Simplified Analysis of Aqueous Short Chain Fatty Acids by GC/MS

Význam tématu

Krátké mastné kyseliny (C2–C6) hrají klíčovou roli v environmentálních vzorcích i v lidském těle, kde je tvoří střevní mikrobiota a slouží jako zdroj energie pro buňky tlustého střeva. Spolehlivá a rychlá analýza těchto těkavých organických sloučenin je proto nezbytná v oblastech environmentální chemie, potravinářské a farmaceutické analýzy či zdravotnického výzkumu.

Cíle a přehled studie

Cílem článku bylo ověřit zjednodušenou metodu stanovení vodných roztoků krátkých mastných kyselin pomocí plynové chromatografie s hmotnostní detekcí (GC/MS) bez nutnosti derivatizace či použití interního standardu. Studie se zaměřila na acetic, propionic, butyric, isobutyric, valeric, isovaleric, 4-methylvaleric a hexanoic acid, stanovené v koncentracích 4–100 µM.

Použitá metodika

Výchozí roztok koncentrace 10 mM byl naředěn destilovanou vodou na kalibrační body 4, 10, 40, 100 µM, vzorky byly plněny do 2 mL vials až po okraj, aby se minimalizovaly ztráty těkavých sloučenin. Analýza proběhla v režimu SIM s následujícími podmínkami:

• Objem injekce: 1 µL, split 5:1, teplota injektoru 240 °C
• Přenos plynu: helium, konstantní lineární rychlost 34 cm/s
• Program teploty kolony: 80 °C (2 min) → 200 °C (40 °C/min) → 240 °C (25 °C/min, 2 min), doba běhu 8,6 min
• MS: ionizační zdroj 200 °C, rozhraní 240 °C, monitoring vybraných iontů pro každou kyselinu

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf GCMS-QP™2020 NX (Shimadzu)
• Auto injector AOC-20i Plus, auto sampler AOC-20s Plus
• Kolona SH-Rtx™-WAX 60 m × 0,25 mm ID, 0,5 µm
• Detektor hmotnostní spektrometr SIM

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza prokázala kvalitní separaci izomerů i homologů krátkých mastných kyselin v čase pod 9 min. Kalibrační křivky v rozsahu 4–100 µM byly fitovány kvadratickou funkcí. Relativní standardní odchylky (%RSD) opakovatelnosti (n=7) se pohybovaly od 3,9 % (isobutyric acid) do 9,2 % (hexanoic acid). Pro nejnižší koncentrace se doporučuje interní standard (např. deuterovaná acetic acid), aby se eliminovalo vychylování výsledků v nízkém koncentračním poli. Je naznačena možnost předúpravy vzorků destilací pro koncentraci vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

Nevyžaduje derivatizaci ani speciální spotřební materiál
Rychlý průběh analýzy (~10 min včetně ochlazení)
Jednoduchá příprava vzorku – ředění vodou a naplnění vialů
Vhodné pro rutinní stanovení krátkých mastných kyselin v různých matricích

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace interních standardů pro zlepšení přesnosti v nízkých koncentracích
Automatizace přípravy vzorků a možnost koncentrace těkavých složek destilací
Rozšíření metody na biologické vzorky (např. stolice, krev)
Vývoj rychlejších chromatografických protokolů s minimálním časem běhu

Závěr

Studie představila efektivní GC/MS metodu pro stanovení krátkých mastných kyselin ve vodných roztocích bez derivatizace a interního standardu. Celková doba analýzy je pod 10 min, opakovatelnost metody je na akceptovatelné úrovni. Pro aplikace vyžadující vyšší přesnost v nízkých koncentracích se doporučuje zařazení interního standardu a případná koncentrace vzorku.

Reference

1. J.B. Zijlstra, J. Beukema, B.G. Wolthers, B.M. Byrne, A. Groen, J. Dankert, Pretreatment methods prior to gas chromatographic analysis of volatile fatty acids from faecal samples, Anal. Chim. Acta, 78 (1977) 243–250
2. D.C. Dyer, A new method of steam distillation for the determination of the volatile fatty acids, including a series of colorimetric qualitative reactions for their identification, J. Biol. Chem., 28 (1917) 445–473