Next Generation GC-MS

Význam tématu

Gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) je dlouhodobě klíčovou technikou v oblasti potravinové bezpečnosti, environmentální analytiky, forenzních a metabolomických studií. Klasický GC-MS s jednotkovým rozlišením často nedostačuje pro důvěryhodnou identifikaci a quantifikaci látek v komplexních matricích. Vstup technologie Orbitrap poskytuje vysoké rozlišení a přesnou hmotnost, čímž zásadně rozšiřuje možnosti analýz.

Cíle a přehled studie

Cílem sestaveného přehledu je představit implementaci a přínos systémů Thermo Scientific Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS a Exactive GC Orbitrap GC-MS. Studie shrnují vybraná použití ve screeningových i nedirigovaných (untargeted) aplikacích – včetně detekce pesticidů, metabolomiky, autenticity potravin (např. whisky) a environmentálních analýz.

Použitá metodika a instrumentace

Analytické systémy kombinují gas chromatografii s hybridním kvadrupólem a Orbitrap analyzátorem s rozlišením až 120 000 FWHM (m/z 200). Vzorky (pesticidy, cévní extrakty, whisky, tkáňové výtažky) se separují na GC kolóně, ionizují hlavně elektronovým nárazem (EI), případně chemickou ionizací (CI) a měří v režimu full-scan HRAM. Pro údaje se využívá Thermo Scientific TraceFinder pro cílovou analýzu a SIEVE pro nontargeted workflow.

Hlavní výsledky a diskuse

• Bezchybná a stabilní přesnost hmotnosti pod 1 ppm napříč špičkami chromatogramu umožnila extrakci velmi úzkých iontových okének a výrazně snížila maticové interference.
• Rozlišení 60 000-120 000 FWHM zajišťuje odlišení izobarických a souběžně eluujících látek.
• Lineární kvantifikační odezva přes 5–7 řádů koncentrace při nízkých i vysokých hladinách.
• Detekováno a potvrzeno více než 99 % kombinací pesticid/matice v souladu s metodikou SANTE/11945/2015.
• Untargeted metabolomické profily ukázaly vysokou reprodukovatelnost (>18 snímků/špičku) a rozšířenou detekci stovek nové metabolitů.
• Autentizační studie whisky demonstrovaly možnost rozlišení původu, stáří a výrobce na základě komplexních HRAM otisků.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlý full-scan protokol pro neomezený počet cílových i nedefinovaných analytů v jedné injekci.
• Retrospektivní re-interrogace dat a detekce neočekávaných látek bez nutnosti opětovné analýzy.
• Snížení metodické složitosti – eliminace rozsáhlého nastavení MRM oken a přechodů.
• Zlepšená spolehlivost a jistota výsledků v regulovaných HACCP/QA/QC prostředích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvýšení zjednodušení a dostupnosti Orbitrap modulů, úpravy pro aerosolové zdroje a dokonce vesmírné mise.
• Rozšíření center excelence ve velkém měřítku pro metabolomiku a environmentální screening.
• Probabilistické algoritmy pro identifikaci neznámých látek založené na HRAM a vzorových knihovnách.
• Kombinované multi-klasové metody pro pesticidy, mykotoxiny, farmaka a kontaminanty v jediném testu.

Závěr

Systémy GC-Orbitrap značky Thermo Scientific otevírají novou kapitolu v GC-MS analýzách vysokým rozlišením, přesnou hmotností a vysokou citlivostí. Transformují workflow v regulovaných i výzkumných laboratořích a předurčují směr k postupnému nahrazení tradičních kvadrupólových systémů komplexními HRAM platformami.

Reference

1. Next Generation GC-MS, The Analytical Scientist × Thermo Fisher Scientific, 2016
2. SANTE/11945/2015 Guidance Document on Pesticide Residue Analysis