Solid Phase Micro-Extraction (SPME) Coupled with Selectable 1D/2D GC-MS for the Determination of Food Product Flavors
Aplikace | 2012 | GERSTELInstrumentace
Analýza stopových aromatických složek v potravinách je klíčová pro kontrolu kvality, detekci zkažení a vývoj nových produktů. Kombinace mikroextrakce pevnou fází (SPME) bez použití rozpouštědel se selektivními stacionárními fázemi vláken a dvourozměrné plynové chromatografie s hromadovou spektrometrií (1D/2D GC–MS) nabízí vysokou citlivost, rozlišení i možnost identifikace vonných látek na stopové úrovni.
Cílem bylo ukázat všestrannost přepínatelné 1D/2D GC–MS konfigurace postavené na kapilární průtokové technologii (CFT) a modulech s nízkou tepelnou hmotností (LTM), které umožňují jednoduché přepnutí mezi jedno- a dvourozměrným provozem. Systém demonstroval účinnost na vzorcích bramborových chipsů, dochucených čipů i směsí koření.
Pro extrakci aroma byla použita mikroextrakce pevnou fází (SPME) s vláknem DVB–Carboxen–PDMS. Separace probíhala na GC 6890 s možností 1D/2D přepnutí pomocí Gerstel ODP2. Pro první rozměr se použil kapilární sloupec Rtx-5Sil MS (30 m×0,25 mm×0,25 µm), pro druhý DB-Wax (30 m×0,25 mm×0,5 µm) nebo chirální kolona pro stereochemické rozlišení. Analytické detekce zajišťovala MSD 5975C inert XL a paralelně olfaktometrický port ODP2. Vzorky se připravovaly v „headspace“ lahvičkách na autosampleru MPS 2, extrakce 65 °C/20 min, desorpce ve vstřikovacím portu CIS 4 při 250 °C.
• Bramborové chipsy: srovnání čerstvých a zkažených vzorků odhalilo zvýšené množství aldehydů (pentanal, hexanal, nonadienal), které korelovaly s nepříjemnou pachutí.
• Srovnání značek: různé hladiny acetonu a hexanalu u značky Y indikují nižší čerstvost.
• Dochucené chipsy: pomocí heartcuttingu byly separovány složky kyseliny octové, terpenů a methoxy-propoxypropanolům odpovídajících spojiv balení. Dvourozměrné rozlišení doplněné olfaktometrem odhalilo pyraziny příspěvající k smažené vůni.
• Koření pro drůbež: headspace SPME GC–MS identifikovala monoterpeny (eucalyptol, thujone, camphor) i seskviterpeny (caryophyllene, cubebene). Heartcutting do 2. rozměru zajistilo rozlišení isoledenu a ylangenu s květinovým profilem.
• Chirální separace: standard 3,3,5-trimethyl-2-cyclohexen-1-olu po přepnutí do druhé dimenze vykázal čtyři stereoisomery s odlišnými olfaktorickými vlastnostmi.
• Jednoduché přepnutí mezi 1D a 2D režimem bez mechanických úprav.
• Paralelní detekce MS a pachová analýza pro komplexní charakterizaci aroma.
• Flexibilita volby kolon a SPME vláken pro cílenou extrakci a rozlišení.
• Vhodné pro monitorování kvality potravin, vývoj příchutí, detekci kontaminantů.
• Integrace rychlého cíleného heartcuttingu s pokročilou datovou analýzou (machine learning) pro predikci aroma.
• Rozšíření chiralních kolon pro enantiomerní profilování vůní.
• Automatizace kompletace pachových SAP dat s chromatografickými záznamy.
• Využití mobilních GC–MS modulů s nízkou tepelnou hmotností pro terénní analýzy potravin.
Přepínatelný 1D/2D GC–MS systém se SPME a olfaktometrií prokázal vysokou citlivost, rozlišení i schopnost identifikovat klíčové aroma složky v komplexních potravinových matricích. Jednoduchost obsluhy a variabilita konfigurací otevírá nové možnosti v potravinářské analýze i výzkumu aroma.
GCxGC, GC/MSD, SPME, GC/SQ
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceAgilent Technologies, GERSTEL
Souhrn
Význam tématu
Analýza stopových aromatických složek v potravinách je klíčová pro kontrolu kvality, detekci zkažení a vývoj nových produktů. Kombinace mikroextrakce pevnou fází (SPME) bez použití rozpouštědel se selektivními stacionárními fázemi vláken a dvourozměrné plynové chromatografie s hromadovou spektrometrií (1D/2D GC–MS) nabízí vysokou citlivost, rozlišení i možnost identifikace vonných látek na stopové úrovni.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo ukázat všestrannost přepínatelné 1D/2D GC–MS konfigurace postavené na kapilární průtokové technologii (CFT) a modulech s nízkou tepelnou hmotností (LTM), které umožňují jednoduché přepnutí mezi jedno- a dvourozměrným provozem. Systém demonstroval účinnost na vzorcích bramborových chipsů, dochucených čipů i směsí koření.
Použitá metodika a instrumentace
Pro extrakci aroma byla použita mikroextrakce pevnou fází (SPME) s vláknem DVB–Carboxen–PDMS. Separace probíhala na GC 6890 s možností 1D/2D přepnutí pomocí Gerstel ODP2. Pro první rozměr se použil kapilární sloupec Rtx-5Sil MS (30 m×0,25 mm×0,25 µm), pro druhý DB-Wax (30 m×0,25 mm×0,5 µm) nebo chirální kolona pro stereochemické rozlišení. Analytické detekce zajišťovala MSD 5975C inert XL a paralelně olfaktometrický port ODP2. Vzorky se připravovaly v „headspace“ lahvičkách na autosampleru MPS 2, extrakce 65 °C/20 min, desorpce ve vstřikovacím portu CIS 4 při 250 °C.
Hlavní výsledky a diskuse
• Bramborové chipsy: srovnání čerstvých a zkažených vzorků odhalilo zvýšené množství aldehydů (pentanal, hexanal, nonadienal), které korelovaly s nepříjemnou pachutí.
• Srovnání značek: různé hladiny acetonu a hexanalu u značky Y indikují nižší čerstvost.
• Dochucené chipsy: pomocí heartcuttingu byly separovány složky kyseliny octové, terpenů a methoxy-propoxypropanolům odpovídajících spojiv balení. Dvourozměrné rozlišení doplněné olfaktometrem odhalilo pyraziny příspěvající k smažené vůni.
• Koření pro drůbež: headspace SPME GC–MS identifikovala monoterpeny (eucalyptol, thujone, camphor) i seskviterpeny (caryophyllene, cubebene). Heartcutting do 2. rozměru zajistilo rozlišení isoledenu a ylangenu s květinovým profilem.
• Chirální separace: standard 3,3,5-trimethyl-2-cyclohexen-1-olu po přepnutí do druhé dimenze vykázal čtyři stereoisomery s odlišnými olfaktorickými vlastnostmi.
Přínosy a praktické využití metody
• Jednoduché přepnutí mezi 1D a 2D režimem bez mechanických úprav.
• Paralelní detekce MS a pachová analýza pro komplexní charakterizaci aroma.
• Flexibilita volby kolon a SPME vláken pro cílenou extrakci a rozlišení.
• Vhodné pro monitorování kvality potravin, vývoj příchutí, detekci kontaminantů.
Budoucí trendy a možnosti využití
• Integrace rychlého cíleného heartcuttingu s pokročilou datovou analýzou (machine learning) pro predikci aroma.
• Rozšíření chiralních kolon pro enantiomerní profilování vůní.
• Automatizace kompletace pachových SAP dat s chromatografickými záznamy.
• Využití mobilních GC–MS modulů s nízkou tepelnou hmotností pro terénní analýzy potravin.
Závěr
Přepínatelný 1D/2D GC–MS systém se SPME a olfaktometrií prokázal vysokou citlivost, rozlišení i schopnost identifikovat klíčové aroma složky v komplexních potravinových matricích. Jednoduchost obsluhy a variabilita konfigurací otevírá nové možnosti v potravinářské analýze i výzkumu aroma.
Reference
- N. Ochiai a K. Sasamoto, Journal of Chromatography A, 1217, 2903–2910 (2010)
- N. Ochiai a K. Sasamoto, Journal of Chromatography A, 1218, 3180–3185 (2011)
- R.G. Buttery, R.M. Siefert, D.G. Guadagni a L.C. Ling, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 19(5), 969–971 (1971)
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Determination of 2-Methylisoborneol, Geosmin and 2,4,6-Trichloroanisole in Drinking Water by Dynamic Headspace Coupled to Selectable 1D/2D GC-MS with Simultaneous Olfactory Detection
2011|Agilent Technologies|Aplikace
AppNote 1/2011 Determination of 2-Methylisoborneol, Geosmin and 2,4,6-Trichloroanisole in Drinking Water by Dynamic Headspace Coupled to Selectable 1D/2D GC-MS with Simultaneous Olfactory Detection Nobuo Ochiai, Kikuo Sasamoto GERSTEL K.K., 2-13-18 Nakane, Meguro-ku, Tokyo, 152-0031 Japan Andreas Hoffmann Gerstel GmbH &…
Klíčová slova
geosmin, geosminolfactory, olfactorygerstel, gerstelwater, waterdrinking, drinkingmib, mibdetermination, determinationflavor, flavoranalyte, analytetca, tcaheadspace, headspacelods, lodssimultaneous, simultaneousprogramming, programmingdynamic
Determination of Trace Components Using a Selectable 1D/2D GC-MS System based on Capillary Flow Technology and Heart-Cut Fraction Collection
2010|Agilent Technologies|Aplikace
AppNote 2/2010 Determination of Trace Components Using a Selectable 1D/2D GC-MS System based on Capillary Flow Technology and Heart-Cut Fraction Collection John R. Stuff, Jacqueline A. Whitecavage Gerstel Inc., 701 Digital Dr. Suite J, Linthicum, MD 21090, USA Nobuo Ochiai,…
Klíčová slova
bucchu, bucchuabundance, abundanceketone, ketonedimensional, dimensionalgerstel, gerstelcomponents, componentsgin, gintrace, tracetime, timeheart, heartfirst, firstsecond, seconddimension, dimensioncut, cutfraction
A Selectable Single or Multidimensional GC System with Heart-Cut Fraction Collection and Dual Detection for Trace Analysis of Complex Samples
2005|Agilent Technologies|Aplikace
AppNote 4/2005 A Selectable Single or Multidimensional GC System with Heart-Cut Fraction Collection and Dual Detection for Trace Analysis of Complex Samples Edward A. Pfannkoch and Jacqueline A. Whitecavage Gerstel, Inc., Caton Research Center, 1510 Caton Center Drive, Suite H,…
Klíčová slova
abundance, abundancepfpd, pfpdmultidimensional, multidimensionaldimension, dimensionheart, heartunidentified, unidentifiedsulfur, sulfurheartcut, heartcutspicy, spicycut, cutidentification, identificationcolumn, columngerstel, gerstelselective, selectivecitrus
SUPELCO Analysis of Flavors and Off-Flavors in Foods and Beverages Using SPME Robert E. Shirey and Leonard M. Sidisky Supelco, Supelco Park, Bellefonte, PA, 16823 USA ©1998 Sigma-Aldrich Co. 98-0366 T498350 BXA Introduction SPME is a convenient, solventless extraction technique…
Klíčová slova
supelco, supelcopyrazine, pyrazinespme, spmeacetate, acetatehexanoate, hexanoatecarboxen, carboxenflavors, flavorspeanut, peanutpdms, pdmsbutter, butterfiber, fiberstableflex, stableflexpentyl, pentylmethyl, methylfuranmethanol