution to the countries economy and the direct and indirect number of associated jobs. The Feeding Worker Program was instituted with the objective of improving the quality of meals offered by companies to workers. Nitrate and nitrite salts are naturally presents in the atmosphere, water and in vegetables, and are also used as food additives, mainly as antimicrobial agents in meat products. Nitrate is considered to have relatively low toxicity and the risk to human health primarily depends on its reduction to nitrite, which can cause methaemoglobinaemia, or form N-nitroso compounds such as nitrosamines that may cause cancers. The menu offered in the Feeder Worker Program usually contains salads, meats and processed food all of which may contain nitrite and nitrate, potentially exposing the workers to these compounds and justifying the monitoring of these compounds in the workers food. The Joint FAO/WHO Committee on Food Additives (JECFA) established an acceptable daily intake (ADI) for nitrate and nitrite of 0-3.7 mg kg-1 of body weight and 0-0.7 mg kg-1 of body weight, respectively. In the present work a method was validated for nitrite and nitrate determination in collective meals using flow injection analysis (FIA), with spectrophotometric determination through the formation of FeSCNNO+. The following performance criteria for nitrite and nitrate were evaluated: linear range, linearity, sensitivity, limit of detection, limit of quantitation and accuracy. The method was used for the determination of nitrite and nitrate in meals offered to workers in Campinas and Limeira, in the State of São Paulo. The average levels (minimum and maximum) of nitrite and nitrate in the analyzed samples were 6.25 (4.66 and 9.89) mg kg-1 for nitrite and 35.63 (1.56 and 75.44) mg kg-1 for nitrate. Considering the daily exposure to nitrite and nitrate through the consumption of the meals offered to the workers, using an average weight of individuals of 66 kg and weight of the average meal eaten of 400 g, the average exposure (minimum and maximum) to nitrite was 0.04 (0.02 and 0.05) mg kg-1 per meal and to nitrate 0.21 (0.01 and 0.54) mg kg-1 per meal. Taking into consideration that lunch represent 40 % of total foods daily consumption, the nitrite intake, but not nitrate, overcome the ADI value established by JECFA, suggesting that measurements should be taken in order to minimize the risk to the workers health due to nitrite intake / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Neste trabalho são apresentados alguns resultados relacionados a estudos sobre o comportamento eletroquímico do Cu(II) em meio contendo diferentes peptídeos (tri, tetra e pentaglicina) em função da acidez utilizando-se voltametria cíclica. Os experimentos foram realizados em uma faixa de pH entre 7,0 e 10,0. Experimentos espectrofotométricos e coulométricos também foram feitos, ambos para se caracterizar as espécies de Cu(II) e Cu(III) em solução e provar a existência da degradação dos complexos de Cu(III). Além disso, experimentos para esses sistemas também foram realizados em diferentes temperaturas utilizando eletrodo rotativo na configuração disco-anel. Estudos eletroanalíticos demonstraram a potencialidade de se empregar o sistema Cu(II)/Cu(III) no desenvolvimento de metodologia eletroanalítica para a determinação de sulfito. Neste contexto, um método amperométrico indireto para a determinação de sulfito em fluxo é proposto neste trabalho. O método baseia-se na medida amperométrica (OV vs Ag/AgCI (sat. NaCI)) do Cu(III) gerado quimicamente no processo de auto¬-oxidação do S(IV) em soluções de Cu(II)/tetraglicina na presença de traços de Ni(II) utilizando uma célula em fluxo com sistema adequado para separação de gases. A oxidação espontânea do complexo pelo oxigênio dissolvido e S(IV) é muito lenta ao contrário do que ocorre quando há traços de Ni(II). A faixa de trabalho foi de 20-100 &#181;moIL-1 com limite de detecção de 2&#181;moIL-1 (S/N=3). A repetibilidade para a determinação (100&#181;moIL-1) levou a um desvio de 4,9% (n = 38), valor superior aos encontrados na literatura para determinações de sulfito em vinho por FIA com detecção amperométrica indireta (1-4,6%), e a freqüência analítica foi de 40h-1, valor coerente com os dos outros métodos amperométricos. Ambas as análises de sulfito em amostras de vinhos e de sucos tiveram seus resultados comparados com aqueles obtidos utilizando-se o método padrão. / The electrochemistry of Cu(II) in aqueous solutions containing triglycine, tetraglycine and pentaglycine had been investigated at glassy carbon surfaces. Experiments were carried out in the pH range between 7.0 and 10.0. A correlation between voltammetric waves and the nature of the Cu(II) species involved in the electrochemical steps was performed. Spectrophotometric and coulometric studies were also done to characterise Cu(II) and Cu(III) species in solution and prove the existence of a degradation step related to Cu(III) complexes. Rotating ring-disc voltammetry was employed to follow this chemical step coupled to the electrode reaction, at three different temperatures. Data show that Cu(III)/triglycine species degrade, with faster kinetics, when the results are compared with those obtained for tetraglycine and pentaglycine. An indirect amperometric method for the determination of sulfite in a flow injection configuration is described. The method is based on the amperometric measurement (OV vs Ag/AgCI (sat. NaCI)) of Cu(III) chemically generated by the sulfite induced autoxidation of Cu(II)/tetraglycine complex in the presence of traces of Ni(II) with a manifold that incorporates flow extraction of sulfite as SO2 through a PTFE membrane. The operational range was 2&#181;moIL-1 with a detection limit of 2&#181;molL-1 (S/N = 3). The repeatability for the determination (100 2&#181;molL-1) was evaluated to be 4.9% (n = 20) and the analytical frequency was 40h-1. Results for 3 wines and 2 juices samples showed excellent agreement with those obtained by using a recommended procedure for sulfite analysis.

Procedimentos analíticos baseados em medidas de quimiluminescência caracterizam-se por apresentar alta sensibilidade, baixos limites de detecção, ampla faixa de resposta linear e instrumentação simples. Uma das principais dificuldades relacionadas a este tipo de medida é maximizar a quantidade de radiação detectada, já que a emissão ocorre em todas as direções, o que dificulta o posicionamento adequado da cela de medida em relação ao sistema de detecção. Uma alternativa consiste na utilização de guias de ondas, que são dispositivos que conduzem a radiação emitida, minimizando perdas durante o transporte, tal como ocorre nos cabos de fibras ópticas. O acoplamento de sistemas de análises em fluxo com detecção por quimiluminescência é bastante conveniente, já que a mistura entre amostras a reagentes precisa ser rápida e altamente reprodutível, além de ser realizada a uma distância muito pequena do sistema de detecção, devido ao curto tempo de vida dos intermediários no estado excitado. Neste trabalho, é apresentada a avaliação de uma cela constituída por um guia de ondas para medidas de quimiluminescência. Estas ferramentas foram aplicadas à determinação de hipoclorito em amostras de líquido de Dakin por quimiluminescência empregando a reação de oxidação do luminol por hipoclorito. Também foi desenvolvido um procedimento analítico para a determinação de salbutamol, explorando a inibição da quimiluminescência da reação de oxidação de luminol por hipoclorito, caracterizando-se como uma alternativa promissora para a quantificação do fármaco. Em ambas as aplicações, os resultados foram concordantes com os obtidos por procedimentos de referência a nível de confiança de 95% / Analytical procedures based on chemiluminescence are characterized by high sensitivity, low detection limits, wide linear response ranges and simple instrumentation. One of the main troubles is to increase the amount of detected radiation, because emission occurs in all directions, making difficulty the positioning of the measurement cell in relation to the detection system. An alternative consists in the use of liquid-core waveguides, devices that constrain the emitted radiation, minimizing losses during the transport, in a similar way to optical fibers. Coupling flow analysis to chemiluminescence is attractive, because sample and reagents mixing needs to be fast, highly reproducible and accomplished close to the detector, in view of the short lifetime of the intermediates in the excited state. In this work, a cell constituted by a liquid-core waveguide was evaluated for chemiluminescence measurements. These tools were applied to the determination of hypochlorite in Dakin solution samples by chemiluminescence exploiting the oxidation of luminol by hypochlorite. An analytical procedure for salbutamol determination, exploiting the inhibition of chemiluminescence of luminol oxidation by hypochlorite, was developed, characterizing as a promising alternative for the quantification of this pharmaceutical substance. In both applications, results were in agreement to those obtained by reference procedures at the 95% confidence level

Neste trabalho, foi desenvolvido equipamento portátil e procedimentos analíticos automáticos para determinação de cátions e anions em águas usadas para consumo humano e suprimento. Os procedimentos foram baseados no processo de multicomutação em fluxo e detecção fotométrica empregando fotômetro feito no laboratório. Os sistemas de fluxo foram construídos empregando válvulas solenóide, com interface independente de comutação acionadas por computador usando apenas um canal de bombeamento. O sistema proposto foi controlado por um computador rodando um software escrito em QuickBasic 4.5. Os dói fotômetros baseados em LED foram desenvolvidos usando como detectores de radiação foto-transistores e foto-diodos. Nos dois casos a fonte de radiação (LED) e o foto-detector foram acoplados a cela de fluxo obtendo assim, uma unidade compacta. O fotômetro foi projetado para usar um foto-transistor para determinações seqüenciais de nitrato, nitrito, ferro(II), ferro(III) em águas de rios.O fotômetro proposto usa um foto-diodo para determinação de cloreto por turbidimetria, fosfato e amonium por fotometria. A sistema de fluxo foi desenhado associando-se os processos de multicomutação e multisite garantindo redução de reagente e de efluente. O sistema sistema foi empregado para determinação de cloreto, fosfato e amônio em águas de rios. Os dois sistemas propostos apresentaram excelente performance incluindo boa precisão, freqüência analítica e baixo consumo de reagente. Além disso, o sistema baseado em multisite apresentou baixo volume de efluente gerado. As dimensões reduzidas de ambos os fotômetros e do modulo de analise em fluxo, permitiram a portabilidade, o que possibilita sua aplicação em condições de campo. / In this work it was developed a portable apparatus and automatic analytical procedures for the determination of cations and anions in waters used for human consumption and industrial provisioning. The procedures were based on the multicommutation process in flow analysis and detection was performed using a homemade photometer. The flow systems were designed employing a set of solenoid valves, which were assembled to work as independent commutation units, thus under computer control several solutions were handled using a single pumping channel. The proposed system was controlled by computer running a software wrote in QuickBasic 4.5. The two LED based photometers were developed using as light detection a phototransistor and a photodiode. In both cases, the radiation source (LED) and the photodector were coupled to the flow cell in order to obtain compact unit. The photometer designed using a phototransistor was employed for the sequential determination of nitrate, nitrite, iron(II) and iron(III) in river water. The photometer designed using a photodiode was employed in the system used for the determination of chloride by turbidimetry, phosphate and ammonium by photometry. The flow system was designed associating the multisite and multicommutation process intending reduction of the reagent consumption and waste generation. The useful of the system was proved performing the determination of chloride, ammonium and phosphate in river water. The two proposed systems presented very overall performance including precision and accuracy, analytical frequency and low reagent consumption. Furthermore, the system based on multisite approach presented a very low volume of waster generation. The reduced dimensions of both photometer and flow system module allow their portability, thus we can suggest that the proposed systems are reliable for work in field condition.

Please read the abstract in the section 00front of this document / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2010. / Chemistry / unrestricted

A new Ph.D research project was started early October into the Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering at Luleå University of Technology (LTU) by Sarah CONRAD under the direction of Johan INGRI. The part of this project in which I participed was the determination of the concentration of Fe (II) by flow injection analysis using chemiluminescence in the Bothnia Bay. The missions were to handle the instrument and the software and to prepare also some sample standards for the calibration of the FIA. The stream water is first sampled and filtered. Then the water, containing either just the natural iron in the water or after addition of artificial iron, is analyzed by flow injection analysis in combination with luminol. The results are saved on the laptop and interpreted later. The experiments were performed on both the field and the laboratory of the University. / <p>Validerat; 20131008 (global_studentproject_submitter)</p>

A new apparatus called Bypass Trapped Flow Analysis System (ByT-FAS) is described. A properly designed ByT-FAS gives an analyst the ability to use analyte sample volumes of 10 to 200 μL [or more] and reagent volumes of approximately the same size. The sample and reagent are injected into their respective carrier streams and attain physical steady state concentrations in the detection cell within approximately 15 to 45 seconds after injection. Upon achievement of simultaneous sample and reagent physical steady state concentrations, the system flow is diverted around the detection cell and the reaction mixture is trapped in the detection cell. The concentration of the sample and reagent in the detection cell can be readily computed from knowledge of the original concentrations of the sample and reagent and the flow rates of the streams propelling the sample and reagent. ByT-FAS was demonstrated to be useful for direct measurements of analytes in liquid solutions and for assays which utilize equilibrium and/or kinetic methods to create measurable product(s) for ultraviolet/visible spectrophotometry, fluorimetry, and chemiluminescence. Enzyme activities and fundamental enzyme kinetic parameters (Kms, Kis, VMAXs) were determined directly. Genetic transcription levels of luciferase in whole intact E. coli cells were also determined using chemiluminescent detection. Flow system configuration, components, and flow ratios were investigated for their effects on achieving physical steady state signals in the detector. It is believed that this new type of instrumentation will be of significant use for the analytical chemical, biochemical, molecular biology, biotechnology, environmental, pharmaceutical and medical communities for those measurements which require direct knowledge of the concentration of the reactants and products during quantitation. / Ph. D.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2014. / ENGLISH ABSTRACT: Iron is an essential micronutrient for all phytoplankton and is found in seawater at picomolar-level concentrations. For the first time in South Africa, a technique that utilizes a flow injection analyser (FIA) coupled with a chemiluminescence reaction has been developed for the analysis of Fe in seawater samples. The developed method is an improvement on similar available methods and uses commercially available resin (IDA) as opposed to the one that requires synthesis in the laboratory. Furthermore, the method requires reduced reagent concentrations thereby providing better results in a cost-efficient and easy manner. The improvements resulted in better precision while eliminating the loss of resin through bleeding, a common problem when using 8-HQ resin as per prior methods. Method validation was performed using internationally calibrated reference material provided by GEOTRACES and the values obtained were within the error limits of certified range. An inter-laboratory calibration was also conducted as part of the verification of the system. Surface samples from the SANAE 51 cruise were analysed for dFe and TdFe. Subsequently, the method was implemented on the SANAE 53 voyage on board the SA Agulhas II, to assess trace metal sampling protocol for any contamination issues, as well as for the analyses of collected samples. Current results suggest some contamination during collection stages, but this is still to be verified by complementary data on macronutrients and chlorophyll. The method was successfully developed and implemented in a land based clean laboratory, as well as on board a vessel. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Yster is „n noodsaaklike mikrovoedsel vir fitoplankton en word in seewater in pikomolêre konsentrasies gevind. Hierdie lae konsentrasies en potensiële besoedeling gedurende monsteropname vanaf „n skip se platform maak akkurate Fe-analise moeilik. Vir die eerste keer in Suid-Afrika is „n tegniek ontwikkel wat gebruik maak van „n vloei- inspuitinganaliseerder (VIA), met „n geassosieerde chemiluminessensiereaksie, om die analise van Fe in seewatermonsters uit te voer. In teenstelling met soortgelyke bestaande metodes wat labratorium-gesintetiseerde hars vereis, is die nuut-ontwikkelde metode „n verbetering wat gebruik maak van „n kommersieel-beskikbare hars (IDA). Verder vereis die metode verminderde reagenskonsentrasies wat sodoende beter resultate lewer op 'n koste-effektiewe en eenvoudiger wyse. Die verbeteringe het gelei tot verhoogde akkuraatheid en uitskakeling van die verlies van hars deur dreinering – „n algemene probleem wat ondervind is met die gebruik van 8-HQ hars in vorige metodes. Geldigheidsbepaling van die metode is met internasionaal-gekalibreerde verwysingsmateriaal, verskaf deur GEOTRACES, uitgevoer. Die waardes wat verkry is, was binne die foutgrense van die gesertifiseerde skaal. „n Interlaboratorium-kalibrasie is ook uitgevoer as deel van die verifikasie van die stelsel. Daarna is die metode geïmplementeer gedurende die SANAE 53 reis op die SA Agulhas II, om die spoormetaal-monsternemingprotokol vir enige besoedelingskwessies te evalueer, asook vir die ontleding van versamelde monsters. Huidige resultate dui op „n mate van besoedeling tydens die versamelingstadiums, maar dit moet nog geverifieer word deur aanvullende data van die totale oplosbare Fe, makrovoedingstowwe en chlorofil.