A Selectable Single or Multidimensional GC System with Heart-Cut Fraction Collection and Dual Detection for Trace Analysis of Complex Samples

Význam tématu

Analýza stopových složek v komplexních vzorcích (aroma, potraviny, přírodní produkty) vyžaduje vysoké rozlišení a citlivost, kterou často nenabízí jednorozměrná GC. Multidimenzionální GC s výřezem („heart-cut“) a paralelní selektivní detekcí představuje univerzální přístup pro spolehlivou identifikaci stopových složek i v obtížně rozložitelných matricích.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo demonstrovat ovladatelný systém pro přepínání mezi jednorozměrnou a dvourozměrnou GC analýzou s výřezem frakcí, chladným pastem a duální detekcí (MSD + selektivní detector). Systém byl otestován na identifikaci aromatických sloučenin v likéru Amaretto, organosírových látek ve šťávě z kysaného zelí a sójové omáčce.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzy probíhaly na GC 6890 spárovaném s MSD 5973, FID, PFPD (sulfur detector), PTV inlet, termodesorpčním autosamplerem TDS2/TDSA, modulem nízké termální kapacity (LTM) pro pre- a hlavní kolonu, software řízeným přepínacím ventilem MCS2 with CTS2 (6-port high-temperature valve), olfaktometrickým portem ODP a dvěma akceleračními ohřevy MACH.
Pro přípravu vzorků byl použit bezrozpouštědlový extrakční postup stir bar sorptive extraction (SBSE) s odsátím z 10 mL vzorku (1 h, 1200 rpm). Pro větší množství analyzovaných látek bylo možné hromadit výřezy z více extrakcí na kryotrapu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Amaretto (1:10 diluce): jednorozměrná GC identifikovala oblast (7,9–8,5 min) se „spicy citrus“ aroma. Dvourozměrné GC-GC s výřezem a chladným paste umožnilo oddělit a identifikovat decanal jako klíčovou složku spolu se sedmi dalšími stopovými aromaty.
• Kysané zelí: jednorozměrná GC-PFPD odhalila přes 65 organosírových sloučenin. Po výřezu 8,3–9,3 min a druhé dimenzi bylo možno determinovat trithiolan a deset dalších sloučenin s podporou MS knihoven.
• Sójová omáčka: jednorozměrná GC-PFPD odhalila přes 30 sírových látek, z nichž bylo jediné možné přibližně identifikovat jako 2,2-diethyl-1,3-benzoxathiol. Dvourozměrné oddělení odstranilo interferenci kyseliny benzoové a poskytlo lepší spektra, avšak další identifikace vyžaduje doplňující strukturové studie.
• Kumulativní frakcí z více SBSE extrakcí (n = 9) výrazně vzrostl signál v druhé dimenzi a kvalita spektra, což podporuje detekci ultra-stopových sloučenin.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost rychlého přepnutí mezi jednorozměrnou a multidimenzionální analýzou bez složitých přestaveb.
• Souběžná detekce MSD + selektivní detektor (olfaktometrie nebo PFPD) zajišťuje spolehlivou lokalizaci cílených stopových látek.
• Hromadění frakcí na kryotrapu zvyšuje citlivost pro ultra-stopové koncentrace.
• Široké uplatnění v QC, analýze potravin, vůní, petrochemických matric a polymerů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Plná automatizace sběru a zpracování 2D chromatografických dat v kombinaci s pokročilými algoritmy a umělou inteligencí.
• Vývoj nových selektivních detektorů (element-specific, elektronový nos) pro lepší cílenou detekci.
• Kompletní 2D GC×GC s modulárními tepelnými cykly pro hlubokou analýzu vysoce komplexních vzorků.
• Online integrace SBSE se systémy vysokotlaké GC a mikroreaktory pro sledování reaktorových mezí i stopových reakčních produktů.

Závěr

Selektivní GC-GC se „heart-cut“ frakcí, kombinovaná s paralelní MSD a selektivními detektory, představuje účinný a flexibilní nástroj pro identifikaci stopových složek v komplexních vzorcích. Jednoduché přepínání režimů, možnost hromadného shromažďování frakcí a vysoké rozlišení umožňují spolehlivou detekci a kvalitativní analýzu i na ultra-stopových úrovních.