二维气相色谱(GCxGC)常规实验室

一维气相色谱(1 d-gc)分析复杂的环境、石化、生物样品经常导致色谱解决组件的很大一部分。质谱可以用来解决一些复杂但大浓度的差异和结构异构体可以使光谱解释复杂化和数据分析。一些色谱分辨率可以提高效率,长,狭窄的孔,薄膜毛细管柱,但增加分析时间和减少样本加载能力可能不被复杂的高吞吐量的实验室样品。

多维气相色谱法(MDGC或2 d-gc)增加决议通过使用两个单独的列与两种不同的固定阶段。一种MDGC heart-cutting。初步评估后的样品,部分未解决的GC废水可以转移到一个不同的列前检测。Heart-cutting可以是一个简单的方法来获得一个更好的一个复杂的混合物的分离只是一维分离的一部分可以提高二维列。高频调制是利用综合二维气相色谱(GCxGC)转移整个维废水到二维列。

早些时候的知识分离(或缺乏)是不需要优化分析每个峰都转移到第二维列。探测器记录第一和第二维度保留时间和响应绘制生产色谱飞机(如等高线图)(图1)。色谱分离空间标准1 d-gc分析相比显著增加,产生潜在的峰容量大的飞跃。除了增加分辨率,得到的色谱图也是结构化,这样类似的化合物在集群乐队洗提整个色谱平面。

集群的结构和化学性质类似的化合物提供了一个有用的线索,可以帮助峰鉴别。另一个积极的副作用增加GCxGC分析复合检测能力。当调制器陷阱,然后迅速“注入”的废水主要列,它主要山峰被发现前几秒钟。这个过程提高了信噪比(S / N)。

图1所示。从1概述GCxGC:峰洗脱^圣维列输入2^nd维列通过调制器。调制器迅速陷阱的废水主要列和“注入”这个废水二级列。一个快速检测器同时记录1^圣维保留时间和2^nd维度保留时间。线性色谱用于定量(例如,集成、峰面积、峰高、S / N),和等高线图是一种地形表面有用的数据检查和显示的目的

突破性的飞跃GCxGC等技术可以广泛应用之前发生。例如,常规方法的转移从拥挤的GC毛细管GC花了几十年(可以说转移仍在进步!)。提高分辨率的毛细管GC分析最初是在1957年与m - - -对二甲苯的分离^[1]。石油化学家毛细管GC的早期采用者,他们得到的却是增加的复杂样品的峰容量(即分辨率)。尽管技术优于包装列,广泛采用缓慢因为易用性和毛细管柱的强度(玻璃)。

强度问题终于解决了在1979年与熔融石英毛细管柱的引入^[2]花了几十年时间,但它仍然在转移程序从包装到毛细管柱技术认证方法。毛细管柱的好处是毋庸置疑的,增强的知识大量样品的化学成分。

很像的转移方法从包装列到毛细管柱,转让1 d-gc GCxGC监管行业确实很慢。这项技术最初是在1991年^[3]。早期采用者发现增加的峰容量是有用的对于复杂的石油化工和环境样品。的商业化GCxGC工具可用热调制器在2002年^[4]促使大截面研究应用领域(例如,石化、环境、代谢组学、香水、食品安全)。类似的障碍的易用性和强度限制GCxGC平台的采用。

方法开发和优化已被表示为困难和艰苦的,只有一个有经验的分析师。近年来,这些障碍被最小化,方便实现常规的实验室。有用的指导^[5]和工具^[6]帮助用户创建GCxGC方法开发。流量调节器已经商业化了用户感兴趣尝试GCxGC初始成本较低。方法强度已经证明与一些发表验证方法^{(7 - 11)}。

GCxGC目前的过程中从学术炒作日常实用分析。在常规实验室,一个全面的二维气相色谱分析可以帮助节省时间通过合并多个化合物类成一个单一的分析,和捷径样品制备色谱解决矩阵的干扰和清理。当需要一个样本的完整描述,将加快GCxGC分析发现和洞察一个样品,没有其他色谱技术可以匹配。常规分析,更经济的探测器(例如,ECD, FID)可以使用,而不是取决于质谱仪为解决复杂的混合物。

节省时间和多层次分析

在常规高通量实验室,时间就是金钱。实验室负责监测环境污染物,例如,正在经历将操作预算,肮脏的样本(例如土壤、污泥、沉积物),和化学污染物的混合物。受污染的样品往往有多个类的组件。污染物,如溴化阻燃剂(溴化阻燃剂)和多氯联苯(pcb)卤代化合物,通常使用一个ECD分析。儿童早期开发是一个非特异性检测器,因此,样本提取必须仔细分离,以防止干扰。当实现GCxGC方法,分离步骤完全可以减少或消除。利用二维分离空间,可以检查多个类的组件在一个分析(图2)。

图2。多卤代污染物可以分析一个使用GCxGC-μECD注入。溴化物阻燃剂和多氯联苯(pcb)经常被发现在同一个样本提取。GCxGC减少需要分离步骤。

加拿大的环境和气候变化(MOECC)实验室服务分支(多伦多,安大略省)定期使用三个GCxGC-μECD方法进行验证^{(12 - 14)}。GCxGC方法不仅有效,而且参加能力验证计划提供一个外部组织为了满足认证要求。两种方法已经成功地认证。第一个监管GCxGC方法是2011年在MOECC单一分析的多氯联苯,有机氯农药((ocp)和氯苯(卡马西平)在土壤、沉积物和GCxGC-μECD污泥^[8]。

微电子捕获检测器(μECD)是适合一个环境监测实验室由于其低死体积,低操作成本和优越的卤代化合物的灵敏度。GCxGC-μECD,六注射替换为单个分析针对118种化合物。除了降低分析时间、样品制备时间也减少的分离提取不再是必要的。性能检测方法使用认证的参考资料和证明优秀的协议认证的价值。亚博网站下载

Aroclor计算仍可能使用目标82 PCB同系物,允许历史比较。GCxGC-μECD分析的另一个重要的好处是能够识别一道卤化污染物可能被湮没在一维分析。GCxGC色谱图中的位置未知的化合物可以帮助初步识别或compound-specific分类(例如,多溴二苯醚,二恶英)。监控程序可以从中受益的能力屏幕一道新兴污染物检测分析物,或抓住非法活动,否则会引起注意。

减少溶剂的使用简化了样品制备

农药残留分析样品制备时间可以长在食品和农业样本。QuEChERS(快捷,方便,廉价、有效、崎岖、和安全)样品制备方法是一种multi-residue一般提取和清理方法,挽救了在高吞吐量time-per-sample食品安全实验室。广泛的提取方法是有利于同时多残留分析;然而,co-extractive矩阵组件也出现在提取和干扰目标分析物。第二个维度空间的分离GCxGC分析可用于色谱将干扰从农药的广泛兴趣和减轻负担的清理程序(图3)。

图3。GCxGC-TOFMS被用来分析QuEChERS提取完成烟草。1 d-gc分析矩阵的干扰会模糊检测的一种广泛使用的农药成分,胡椒基丁醚。的自动峰找到LECO ChromaTOF软件确认胡椒基丁醚,图书馆876年相似。

QuEChERS样品制备方法已经修改应用程序的范围之外农药残留在蔬菜和水果。萃取剂的改性,QuEChERS方法可以用于确定溴化阻燃剂,多氯联苯和多环芳烃(多环芳烃)的高脂肪饲料成分(例如,鱼油、棕榈油、菜籽油)^[11]。需要清理步骤之前的注入气相色谱仪,从而消除存在的非易失性脂质提取。凝胶渗透色谱法(GPC)是常用的消除co-extractive脂质,但既是溶剂和时间密集。

一个简单的清理使用硅固相萃取(SPE)列还可以用于分析之前移除大部分的脂肪。尽管SPE清理可能无法提供清洁提取GPC, GCxGC分析可以色析法地解决co-extractives干扰1 d-gc分析。这个简化的样品制备方法(与硅SPE清理QuEChERS提取)是用于验证筛选多溴二苯醚的方法,多氯联苯,新兴溴化阻燃剂,多环芳烃在动物饲料和原料使用GCxGC飞行时间质谱仪(GCxGC-TOFMS)进行分析^[11]。

几个标记化合物被选择为每个化合物类,他们发现在或低于既定的最高监管限制(推广)。验证方法确定信心高(95%),筛选方法将妥善标记不一致的样本做进一步确认。进一步扩大的效用筛查方法,数据处理是自动快速识别其他潜在氯化溴化或污染物。此外,GCxGC-TOFMS的综合分析提供了一个示例的完整记录,可用于回顾性数据挖掘。

减少体力劳动与自动峰鉴别

由于潜在的化学污染物的数量增加(环境、人、食品、动物等),常规的非目标筛选方法的必要性也增加。使用GCxGC的好处之一是结构化的洗脱的组件在一个二维等高线图。用非特异性探测器像儿童早期开发或大型木钉,等高线图可用于分组根据它们的化学化合物类。当一个质谱(MS)作为探测器,未知峰可以进一步确定通过搜索一个质谱库(例如,NIST)。

在图书馆1 d-gc分析、匹配时可以复杂一些coelutions腐败的质谱,从而导致低质量的搜索结果。搜索的质量取决于选择的相似光谱质谱的参考。GCxGC-TOFMS可以帮助在未知峰鉴别方法。首先,额外的峰容量GCxGC意味着更多的解决峰值。如果峰值更好解决从周围的干扰它更可能是高库匹配(前提是问题中的分析物在图书馆)。飞行时间质谱仪第二,可以进行光谱反褶积,数学上拉的co-eluting样本光谱重叠。

这还可以“净化”质谱图书馆为了获得一个更好的匹配(图4)。最后,由于这些因素,集成软件可以自动选择、搜索和识别未知的山峰和产生一个峰值表。虽然手动审查仍然是必不可少的验证的结果自动峰发现,总体时间产生的列表确定峰值大大减少。

图4。并排比较的质量分数和GCxGC-TOFMS分析相同的宠物食品样本。质量分数)的质谱,调味化合物2-propionylthiazole图书馆660年相似。光谱反褶积是无法解决(或确定)co-eluting化合物与m / z 136年的质谱峰如此。B) GCxGC-TOFMS等高线图,两个co-eluting化合物色谱解决的第二个维度。图书馆2-propionylthiazole相似性是改善与m / z 891和峰值136被认定为2-acetyl-3-methylpyrazine库相似860(没有显示)。图片由乔•Binkley LECO公司

与峰容量增加加速发现

最好的(最炒作)的应用GCxGC分离,然后确定所有的单个组件组成一个样本。描述的示例可以基本药物发现,法医调查,和疾病的早期诊断。当GCxGC方法为最大化开发色谱分辨率(即真正的峰容量增加)^(5、15)_,指纹的样本可以获得有用的源解析环境取证。指标分子(即生物标志物)通常是小山峰GC色谱图可以很容易地湮没在1 d-gc分析(图5)。

图5。焦油球GCxGC-TOFMS等高线图样本和疑似原油来源。提取离子色谱图(XIC)放大显示两个样本之间的相似性。藿烷分子化石,耐风化,重要的生物标记,帮助源解析。1 d-gc分析,藿烷更难识别由于迟洗脱干扰碳氢化合物。

在代谢组学,小分子已经知道疾病的敏感指标。这些生物标志物的理解是至关重要的疾病治疗和预防的目的。验证GCxGC-TOFMS方法发现11具统计上重要的生物标志物在人类血清样本相比,气相方法^[10]。增强解决GCxGC分析是至关重要的额外的生物标志物的发现。此外,提供的额外的敏感性的调制过程GCxGC系统允许使用30:1的分流注射而不是不分流进样注入气相方法。分裂注入有利于再现性和增加列一生(更少的非易失性材料沉积到列)。

与经济省钱探测器

为了量化一个复杂的小部件示例中,增加决议通过气相色谱仪或探测器是至关重要的。质谱分析是一种强大的探测器能够幽灵似地解决和确定co-eluting山峰。在一个一维的gc - MS分析,大型co-eluting化合物浓度差异,结构同分异构体,或多个分析物洗脱同时可以减少女士一个方法的效用增加特异性的女士是使用串联质谱分析(MS / MS)或高分辨率质谱(,8经)。这两个探测器分析实验室中占有一席之地,但它们也昂贵的购买和操作。增加色谱分辨率与GCxGC减少昂贵的质谱检测器的必要性。支撑材是一个健壮的、经济的、操作简单的探测器。

二十个实验室参与一个inter-calibration实验采用认证参考资料的墨西哥湾原油(SRM 2779)。亚博网站下载实验室负责报告的水平不同的原油成分(例如,芳烃饱和碳氢化合物、甾烷和藿烷生物标记)在NIST认证的参考材料^[16]。大部分的实验室用gc - MS分析,两个实验室使用GCxGC-FID,三个实验室使用gc - MS / MS。总的来说,使用GCxGC-FID同意报道值与NIST认证的参考价值。

给出的GCxGC-FID等效正烷烃的gc - ms的测量性能^[17]。只有8的20个实验室报告值几个藿烷和甾烷生物标记的列表,其中一个是实验室配备了GCxGC-FID。使用一个额外的优势FID的质谱是易于量化,特别是对碳氢化合物。可靠的探测器响应的FID减少需要多个内部标准以达到准确定量。

结论

任何飞跃技术需要一个初始投资的资源。购买资本设备、仪app亚博体育器操作成本和员工培训都谈到投资GCxGC因素。谨慎的买家可以问题如果这项技术是可行的在日常环境中,或要多长时间来实现投资回报。本文中的示例提供了一窥在常规实验室GCxGC的可行性。

节约时间在样品制备、仪器分析和非目标数据审查可以立即回报当GCxGC系统实现。能够分析一个广泛范围的复杂和样品同时目标和非目标检测是很有吸引力的前景,可以利用竞争格局。全面的二维气相色谱不再是只研究炒作;它确实是分离科学的未来。亚博老虎机网登录实验室准备好了吗?

引用和进一步阅读

1. m .戈利色谱理论在开放和涂层管列圆形和矩形截面:d.h Desty (Ed)气相色谱法1958年,巴特沃斯科学出版物,1958,pp。36-55。
2. r Dandeneau,再见Zerenner眼镜毛细管色谱法的调查,《高分辨率层析,2 (1979)351 - 356。
3. z . Liu J.B.菲利普斯综合二维气相色谱使用列热调制器界面,色谱科学杂志》上,29岁(1991)227 - 231。亚博老虎机网登录
4. LECO飞马4 d下一维度的质量分析,:飞马4 d,圣约瑟夫,MI, 2002。
5. j·科克伦,八个小贴士容易GCxGC,分析科学家,2014年。
6. 在2017年,LECO,只需GCxGC,。
7. H.G.J.摩尔,h·范德坎普,g . van der Weg a, m . van der Lee T.C. de Rijk验证的自动化图书馆的农药的定性筛选综合二维气相色谱/飞行时间质谱,采用AOAC公认的国际学报,94 (2011)1722 - 1740。
8. 点Muscalu、E.J. Reiner S.N.丽丝,t . Chen中g、d·莫尔斯例行认证方法分析多氯联苯,有机氯农药、氯苯和筛选其他卤代有机物在土壤、沉积物和污泥GCxGC-μECD,分析,分析化学,401 (2011)2403 - 2413。
9. m . Menendez-Carreno h . Steenbergen H.-G。詹森,开发和验证一个全面的二维气相色谱谱方法分析植物甾醇在人血浆氧化产品,分析,分析化学,402 (2012)2023 - 2032。
10. J.H. Winnike, x, kj Knagge金丝科尔曼,密度格雷戈里,x, gc - ms和GCxGC-MS比较分析人类血清样本的生物标志物的发现,J蛋白质组,14 (2015)1810 - 1817。
11. p·洛佩兹,m . Tienstra a . Lommen H.G.J.摩尔,一个自动化的验证持久性有机污染物筛查方法由GCxGC-ToFMS脂肪和油,食品化学,211 (2016)645 - 653。
12. 点Muscalu,测定多氯联苯同系物(PCBc)有机氯(OCs)和氯苯(CBs)由GCxGC-μECD水样,在环境和气候变化实验室服务分支,多伦多,加拿大安大略省。
13. 点Muscalu,测定多氯联苯(PCBs)由GCxGC-μECD在生物样品中,在环境和气候变化部实验室服务分支,多伦多,加拿大安大略省。
14. 点Muscalu,测定多氯联苯同系物(PCBc)有机氯(OCs)和氯苯(CBs)二维气相色谱法在固体微电子捕获检测(GCxGC-μECD),环境和气候变化部实验室服务分支,多伦多,安大略省,加拿大,2017年,页65。
15. 硕士克利,j·科克伦,m·梅里克L.M.布隆伯格,评价综合二维气相色谱条件产生near-theoretical最大的峰容量增益,色谱法杂志》,1383 (2015)151 - 159。
16. J.A.A.穆雷L.C.C.桑德,S.A.明智,Reddy,墨西哥湾的研究计划2014/2015碳氢化合物相互校准实验:描述和结果SRM 2779年墨西哥湾原油和候选人SRM 2777年风化墨西哥湾原油,NIST的国家标准与技术研究所,2016。
17. Reddy, S.A.明智,开出桑德,J.A.穆雷,总结结果2014/2015碳氢化合物相互校准实验(赶快),2015年。

这些信息已经采购,审核并改编自LECO公司提供的材料。亚博网站下载

在这个来源的更多信息,请访问LECO公司。