GC-IRMS: Benefits of Static Headspace Sampling for carbon isotope analysis of methanol and ethanol in water matrix; applicability to wine and spirits ethanol δ13C determination

Význam tématu

Analýza δ13C ethanolu je klíčová pro ověřování původu a autenticity vína a lihovin. Konvenční postupy vyžadují distilaci a náročnou přípravu vzorku. Použití statického hlavičkového odběru (SHS) v kombinaci s GC-IRMS zjednodušuje proces, minimalizuje údržbu chromatografického systému a prodlužuje jeho životnost.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo optimalizovat SHS GC-IRMS metodu pro stanovení izotopického složení methanolu a ethanolu ve vodné matrici bez nutnosti předchozí izolace alkoholu. Metodika byla validována pomocí izotopicky certifikovaných standardů a následně aplikována na reálné vzorky vína a lihovin, včetně porovnání s oficiálním EA-IRMS postupem.

Použitá metodika a instrumentace

Analýza probíhala na systému Thermo Scientific GC IsoLink II IRMS spojeném s autosamplerem TriPlus RSH se SHS modulem. Klíčové komponenty zahrnují:

• TriPlus RSH Series Autosampler s možností statického hlavičkového odběru
• iConnect Split/Splitless injektor s LinerGOLD GC liners
• TRACE Series GC se sloupcem TraceGOLD TR-WAX (60 m × 0,25 mm, 0,25 µm)
• GC IsoLink II Conversion Interface s redukčním a spalovacím modulem
• Software Qtegra ISDS pro sběr a vyhodnocení dat

Vzorky i standardy byly připraveny v mili-Q vodě s 5,1 M NaCl (zvýšení účinnosti přechodu VOC do hlavičky) a sterilizovány nebo filtrovány v závislosti na typu vzorku.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala vynikající přesnost (offset ≤ 0,3 ‰), opakovatelnost (SD ≤ 0,1 ‰) a lineární odezvu v rozsahu 120–1500 ppm. Během více než 850 injekcí nedošlo k degradaci kolony; preventivně byly pouze třikrát odříznuty krátké úseky. Porovnání SHS GC-IRMS výsledků s EA-IRMS ukázalo korelaci do 0,3 ‰.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace časově náročné distilace a složité přípravy vzorku
• Redukce kontaminace kolony a nároků na údržbu
• Zrychlení analýzy z hodin na minuty
• Vysoká automatizace a snadné nasazení v rutinním provozu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření aplikace na další těkavé organické sloučeniny a komplexní potravinové matrice
• Víceizotopní analýza (H, O) pro detailnější profilace původu
• Online monitorování výrobních procesů a rychlý screening autenticity

Závěr

Optimalizovaná SHS GC-IRMS metoda pro δ13C methanolu a ethanolu přináší robustní, rychlou a přesnou analýzu ve vodných vzorcích bez potřeby izolace alkoholu. Metoda výrazně zjednodušuje workflow a podporuje rutinní kontrolu autenticity vína a lihovin.

Reference

• Yamada K., Yoshida N., Calderone G. et al. Determination of hydrogen, carbon and oxygen isotope ratios of ethanol in aqueous solution at millimole levels. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2007;21:1431–1437.
• Cabañero A., Recio J.L., Rupérez M. Isotope ratio mass spectrometry coupled to liquid and gas chromatography for wine ethanol characterization. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2008;22:3111–3118.