Multidimensionale technieken analyseren complexe monsters

6 jul, 2019

De analyse van ruwe olie om bijvoorbeeld het aandeel aromatische verbindingen te bepalen is niet eenvoudig. JSB, kennispartner van Agilent GC-applicaties, ontwikkelde hiervoor een systeem op basis van 2D-GC en hoge-resolutie massaspectrometrie.

 

Bij de analyse van mengsels van heel veel verbindingen met hoge kookpunten, zoals ruwe olie, wordt in de industrie vaak gaschromatografie ingezet, ondanks de uitdagingen wat betreft vergassen van de monsters. Daniela Peroni, application specialist bij JSB, ontwikkelde hiervoor een systeem dat het monster eerst pyrolyseert. De verbindingen in het oliemonster worden daarbij zodanig afgebroken dat ze in de gasfase gebracht kunnen worden. Daarna volgt een GCxGC-scheiding over twee verschillende kolommen. “Daarmee is het mogelijk om kwantitatief de aanwezigheid van groepen verbindingen in het monster te bepalen, bijvoorbeeld de hoeveelheid aromaten, paraffines of naftenen,” legt Peroni uit.

Zwavelverbindingen, belangrijke componenten van ruwe olie die vaak ongewenst zijn, kunnen op deze manier niet ge├»dentificeerd worden. Daarvoor is detectie met een massaspectrometer nodig. Peroni gebruikt daarvoor een QTOF. “De Time-of-Flight detectietechniek is zeer geschikt voor de analyse van de exacte massa van een ion in hoge resolutie. Met de combinatie pyrolyse-GCxGC-QTOF konden we bijvoorbeeld de aanwezigheid van een thiofeenverbinding met zekerheid vaststellen, hoewel er meer thiofenen zijn met dezelfde massa van het ion,” legt Peroni uit.

 

Zachte ionisatie

Sinds dit jaar is een nieuwe QTOF beschikbaar, vertelt Peroni. Deze Agilent 7250 heeft een veel hogere resolutie van 25.000 in plaats van 14.000 (gedefinieerd als de m/z gedeeld door de piekbreedte). De nauwkeurigheid in massa is beter dan 1 ppm, een flinke verbetering ten opzichte van 3 ppm. Peroni heeft de nieuwe apparatuur inmiddels uitvoerig getest. “In de praktijk is de resolutie en de massanauwkeurigheid nog hoger. Daarnaast vind ik de mogelijkheid van zachte ionisatie heel interessant, bijvoorbeeld met 15 eV in plaats van 70 eV. Daardoor minimaliseer je de fragmentatie van moleculen en is de fractie van het moleculaire ion veel groter.”

Peroni test momenteel de potentie van dit systeem. Door de mogelijkheid van zachte ionisatie is er de optie om na een GCxGC scheiding van een gepyrolyseerd monster, ook nog een MS/MS analyse uit te voeren. Zonder zachte ionisatie zijn moleculair ionfragmenten te klein. “De eerste resultaten zijn veelbelovend. De uitdaging is de detectiesnelheid. De scheiding van de GC-pieken ligt in de orde van tientallen tot honderden milliseconden, dat wil zeggen dat de MS/MS-detectie ook zo snel moet zijn.” De nieuwe apparatuur kan bijvoorbeeld interessant zijn om isomeren van elkaar te scheiden, zegt Peroni. “Isomeren hebben dezelfde massa en de spectra lijken zeer op elkaar, maar ze ioniseren wel anders. Met zachte ionisatie en MS/MS kunnen we ze misschien van elkaar scheiden.”

Een voor de hand liggende applicatie zal voedingsmiddelen, smaak- en geurstoffen zijn, denkt Peroni. “Deze zijn zeer complex en niet eenvoudig te identificeren zelfs met een zeer nauwkeurige massaspectrometer. Ik werk aan een application note, die volgt binnenkort.”