Carbon isotope analyses on dissolved inorganic carbon of seawater samples: Sample preparation and analysis using the GasBench Plus System

Význam tématu

Vanilin je nejrozšířenější aromatická sloučenina používaná v potravinářství. Přírodní vanilin z vanilkových lusků je vzácný a drahý, proto se často nahrazuje syntetickým. Analýza stabilních izotopů uhlíku (δ13C), vodíku (δ2H) a kyslíku (δ18O) umožňuje ověřit původ vanilinu a rozlišit mezi přírodními, syntetickými a přírodě identickými zdroji.

Cíle a přehled studie

Cílem je detailně popsat standardní postup měření δ13C, δ2H a δ18O vanilinu ve vanilkových extraktech pomocí GC-MS-IRMS. Metoda kombinuje chromatografické oddělení a hmotnostní spektrometrii pro identifikaci a kvantifikaci sloučenin s vysokoteplotní konverzí pro stanovení izotopových poměrů. Výsledná trojrozměrná izotopová signatura zvyšuje spolehlivost autentizace.

Použitá metodika a instrumentace

Extrahovaný vzorek se nejprve ředí methyl-terc-butyletherem (MTBE) a homogenizuje. Vanilin je separován ve sloupci GC a rozdělen v rozbočovači na ISQ MS a IRMS.

• Autosampler TriPlus RSH: vstřikování 1–3 µl vzorku do splitless injektoru při 260 °C.
• GC TRACE se sloupcem TG-5MS (30 m×0,25 mm×0,25 µm) s programem teplot 80–330 °C.
• ISQ Series Single Quadrupole MS pro identifikaci sloučenin (35–350 amu, EI 280 °C).
• GC IsoLink II Conversion Interface: spalování (C) a pyrolytické konverze (H, O) s reaktory při 1000–1420 °C.
• ConFlo IV Universal Interface a DELTA Series IRMS pro měření izotopových poměrů.

Používají se primární a sekundární referenční materiály pro kalibraci a in-house standardy vanilinu. QC vzorky se vkládají každých 6 vzorků a měření probíhá v duplikátech nebo triplikátech s kondicionačními injekcemi.

Hlavní výsledky a diskuse

Optimalizovaný postup zajišťuje:

• Rozlišení vanilinového píku od interferujících sloučenin adaptací polarity sloupce.
• Bez ztráty citlivosti díky otevřenému děliči proudu v ConFlo IV.
• Vysokou přesnost a opakovatelnost: 0,1–0,2 ‰ pro δ13C, 1–2 ‰ pro δ2H, 0,3–0,4 ‰ pro δ18O.
• Dlouhodobou stabilitu (více než 3 roky) s pravidelným čištěním a kondicionováním reaktorů.

Normalizace probíhá obvykle 2bodově, u δ13C je možná i 1bodová, u δ18O je nezbytná korekce driftu. Efekt paměti je minimální, při jeho výskytu pomáhá výměna vložky a zastřižení sloupce.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje robustní a rutinní kontrolu původu vanilinu ve výrobcích a surovinách. Díky kombinaci MS a IRMS na jednom systému lze z jednoho vstřiku získat jak strukturální, tak izotopové informace, což šetří čas a materiál.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj metodiky může zahrnovat:

• Rozšíření na další aroma- a přírodní látky.
• Zlepšení citlivosti vysokoteplotní konverze pro vzorky s nízkým obsahem cílové sloučeniny.
• Automatizovanou výměnu reaktorů a pokročilé algoritmy pro korekci driftu a lineárního efektu.
• Integraci dat z dalších metrologických přístupů (NMR, LC-IRMS).

Závěr

Popsaná SOP pro δ13C, δ2H a δ18O analýzu vanilinu pomocí GC-MS-IRMS poskytuje spolehlivý nástroj pro autentizaci přírodního a syntetického vanilinu v potravinářských extraktech. Dodržování údržby, QC a normalizačních postupů zabezpečuje vysokou přesnost i dlouhodobou stabilitu měření.

Reference

1. Hoffman P. G., Salb M.: J. Agric. Food Chem. 1979, 27(2), 352–355.
2. Greule M. a kol.: Eur. Food Res. Technol. 2010, 231, 933–941.
3. Sølvbjerg Hansen A. M. a kol.: J. Agric. Food Chem. 2014, 62(42), 10326–10331.
4. Bensaid F. F., Wietzerbin K., Martin G. J.: J. Agric. Food Chem. 2002, 50(22), 6271–6275.
5. Dunn P. J. H., Carter J. F. (eds.): Good Practice Guide for Isotope Ratio Mass Spectrometry, FIRMS 2018.
6. Werner R. A., Brand W. A.: Rapid Commun. Mass Spectrom. 2001, 15, 7–10.