FAMEs-Analysemethode von Helium zu Wasserstoff für GC

Der Wechsel von Helium- zu Wasserstoffträgergas beschleunigt nicht immer die Analyse der Proben. Die Revalidierung von Methoden kann vereinfacht werden, indem die neue Methode so nah wie möglich an der alten Methode gehalten wird, wodurch Änderungen der Probenselektivität und -auflösung begrenzt werden, während die Retentionszeiten der Analyten beibehalten werden.

Die Analyse von Fettsäuremethylester (FAMEs – fatty acid methyl esters) ist eine wichtige Methode, die in einer Reihe von Produktanalysen zur Charakterisierung des Fettgehalts verwendet wird. Die Analyse von FAMEs wird in einem breiten Spektrum von Produkten biologischen Ursprungs durchgeführt, darunter Lebensmittel, Biodiesel und Mikroben. Die Quantifizierung von FAMEs erfolgt üblicherweise mittels Gaschromatographie mit Flammenionisationsdetektion (GC-FID) unter Verwendung einer hochpolaren Säule.

Viele Labore nutzen Heliumträgergas für die GC-Analyse von FAMEs, aber durch den steigenden Gaspreisanstieg bietet sich der Wechsel zu gasgeneriertem Wasserstoffträgergas als kostenattraktivere Alternative für viele Analysten an. In den meisten Fällen ist der am häufigsten genannte Grund für den Wechsel zu Helium- zu Wasserstoffgas die kürzere Analysedauer. Wenn Peaks jedoch schlecht aufgelöst werden, kann eine Erhöhung der Trägergas-Flussrate eine Peak-Koelution verursachen. Eine Möglichkeit, die die laufenden Kosten im Hinblick auf den Wechsel zu einem kostengünstigeren Trägergas senken und die Durchführung einer umfassenden Methodenneuvalidierung vermeiden kann, besteht darin, so viele Methodenparameter wie möglich gleich zu halten.

Hier betrachten wir die FAMEs-Analyse einer 38-Komponenten-Standardmischung (Supelco F.A.M.E.-Mischung, Katalog-Nr. 18919-1AMP) mit Transpalmitelaidinsäuremethylester (gekauft von Matreya, Katalog-Nr. 1148). Abbildung 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem Gesamtchromatogramm inklusive der schlecht aufgelösten Peaks 29-33 im ursprünglichen Methodenlauf mit Heliumträgergas. Dieses Verfahren verwendete eine Trägerflussrate von 34 cms-1 mit einem geteilten Fluss von 20 ml/min (Tabelle 1). Die Ergebnisse dieser Analyse legen nahe, dass es wenig Möglichkeiten gibt, den Probendurchsatz zu erhöhen. Um jedoch zu sehen, ob ein übersetztes Verfahren unter Verwendung von Wasserstoff-Trägergas ähnliche Ergebnisse liefern würde, wurden die Verfahrensparameter gleich gehalten, wobei nur die lineare Geschwindigkeit des Trägergases als Ergebnis des Wechsels des Gases von Helium zu Wasserstoff geändert wurde (Tabelle 1). Abbildung 2 zeigt die Vergleichsergebnisse bei der Verwendung von Helium (2A) und Wasserstoff (2B) als Trägergas. Die Erhöhung der linearen Geschwindigkeit führte zu einer kürzeren Analysezeit, aber die Koelution der Peaks 29-33 bedeutete, dass eine wiederholte Gültigkeitserneuerung der Methode erforderlich war.

Das Verfahren wurde erneut validiert, um die lineare Geschwindigkeit von Wasserstoff mit der des ursprünglichen Heliumverfahrens abzugleichen. Dies erforderte eine Reduzierung des GC-Kopfdrucks, um die Flussrate des Trägergases zu reduzieren. Dies hatte den Effekt, dass die Peakgröße aufgrund der Reduzierung der Trägerflussrate in Kombination mit dem relativ hohen Split-Fluss reduziert wurde. Die Peakhöhe wurde verbessert, indem der Split-Fluss von 20 ml min-1 auf 5,6 ml min-1 reduziert wurde, was die auf die Säule übertragene Analytmenge erhöhte (Tabelle 1).

Nach erneuter Validierung der Methode, um die lineare Geschwindigkeit von Wasserstoff an die lineare Geschwindigkeit von Helium in der ursprünglichen Methode anzupassen, waren die Ergebnisse fast identisch mit denen, die mit Helium erhalten wurden (Abbildung 3). Dies bedeutete keine Verkürzung der Analysezeit, aber vergleichbare Ergebnisse mit einer Erhöhung der Peakhöhe von Proben, die mit Wasserstoffträgergas betrieben wurden, aufgrund der mit seiner Verwendung verbundenen verbesserten Effizienz.

Obwohl Wasserstoff oft als schnelles Trägergas bezeichnet wird, ist es aufgrund mangelnder Peakauflösung nicht immer möglich, die Analyse zu beschleunigen. Hier haben wir gezeigt, dass es möglich ist, Ihre Methode erneut zu validieren, indem Sie die lineare Geschwindigkeit von Wasserstoff gleich der von Helium halten. Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Verbindungen trotz einer Änderung des Trägergases zur gleichen Retentionszeit eluieren. Wenn Sie diesen Ansatz übernehmen, können Sie eine Säule mit den gleichen Abmessungen verwenden und müssen nur geringfügige Anpassungen an der GC-Methode vornehmen.

Abbildung 1. Ausschnitt aus dem Gesamtchromatogramm des 38-Komponenten-FAME-Standards mit schlecht aufgelösten Peaks 29-33.

Abbildung 2. 2A zeigt einen Abschnitt des Chromatogramms, das mit der ursprünglichen Heliummethode erstellt wurde, einschließlich der schlecht aufgelösten Peaks 29–33 Geschwindigkeit, wenn die Probe mit Wasserstoff-Trägergas bei einer höheren linearen Geschwindigkeit läuft.

GC-Methodenbedingungen Abbildung 3. Ergebnisse der ursprünglichen Methode mit Helium als Trägergas (3A) und Ergebnisse der erneut validierten GC-Methode mit Wasserstoff als Trägergas (3B).

Dr. Sc. Ed Connor ist ein GC-MS-Anwendungs-Spezialist bei Peak Scientific, Inchinnan Business Park, Schottland, UK. Bevor er zu Peak kam, schloss Ed seinen Dr. Sc. an der ETH Zürich in der Schweiz. Er setzte GC-MS ein, um flüchtige Bestandteile von Pflanzen zu untersuchen, die bei durch Pflanzenfresser verusachte Fraßschäden entstehen, und auch die Interaktion dieser Bestandteile mit Nutzinsekten. Danach wechselte er zur Universität Zürich, wo seine Hauptarbeit hauptsächlich aus Methoden zur Sammlung von flüchtigen Bestandteilen und Analysen mit GC-MS und GC-FID bestand.

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