AccuTOF GC series Applications Notebook

Význam tématu
Analytická chemie přírodních vůní a chutí hraje klíčovou roli v potravinářském průmyslu a kontrolních laboratořích. Rychlá a citlivá detekce tisíců složek v komplexních vzorcích, jako jsou esenciální a aroma oleje, ovlivňuje jak kvalitu konečného produktu, tak bezpečnost spotřebitele. GCxGC/HRTOFMS nabízí vysoké rozlišení jak v kapilární chromatografii, tak v hmotnostní spektrometrii, čímž umožňuje důkladnou analýzu i velmi blízkých nebo stopových sloučenin.

Cíle a přehled studie
Cílem bylo demonstrovat možnosti systému GCxGC/HRTOFMS AccuTOF GCv 4G při analýze vzorku oleje z čajovníku (tea tree oil). Hlavní body zahrnovaly:
– separaci a detekci široké škály složek aroma oleje pomocí GCxGC/EI
– využití high-speed detekce 50 Hz k zachycení úzce elutujících píků
– přesné měření přesných hmotností pro potvrzení chemických vzorců
– ukázku nativní knihovní identifikace (NIST) i bezprostřední identifikace přírodních terpenů a seskviterpenů.

Použitá metodika a instrumentace
Vzorek: nazbyt sáčkovaný čajovníkový (tea tree) olej, bez další přípravy.
Extraktivní příprava: SPME, vlákno DVB/CAR/PDMS, room temp. 10 min.
GCxGC: ZX2 termomodulátor (Zoex), 1. kolona non-polar BPX-5 (30 m × 0,25 mm, 0,25 µm), 2. kolona polar BPX-50 (2 m × 0,15 mm, 0,15 µm), modulace 10 s / 400 ms.
HRTOFMS: AccuTOF GCv 4G (JEOL), ionizace EI+ 70 eV, 300 µA, m/z 35–500, snímkování 50 Hz, externí kalibrace OFN ze sloupcového pozadí (m/z 207,0329).
Software: GC Image (Zoex) pro vyhodnocení 2D GC chromatogramu, označení „bloků“, knihovní identifikaci a zobrazení stopových sloupcových vzorců.

Hlavní výsledky a diskuse
GCxGC/EI TIC ukázalo množství složek: monoterpeny (acyklické, cyklické, alkoholy), seskviterpeny (cyklické a alkoholy) a polycyklické sloučeniny. Bloky sloupců (píky) v 2D mapě byly snadno vizualizovány a odlišeny podle polarity a bodu varu.
Přímá knihovní identifikace (NIST) pro každý blok: vysoké shody (> 900) pro reprezentativní terpeny jako spathulenol (match factor 922) a vanilin (match factor 905).
Přesná hmotnostní měření molekulárních i fragmentních iontů v EI: spathulenol (C15H24O) m/z 220,18271 naměřeno s chybou 0,46–0,78 mmu (RMS).
Rychlé snímkování 50 Hz umožnilo rozlišení šířek píků: spathulenol (ŠČP ~0,18 s) zachycen na ~9 datových bodech, což je dost pro kvalitní kvantifikaci a peak shape.
Instrumentální výkon: citlivost (S/N > 100 pro 1 pg OFN při GCxGC modulaci), rozlišení (R > 10 000), hmotnostní přesnost < 1,5 mmu, body/spekt. 50 Hz.

Přínosy a praktické využití metody
– Rozšířená separační kapacita a odhalení stopových složek skrytých v komplexním pozadí.
– Rychlá metrologická práce: kompletní analýza do 15 min.
– Přesné hmotnostní údaje podporují nativní jmennou identifikaci i vzorce neznámých sloučenin.
– Metoda vhodná pro kontrolu kvality aromatických olejů, parfémů, potravin, flóra a fragrance screening.
– Kombinace rychlé přípravy SPME a HR-TOFMS/GCxGC do rutinních pracovních postupů.

Budoucí trendy a možnosti využití
– Integrace výkonných dataminingových nástrojů pro nativní i necelní identifikaci v automatizovaných modelech.
– Kvantitativní aplikace s internal standards v SPME-GCxGC-EI a externí calibrací pro patentované aroma složky.
– Rozšíření na další komplexní matrice (potraviny, environment, petroleum) s využitím GCxGC/HRTOFMS.
– Multimodální ionizace (EI/FI/CI) v jednom běhu pro doplnění strukturních informací.

Závěr
AccuTOF GCv 4G nabízí unikátní spojení rychlé akvizice (50 Hz), vysokého rozlišení (> 10 000), hmotnostní přesnosti (< 2 mmu) a citlivosti pro GCxGC analýzy. Pro aroma oleje, například tea tree oil, metoda snadno separuje a identifikuje stovky sloučenin v jediném běhu. Přesnost měření, rychlost a šíře aplikací dělají z GCxGC/HRTOFMS nástroj nové generace v rutinní analýze složitých vzorků.

Reference
[1] Jobst K.J. et al., Analytica Chimica Acta, 2009, 636(1–2), 145–150.
[2] Jobst K.J. et al., Anal Bioanal Chem, 2013, 405, 3289–3297.
[3] Reiner E.J. et al., J. Chromatogr. A, 2015, doi:10.1016/j.chroma.2015.03.050.
[4] Ubukata M. et al., JEOL News, Vol. 40 No.1 (2005).
[5] MS Users Meeting 2003 proceedings (JEOL Ltd.).