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Un’introduzione alla tecnica GC-MS a bassa pressione (LPGC-MS)

Sfruttate al meglio il sistema di vuoto della vostra GCMS per un’analisi molto più rapida

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  • Analisi multiresiduale di pesticidi negli alimenti tre volte più veloce.
  • Il kit preassemblato e senza perdite permette un set-up LPGC semplice come la sostituzione di una colonna.
  • Ideale per accelerare i metodi GC-MS e GC-MS/MS.
  • La linea di trasferimento integrata riduce il livello di background e il tempo di stabilizzazione.
 

L’utilizzo di uno spettrometro di massa come sistema di rilevazione in GC offre molti vantaggi relativamente all’identificazione e alla quantificazione del composto, ma gli utenti della GC-MS hanno un’altra opportunità ancora da mettere a frutto: velocizzare le analisi utilizzando il sistema di vuoto del MS per ridurre la pressione all’interno della colonna. La porzione di colonna GC interessata dipende dalle dimensioni della colonna stessa, tenendo conto che nei formati tradizionali l’effetto del vuoto è limitato soltanto agli ultimi metri di colonna. Tuttavia, ridurre la pressione nell’intera colonna consente di velocizzare di molto i processi!

La tecnica GC-MS a bassa pressione (LPGC-MS) sfrutta il sistema di vuoto del MS, insieme a un set-up di colonna progettato ad hoc, per ridurre la pressione lungo tutta la colonna, accelerando così significativamente le analisi. Utilizzando una colonna analitica da 0,53 mm inserita direttamente nel MS e un restrittore di flusso sul lato dell’iniettore del GC, è possibile mantenere la bassa pressione in tutta la colonna analitica da 0,53 mm. Utilizzando la tecnica LPGC-MS, a favore della velocità si perde parte dell’efficienza, ma poiché si impiega uno spettrometro di massa, la maggioranza dei composti coeuliti può essere deconvoluta dalla MS.

La Figura 1 mostra un esempio dei vantaggi prestazionali a livello di velocità e sensibilità che è possibile ottenere riducendo la pressione nella colonna GC, rispetto all’utilizzo di un set-up tradizionale GC-MS. Non a caso, questa tecnica è nota come “GC con vuoto in uscita” o, più comunemente, “GC-MS a bassa pressione” o LPGC-MS. In questo articolo illustriamo come utilizzare la LPGC-MS e uno speciale kit colonna LPGC per accelerare le analisi gascromatografiche.

Figura 1: Questa analisi dei pesticidi negli alimenti è tre volte più veloce se si utilizza il metodo LPGC-MS anziché il set-up tradizionale, pur con l’impiego di una colonna a minore efficienza. A causa della maggiore velocità lineare, le ampiezze del picco sono più strette, di conseguenza i picchi sono più alti e possono offrire una maggiore sensibilità. Inoltre, anche i picchi densamente popolati possono solitamente continuare a essere risolti spettralmente.

cgarm-img
GC_FS0573
PeaksConc.
(...)
tR (30 m)tR (LPGC)
1.Chloroneb0.410.3374.225
2.Pentachlorobenzene0.410.5624.320
3.α-BHC0.412.9564.939
4.Hexachlorobenzene0.413.1544.997
5.Pentachloroanisole0.413.2735.017
6.β-BHC0.413.6105.106
7.δ-BHC0.413.7735.154
8.γ-BHC0.414.3415.293
9.Tefluthrin0.414.4665.232
10.Endosulfan ether0.414.8035.419
11.Transfluthrin0.415.4155.490
12.Heptachlor0.415.5045.592
13.Pentachlorothioanisole0.416.0865.745
14.Anthraquinone0.416.2795.803
15.Aldrin0.416.3175.803
16.4,4'-Dichlorobenzophenone0.416.5115.827
17.Fenson0.416.7085.885
18.Isodrin0.416.9875.980
19.Heptachlor epoxide0.417.2356.035
20.Bioallethrin0.417.4055.994
21.Chlorbenside0.417.6266.123
22.trans-Chlordane0.417.7666.167
23.2,4'-DDE0.417.8716.171
24.Endosulfan I0.418.0526.249
25.cis-Chlordane0.418.1096.256
26.trans-Nonachlor0.418.2186.279
27.Chlorfenson0.418.2326.226
28.4,4'-DDE0.418.5696.337
29.Dieldrin0.418.6306.395
30.2,4'-DDD0.418.7566.395
31.Ethylan0.419.1066.460
PeaksConc.
(...)
tR (30 m)tR (LPGC)
32.Endrin0.419.1166.550
33.Endosulfan II0.419.3036.528
34.4,4'-DDD0.419.4806.575
35.2,4'-DDT0.419.5626.603
36.cis-Nonachlor0.419.5926.633
37.Endrin aldehyde0.419.7156.674
38.4,4'-Methoxychlor olefin0.420.0796.708
39.Endosulfan sulfate0.420.2256.803
40.4,4'-DDT0.420.2906.783
41.2,4'-Methoxychlor0.420.5216.827
42.Resmethrin0.420.7935.980
43.Endrin ketone0.421.2357.082
44.Tetramethrin 10.421.2456.990
45.Tetramethrin 20.421.3887.018
46.Bifenthrin0.421.4027.011
47.Phenothrin 10.421.8417.130
48.Tetradifon0.421.9397.211
49.Phenothrin 20.421.9567.157
50.Mirex0.422.4367.388
51.lambda-Cyhalothrin0.422.5457.293
52.Acrinathrin0.422.7427.310
53.cis-Permethrin0.423.3887.535
54.trans-Permethrin0.423.5347.565
55.Cyfluthrins0.424.065-24.3107.698-7.745
56.Cypermethrins0.424.436-24.6777.793-7.847
57.Flucythrinate 10.424.6777.844
58.Flucythrinate 20.424.8987.899
59.Fenvalerate 10.425.5008.079
60.tau-Fluvalinate 10.425.7158.113
61.Fenvalerate 20.425.7328.140
62.tau-Fluvalinate 20.425.7738.113
63.Deltamethrin0.426.3378.324
ColumnSee notes
Standard/SampleGC multiresidue pesticide standard #2 (cat.# 32564)
GC multiresidue pesticide standard #6 (cat.# 32568)
Diluent:Acetonitrile
Conc.:2 µg/mL
Injection
Inj. Vol.:2 µL split (split ratio 10:1)
Liner:Topaz 4.0 mm ID straight inlet liner w/ wool (cat.# 23444)
Inj. Temp.:250 °C
Carrier GasHe
DetectorTSQ 8000
SIM Program:35-550 m/z
Transfer Line Temp.:290 °C
Analyzer Type:Quadrupole
Source Temp.:330 °C
Tune Type:PFTBA
Ionization Mode:EI
InstrumentThermo Scientific TSQ 8000 Triple Quadrupole GC-MS
NotesThe reference standard is also available as part of Restek’s 200+ compound GC multiresidue pesticide kit (cat.# 32562).

Conventional (30 m) Analysis:
Column: Rxi-5ms, 30 m, 0.25 mm ID, 0.25 µm (cat.# 13423)
Temp. program: 90 °C (hold 1 min) to 330 °C at 8.5 °C/min (hold 5 min)
Flow: 1.4 mL/min

LPGC-MS Analysis:
Column: LPGC Rtx-5ms column kit, includes 15 m x 0.53 mm ID x 1.00 μm analytical column w/1 m x 0.53 mm ID integrated transfer line and 5 m x 0.18 mm ID Hydroguard restrictor factory connected via SilTite connector (cat.# 11800).
Temp. program: 80 °C (hold 1 min) to 320 °C at 35 °C/min (hold 5 min)
Flow: 2 mL/min

Perché utilizzare la LPGC-MS per accelerare la GC-MS?

Quali fattori rendono la LPGC-MS una buona scelta tra le opzioni a disposizione per accelerare la GC-MS? Per il metodo MS vengono utilizzate solitamente colonne da 30 m con ID di 0,25 mm. Questo formato genera circa 120.000 piatti teorici, presenta una velocità di flusso del carrier gas ottimale per le caratteristiche della pompa da vuoto del MS ed è in grado di mantenere una pressione positiva in entrata, nonostante il vuoto all’estremità della colonna.

Esistono diversi modi per aumentare la velocità di analisi di una colonna da 30 m con ID di 0,25 mm a flusso ottimizzato, che andiamo di seguito a confrontare con l'approccio LPGC-MS utilizzato nella Figura 1.

  1. Utilizzare una colonna più corta e più stretta
    Una colonna da 10 m x 0,10 mm garantisce efficienza (numero di piatti) e potere risolutivo simili a quelli di una colonna da 30 m x 0,25 mm. Tuttavia, questo formato presenta una capacità della colonna molto bassa, e quindi richiede concentrazioni o volumi di iniezione molto ridotti per evitare distorsioni dei picchi (per esempio, il “fronting”).
  2. Utilizzare una colonna da 30 m x 0,25 mm nel MS con un flusso più elevato
    Aumentare il flusso è il modo più semplice per ridurre il tempo di analisi. Ma per ottenere un tempo di analisi tre volte più rapido è necessario un flusso di circa 12 mL/min, che richiede una pressione in entrata di circa 63 psi. Questo pone problemi per l’iniezione, la velocità di acquisizione dei dati del MS e la portata della pompa del MS.
  3. Utilizzare una colonna da 10 m x 0,25 mm con una velocità ottimale di flusso del carrier gas
    Una colonna tre volte più corta ha circa 40.000 piatti teorici e dovrebbe garantire un tempo di analisi da 3 a 4 volte inferiore, ma per questo tipo di colonna è necessaria una pressione in entrata pari a circa 0,35 psi, che è molto difficile controllare. A pressioni simili, l’iniezione split rappresenta una sfida, accorciare la colonna diventa quasi impossibile perché questo va a influire sulla pressione, e l’acquisizione dei dati del MS può essere difficile per le ampiezze del picco molto ridotte.
  4. Utilizzare un kit colonna LPGC
    Un kit colonna LPGC è composto da una colonna analitica da 15 m x 0,53 mm preassemblata a una colonna di restrizione da 5 m x 0,18 mm. Questa configurazione produce circa 30.000 piatti teorici e può essere utilizzata a velocità di flusso standard pari a circa 2 mL/min. Grazie al vuoto presente all’interno della colonna analitica con ID di 0,53 mm, le velocità lineari ottimali del carrier gas sono molto elevate, con conseguenti tempi di analisi estremamente ridotti (solitamente 3 volte inferiori rispetto a una colonna da 30 m x 0,25 mm). Le ampiezze del picco sono di 1,5-2 secondi, un intervallo abbastanza ampio per consentire una sufficiente acquisizione dei dati del MS. Inoltre, le colonne da 0,53 mm hanno una capacità elevata grazie al film da 1 µm Rtx-5 MS.

 

In che modo la LPGC-MS accelera le analisi?

Il concetto di “bassa pressione” è il fulcro dei vantaggi offerti dal metodo LPGC-MS. Per capire l’importanza della bassa pressione esaminiamo innanzitutto l’idea di “velocità lineare ottimale” di una colonna.

Ogni colonna GC è caratterizzata da una velocità lineare del carrier gas che produce l’analisi più efficiente. Una velocità troppo bassa del carrier gas comporta picchi più ampi e una risoluzione minore. Una troppo elevata, invece, non dà il tempo ai diversi composti del campione di interagire con la fase stazionaria della colonna, a discapito anche in questo caso della risoluzione. Per questo motivo, utilizzare una colonna GC alla velocità lineare ottimale del suo carrier gas è un fattore determinante per ottenere il maggiore potere risolutivo da un sistema cromatografico.

È importante comprendere che la velocità lineare ottimale è un valore che dipende dalla pressione. L’abbassamento della pressione nell’intera colonna GC comporta la riduzione della viscosità del carrier gas, con conseguente aumento della velocità lineare ottimale (Figura 2). Per una data colonna si ottiene quindi una separazione molto simile in un tempo nettamente inferiore, mantenendo tutti gli altri valori costanti.

Figura 2: I grafici di Van Deemter mostrano che l'efficienza massima, che si ottiene con il valore HETP più basso, si ha a velocità lineari più elevate in condizioni di pressione inferiore. (HETP = altezza equivalente di piatto teorico)

necklace

Tuttavia non è facile abbassare la pressione per tutta la lunghezza della colonna GC, soprattutto nelle colonne delle dimensioni solitamente utilizzate in applicazioni GC-MS (per esempio, 30 m x ID di 0,25 mm). Nella prossima sezione illustreremo le soluzioni pratiche ad alcuni problemi che possono emergere quando si cerca di abbassare la pressione lungo tutta una colonna GC. La soluzione riguarda uno specifico formato di colonna che trova un buon compromesso tra l’efficienza cromatografica globale e l’aumento significativo della velocità della LPGC-MS.

Come vedremo in seguito, è possibile procedere all’evacuazione di una colonna GC relativamente corta con ID di 0,53 mm quando è collegata a uno spettrometro di massa. Le colonne GC più corte e di maggior diametro avranno un numero inferiore di piatti teorici (la misura dell’efficienza della colonna) rispetto a un formato di colonna GC-MS più lunga e più stretta. Di conseguenza, i kit colonna LPGC-MS avranno un potere risolutivo cromatografico minore rispetto a un formato GC-MS più lungo e di ID minore. Tuttavia, come illustreremo in seguito, in genere il potere risolutivo spettrale dello spettrometro di massa compensa questa perdita globale di risoluzione cromatografica.

Difficoltà storiche

Sebbene sia stata descritta in letteratura dal punto di vista teorico e sia stata sperimentata nei laboratori di tutto il mondo sin dagli anni ‘60, la tecnica GC a bassa pressione non è stata ampiamente adottata. Perché? Chi non vorrebbe ottenere risultati simili in meno tempo? Di norma gli ostacoli all’adozione della tecnica LPGC-MS non riguardano problemi relativi alla prestazione cromatografica; anzi, i vantaggi della tecnica sono ampiamente riconosciuti [1, 15]. La sua mancata implementazione è da attribuire piuttosto alle sfide poste dal set-up strumentale.

In passato non era facile procedere al set-up sperimentale delle operazioni da effettuare in condizioni di pressione estremamente ridotta lungo tutta la colonna GC. Bisogna infatti riuscire a evacuare efficacemente l’intera lunghezza della colonna GC in uscita, consentendo allo stesso tempo la formazione della pressione di testa in entrata, cosa che non è mai stata facile.

Una buona soluzione è quella di sfruttare il sistema di vuoto dello spettrometro di massa accoppiato ai GC. Lo stesso sistema di vuoto che pompa fuori l’aria e il carrier gas dal MS può anche contribuire a ridurre la pressione all’interno della colonna GC. Tuttavia, per un’evacuazione efficace della colonna GC erano necessarie colonne relativamente corte e di ampio diametro: si ripresenta quindi il problema di mantenere la pressione di testa all’interno dell’iniettore GC. Dato che il vuoto si estende in tutta la colonna, è difficile o addirittura impossibile raggiungere una pressione di testa stabile.

Questo problema è stato opportunamente risolto all’inizio degli anni 2000 introducendo l’utilizzo di una “colonna di restrizione” sull'estremità anteriore della colonna analitica. La lunghezza relativamente ridotta di questo tubo capillare molto stretto consente la formazione di pressione nell’iniettore GC, e con il sistema di vuoto del MS è stato possibile ridurre efficacemente la pressione all’interno della colonna analitica. Si trattava di una soluzione promettente, ma emerse un nuovo problema: la connessione tra la colonna di restrizione e la colonna analitica.

Anche nelle circostanze migliori, un connettore per colonna deve essere estremamente affidabile e robusto per far fronte all’ambiente estremo di un forno GC, ma le condizioni della GC a bassa pressione possono essere particolarmente gravose, e in caso di guasto del connettore bisognerebbe probabilmente sostituire le colonne e rianalizzare i campioni. Questo, unito alla difficoltà intrinseca di effettuare collegamenti tra colonne di diverso diametro (per esempio, una colonna con ID di 0,18 mm e una con ID di 0,53 mm), ha indotto molti utenti a considerare il set-up LPGC-MS troppo complesso per un’attività di routine.

Nonostante le numerose dimostrazioni del significativo risparmio di tempo che il metodo LPGC-MS è in grado di offrire, tante problematiche analoghe hanno ostacolato l’adozione diffusa di questa tecnica. Con il kit colonna GC a bassa pressione (LPGC) preassemblato, Restek è fiera di offrire una soluzione a queste sfide.

Soluzioni semplici - Il kit colonna LPGC

Il kit colonna LPGC consente di superare le difficoltà che hanno sempre frenato l’adozione di questa tecnica, rendendo più semplice il set-up di LPGC-MS e permettendo di cogliere i benefici che questa offre in termini di aumento della velocità. Il kit colonna LPGC semplifica la tecnica attraverso un accoppiamento realizzato in fabbrica, robusto e con volume morto nullo, tra la colonna di restrizione necessaria e la colonna analitica raccomandata, che comprende anche una linea di trasferimento integrata (Figura 3). Il kit colonna LPGC è stato appositamente progettato per garantire una facile installazione, e sottoposto singolarmente a test per assicurare una prestazione senza perdite, permettendo così per la LPGC-MS un set-up semplice come la sostituzione di una colonna.

Figura 3: Componenti del kit colonna GC a bassa pressione

decorative

Un tubo Hydroguard deattivato di 5 m di lunghezza con ID di 0,18 mm funge da colonna di restrizione sul lato iniettore del kit colonna. Si collega direttamente all’iniettore GC, consentendogli di creare e mantenere una pressione di testa stabile. La colonna di restrizione viene preconnessa alla colonna analitica utilizzando un connettore per colonna inerte, con basso volume morto e a bassa massa termica, che effettuerà senza perdite centinaia di analisi in rampa di temperatura. La connessione è realizzata come parte del processo di fabbricazione di Restek per garantire un’unione stabile e senza perdite, essenziale per la riuscita della LPGC-MS.

Le dimensioni della colonna analitica sono state scelte appositamente per permettere al sistema di vuoto del MS di abbassare la pressione per tutta la lunghezza della colonna, consentendo di eseguire analisi efficienti in meno tempo rispetto a una colonna tradizionale da 30 m con ID di 0,25 mm. La fase di tipo 5 e lo spessore del film rendono questo kit colonna particolarmente versatile.

Oltre alla colonna di restrizione e alla colonna analitica, il kit colonna GC a bassa pressione di Restek ha un’altra caratteristica che lo rende perfetto per applicazioni GC-MS: la linea di trasferimento integrata. Di norma, le colonne GC vengono installate direttamente nello spettrometro di massa mediante una linea di trasferimento riscaldata autonomamente, che viene in genere mantenuta a una temperatura alta costante. In tali condizioni, persino le fasi stazionarie più robuste per colonne GC si degradano. Per migliorare le prestazioni, il tubo da 0,53 mm che ospita la colonna analitica contiene un ulteriore metro di superficie non rivestita e deattivata dopo la porzione rivestita. Questa lunghezza non rivestita funge da linea di trasferimento, e l'assenza della fase stazionaria consente la riduzione del tempo di stabilizzazione e del livello di background, nonché un trasferimento più rapido degli analiti al detector. Inoltre, se si desidera, è possibile impostare la linea di trasferimento a una temperatura inferiore in quanto nella sezione non rivestita non avviene la ritenzione degli analiti. Durante l’installazione nell’interfaccia MS, assicurarsi di utilizzare una ferrula Vespel/grafite 60:40 con ID di 0,8 mm (questa è la dimensione corretta per un tubo con ID di 0,53 mm) e prestare attenzione a non schiacciare il tubo LPGC con un serraggio eccessivo del dado (Figura 4).

Figura 4: Per ottenere le migliori prestazioni, utilizzare una ferrula Vespel/grafite 60:40 con ID di 0,8 mm per un tubo con ID di 0,53 mm, e non serrare eccessivamente il dado del MS.

decorative

Per cogliere appieno i vantaggi della tecnica LPGC-MS, il forno GC deve poter raggiungere velocità di rampa pari a 30-40 °C/min anche a temperature oltre i 300 °C. Negli Stati Uniti, molti forni GC standard sono alimentati con una tensione di rete di 120 V. La velocità di rampa di questi forni da 120 V non è sufficiente per ottenere tutto il risparmio di tempo offerto dalla LPGC-MS. Utilizzando inserti per forno come i kit inserti per forno GC Accelerator di Restek (cat.# 23849), tali vantaggi non sono più riservati solo agli strumenti con tensione superiore a 200 V, ma possono essere raggiunti anche con forni da 120 V. Gli inserti rappresentano una soluzione semplice per ridurre il volume del forno, consentendo così a strumenti da 120 V di raggiungere velocità di rampa nettamente superiori. È comunque possibile impiegare la tecnica LPGC-MS con velocità di rampa del forno meno elevate, ma questo impedirà di ridurre i tempi di analisi come avviene invece con gli strumenti che raggiungono velocità di rampa e temperature superiori.

Investire nello sviluppo del metodo genera un ottimo ritorno in termini di prestazioni

Grazie al kit colonna LPGC, il set-up fisico di questa tecnica è facile come installare una tipica colonna capillare GC. Tuttavia, prima di implementare la LPGC-MS nel vostro laboratorio dovrete dedicare tempo allo sviluppo del metodo. L’investimento iniziale necessario per stabilire un metodo LPGC-MS e la successiva manutenzione richiesta per la sostituzione della colonna sono però più che compensati dalle centinaia di analisi che potrete realizzare in tempi nettamente inferiori rispetto a quanto ottenuto con un metodo tradizionale.

Una delle prime azioni da fare quando si installa un kit colonna LPGC è configurare le dimensioni della colonna nel software GC. Anche se il vostro GC è in grado di definire colonne con più sezioni, per definire le dimensioni della colonna nel vostro software di acquisizione si raccomanda di utilizzare solo la lunghezza e il diametro interno della colonna di restrizione.

Il passaggio da un metodo sviluppato per una colonna GC-MS tradizionale al kit colonna LPGC può essere molto semplice, in quanto potrebbe essere sufficiente utilizzare le temperature iniziali e finali del metodo tradizionale e aumentare da 2 a 4 volte le attuali velocità di rampa del forno, a seconda della velocità di rampa che il vostro GC è in grado di raggiungere. Anche regolare la velocità di flusso può rappresentare una scelta conveniente, ma occorre fare attenzione a non inserire nello spettrometro una velocità di flusso troppo elevata, che pregiudicherebbe la sensibilità del MS. Si raccomanda inoltre di regolare lo spettrometro di massa alle stesse condizioni di flusso stabilite per il vostro metodo LPGC-MS più veloce.

Una volta definito il vostro metodo LPGC-MS, probabilmente noterete un calo nella risoluzione globale, a cui sarà semplice ovviare grazie allo spettrometro di massa, sfruttandone la capacità di risoluzione delle coeluizioni cromatografiche. In ogni caso bisogna agire con cautela; se il vostro metodo originale prevede composti che eluiscono molto vicini e che condividono ioni critici, durante lo sviluppo del metodo LPGC-MS occorre prestare particolare attenzione alla loro separazione. Se questi coeuliscono e il MS non riesce a risolverli spettralmente, potrebbe essere necessario sviluppare ulteriormente il metodo.

Sono disponibili online dei method translator per la conversione dei metodi, con cui potrete calcolare nuove condizioni per colonne di diverse dimensioni. Tuttavia, con tali strumenti non è possibile calcolare nuove condizioni per il metodo GC a bassa pressione. Convertire un metodo per passare da una colonna GC-MS tradizionale a un kit colonna LPGC usando un calcolatore online è tutt'altro che semplice, pertanto si rende necessario lo sviluppo del metodo. Tale investimento si rivela redditizio nel momento in cui il vostro laboratorio trae un vantaggio dall’aumento significativo della produzione di campioni.

Una soluzione affidabile per l’implementazione di LPGC-MS

L’adozione di nuove tecniche può essere un rischio, soprattutto per un laboratorio ad alti ritmi di lavoro e con una continua fornitura di campioni da analizzare. Per abbattere tale rischio è fondamentale poter contare sulla stabilità del nuovo metodo. Dopo essersi dedicati allo sviluppo di un metodo LPGC-MS efficace e all’installazione del kit colonna, bisogna essere certi che tutto funzioni in modo affidabile per un lungo ciclo di vita operativa. Il kit colonna LPGC offre una performance stabile anche dopo centinaia di iniezioni, come mostrato nella Figura 5 di seguito.

Figura 5: Anche dopo 500 iniezioni di estratto di spinaci con la tecnica LPGC-MS, la risoluzione, le forme del picco e i tempi di ritenzione di questi isomeri sono rimasti pressoché invariati per tutta la durata dello studio sul ciclo di vita del prodotto.

cgarm-img
GC_FS0574
PeakstR (min)Conc.
(ng/mL)
Parent IonProduct IonCollision Energy
1.cis-Permethrin7.829018315312
2.trans-Permethrin7.869018315312
ColumnLPGC Rtx-5ms column kit, includes 15 m x 0.53 mm ID x 1.00 μm analytical column w/1 m x 0.53 mm ID integrated transfer line and 5 m x 0.18 mm ID Hydroguard restrictor factory connected via SilTite connector (cat.# 11800) (cat.# 11800)
Standard/SampleQuEChERS performance standards kit (cat.# 31152)
Diluent:Acetonitrile
Conc.:9 µg/mL
Injection
Inj. Vol.:1 µL split (split ratio 100:1)
Liner:Topaz 4.0 mm ID single taper inlet liner w/ wool (cat.# 23447)
Inj. Temp.:250 °C
Oven
Oven Temp.:70 °C (hold 1 min) to 320 °C at 35 °C/min (hold 5 min)
Carrier GasHe, constant flow
Flow Rate:2 mL/min
DetectorTSQ 8000
Transfer Line Temp.:290 °C
Analyzer Type:Quadrupole
Source Temp.:325 °C
Solvent Delay Time:2 min
InstrumentThermo Scientific TSQ 8000 Triple Quadrupole GC-MS
Sample PreparationThe spinach matrix was prepared from 10 g of homogenized spinach extracted with QuEChERS EN salts (cat.# 25849) and cleaned up with dSPE containing magnesium sulfate, PSA, C18-EC, and GCB (cat.# 26219). The matrix extract was then spiked with 30 μL of each of the QuEChERS performance mixes for a final concentration of 9 ppm, and the internal standard triphenyl phosphate (TPP) was added at a final concentration of 10 ppm.
NotesBetween the first and last run, 500 injections of spinach extract spiked with internal standard (TTP) were made.

Solitamente uno dei maggiori punti vulnerabili di una soluzione LPGC-MS che impiega una colonna di restrizione accoppiata a una colonna analitica è proprio la connessione tra le colonne. L’ambiente di un forno GC può essere gravoso per le connessioni tra le colonne. Effettuare cicli ripetuti con un range di temperature ampio può dare origine a fenomeni non costanti di espansione e contrazione dei diversi componenti di colonne e connettori. Anche il buffeting delle ventole del forno GC durante i periodi di raffreddamento può determinare sollecitazioni ingenti per i connettori di qualsiasi tipo. Un connettore che presenta perdite può essere un vero disastro, in quanto rende necessario ripetere le analisi di un lotto di campioni e spesso persino sostituire la colonna. Se a ciò si aggiunge l’effetto del sistema di vuoto del MS sul connettore della colonna, alle condizioni della LPGC, la stabilità di quella connessione diventa un fattore critico.

Per rispondere a queste sfide, Restek propone una soluzione LPGC in kit preassemblato. Nel corso degli anni abbiamo testato a fondo diverse tecnologie di connessione della colonna, e abbiamo concluso che il connettore inerte a bassa massa termica e basso volume morto usato nel kit colonna GC a bassa pressione è robusto e rimane a prova di perdite anche dopo un uso prolungato. Il nostro personale di produzione riceve una formazione specifica e utilizza strumenti progettati ad hoc, così da realizzare connessioni affidabili. Inoltre, prima di essere messa a magazzino, ogni colonna è sottoposta a prove di tenuta nell’ambito della sua valutazione per il controllo qualità.

Evidenziando che non c’è alcuna perdita della forma del picco, né una variabilità significativa nella risposta, la Figura 5 fornisce la prova indiretta di come non si sia formata alcuna perdita durante gli oltre 500 cicli del forno eseguiti durante lo studio sul ciclo di vita del prodotto. La Tabella I mostra la valutazione diretta dello spettrometro di massa dell’ottima sigillatura del sistema GC-MS/MS durante tutto l’esperimento.

Tabella I: Risultati della prova di tenuta dello spettrometro di massa per tutte le 500 iniezioni dello studio sul ciclo di vita del prodotto. La risposta del composto di tuning è stata costante per tutta la durata dello studio, e lo strumento ha determinato che le masse di ioni legate alla presenza di una perdita (per esempio, m/z 18, 28, e 32 rispettivamente per acqua, azoto e ossigeno) si sono mantenute a livelli bassi e adeguati; questo indica che il sistema è rimasto a tenuta stagna per tutta la durata dello studio.

# of Oven Cycles between 70-320 °C

% Leak Relative to Tuning Compound

Order of Magnitude of Tuning Compound (m/z 69) Intensity (10x)

Tuning Compound (m/z 69) Signal Full Width at Half Max (m/z)

0

5.03 % - Pass

107

0.70

100

4.69 % - Pass

107

0.71

200

4.08 % - Pass

107

0.71

300

3.85 % - Pass

107

0.71

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Anche se un kit colonna LPGC è realizzato per durare a lungo, saranno talvolta richieste operazioni di manutenzione a seconda del numero e dei tipi di campioni analizzati e al grado di preparazione del campione che si esegue. Proprio come accade con una colonna GC-MS tradizionale, potrebbe essere necessario eliminare una parte di colonna qualora la sostituzione dei consumabili dell’iniettore (come liner e guarnizioni) non fosse sufficiente a ripristinare le prestazioni del sistema. Tuttavia, a differenza delle colonne GC-MS tradizionali, non dovrete intervenire sulla sezione della colonna analitica del kit colonna LPGC, ma dovrete rimuovere solo la sezione della colonna di restrizione in cui si siano eventualmente accumulati residui dei campioni. Eliminando 10-30 cm dal lato iniettore della colonna di restrizione si dovrebbero ripristinare le prestazioni, ma raccomandiamo di togliere una parte più piccola possibile, dal momento che il restrittore è lungo solo 5 metri. Scartare più di 3 metri in totale potrebbe rendere difficoltoso raggiungere e mantenere una pressione di testa stabile nell’iniettore GC. Se si accorcia troppo la colonna, il restrittore potrebbe non isolare l’iniettore a sufficienza per impedire che il sistema di vuoto del MS agisca sull’iniettore GC.

Si noti che i tempi di ritenzione cambiano quando si taglia la colonna di restrizione, quindi sarà necessario modificare alcuni parametri del metodo. Potete regolare la lunghezza della colonna nelle condizioni di set-up del software GC e lavorare con la stessa velocità di flusso. In alternativa, potete mantenere la stessa lunghezza della colonna nelle condizioni di set-up del software GC e regolare manualmente la velocità di flusso in modo da ridurre la velocità lineare. In entrambi i casi, la procedura dovrebbe compensare la minore lunghezza della colonna di restrizione accorciata. Se non si commettono errori, non dovrebbe essere necessario cambiare le finestre di integrazione MRM, ma è sempre bene verificare prima di analizzare i campioni.

Quando arriva il momento di sostituire il vostro kit colonna LPGC, vi raccomandiamo di sostituire tutto il kit, anziché cercare di smontarlo ed eseguire nuove connessioni delle colonne. Questa è un’operazione possibile, ma Restek vi propone il kit preassemblato proprio per evitare il rischio di connessioni deboli o non conformi. La connessione senza perdite e collaudata garantita dal kit preassemblato vi permette di adottare la LPGC-MS nel modo più affidabile, facile e veloce possibile, oltre che di ottenere tempi di analisi inferiori.

Quando si installa un nuovo kit colonna LPGC, potreste notare alcune variazioni nei tempi di ritenzione assoluti dei vostri analiti target. Questa variazione potrebbe essere oltre i ±10 secondi. La separazione relativa tra i composti dovrebbe rimanere costante da un kit all’altro, mentre in seguito alla variazione nel tempo di ritenzione assoluto potreste dover riassegnare le finestre dei tempi di ritenzione ai vostri analiti target. Se necessario, potrete ridefinire le finestre dei tempi di ritenzione molto velocemente tramite una semplice analisi con uno standard in solvente, in cui userete finestre di monitoraggio di ioni ampie per essere certi di catturare gli analiti target. Oppure potete scegliere di modificare il flusso del carrier gas affinché corrisponda al tempo di ritenzione scelto.

Vi presentiamo un set-up semplice e affidabile per GC-MS a bassa pressione

Non è mai stato così semplice sfruttare il sistema di vuoto del vostro spettrometro di massa per una notevole accelerazione delle separazioni GC. Grazie al kit colonna GC a bassa pressione di Restek per GC-MS con vuoto in uscita, trasformare la produttività del vostro strumento sarà semplice come la sostituzione di una colonna o l’aggiornamento del metodo. Questo set-up semplificato vi permetterà di processare più campioni per ogni turno, di avere più tempo per la manutenzione dello strumento o addirittura di rimandare quel maxi-investimento in un nuovo strumento in grado di assorbire il vostro carico di lavoro.

 

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