Kundenapplikation: Optimierung einer täglich genutzten Routine-Methode zur Analyse von Pestizidrückständen – Schneller und Empfindlicher auf der HPLC, Robuster auf der UHPLC

Als wir 2014 unsere Raptor ARC-18 Core-Shell LC-Säulen einführten, konnten wir direkt das dringende Problem eines Kunden lösen. Wir wollen Ihnen mit diesem Beispiel zeigen, wie leicht Sie mit 2,7 µm und 5 µm Raptor Core-Shell-Partikeln HPLC- und UHPLC-Methoden verbessern können.

Unser Kunde (SGS Institut Fresenius GmbH, Taunusstein, Deutschland) analysierte 130 Pestizide (siehe unten) in verschiedenen Wässern (Mineral- und Trinkwasser, Brunnen- und Oberflächenwasser, Roh- und Prozesswasser, Abwasser) durch direkte Injektion von 50-100 µL Probe auf HPLC-MS/MS (bis max. 400 bar) und UHPLC-MS/MS (bis max. 600 bar). Beide Methoden wurden von vollporösen Materialien auf einen 2.7 µm CoreShell Partikel umgestellt und so deutlich optimiert (siehe Tabelle unten). Die Empfindlichkeit der HPLC-Methode (bisher auf einer 5 µm vollporösen Partikeln) konnte erhöht und die Laufzeit fast halbiert werden und das unter Beibehaltung des Drucks. Die UHPLC-Methode (bisher auf einer vollporösen 1,7-µm-Säule) wurde robuster, die Laufzeit konnte fast halbiert werden, wobei die gleiche Trennleistung bei niedrigeren Drücken erzielt wurde.

	HPLC-MS/MS mit vollporöser Säule	HPLC-MS/MS mit Raptor ARC-18 Core-Shell Säule	UHPLC-MS/MS mit vollporöser Säule	UHPLC/MS mit Raptor ARC-18 Core-Shell Säule
Säulenlänge [mm]	150	100	100	100
ID [mm]	2.1	2.1	2.1	2.1
Partikelgröße [μm]	5	2.7	1.7	2.7
Temperatur [°C]	25	25	45	30
Mobile Phase A	A: 90% Wasser, 10% Methanol, 5mM Puffer *	A: 90% Wasser, 10% Methanol, 5mM Puffer *	A: 90% Wasser, 10% Methanol, 10mM Puffer *	A: 90% Wasser, 10% Methanol, 10mM Puffer *
Mobile Phase B	B: 100% Methanol, 5mM Puffer *	B: 100% Methanol, 5mM Puffer *	B: 100% Methanol, 10mM Puffer *	B: 100% Methanol, 10mM Puffer *
Gradient **	0 - 89% B	0 - 89% B	27 - 100% B	15 - 100% B
Fluss [mL/min]	0.3	0.3	0.25	0.4
Rückdruck [bar]	150 - 350	150 - 300	450 - 570	250 - 350
Injektionsvolumen [μL]	50	50	100	100
Analysezeit (bis zum Ende der Trennung) [min]	11.4	3.3	13.5	7.8
Gesamtzykluszeit (bis zur nächsten Injektion) [min]	19.5	10	19.5	10.5
Vorteile der Nutzung einer Raptor ARC-18 Core-Shell Säule		Schmalere Peaks, Bessere Empfindlichkeit, Kürzere Analysezeit		Gleiche Trenneffizienz, aber längere Lebensdauer der Säule, weniger Rückdruck, Kürzere Analysezeit

* Puffer = Ammoniumformiate; ** Gradient Details auf Nachfrage

Bei den bisherigen Methoden konnte bei beiden Gerätetypen nur ein 0,2 µm Vorsäulenfilter zum Schutz vor Partikeln verwendet werden. Der Einsatz einer Vorsäule zum besseren Schutz bei Abwasserproben war nicht möglich, da die Drücke bereits nahe an den Grenzen der Systeme lagen (400 und 600 bar). Die Raptor-Säule hingegen konnte aufgrund der niedrigeren Drücke, die im Rahmen der endgültigen Methode erreicht wurden, mit einer entsprechenden Schutzsäule verwendet werden. Übrigens können Raptor 2,7 µm Säulen bei Bedarf auch bis 600 bar im Dauerbetrieb eingesetzt werden.

UHPLC mit Partikeln < 2 µm kann sicherlich die ultimative Lösung sein, aber der Erfolg hängt stark von der Sauberkeit der injizierten Proben oder Extrakte ab. Je kleiner der Partikeldurchmesser ist, desto kleiner sind die Zwischenräume in der Säule und desto höher ist das Risiko einer Verstopfung. Die Arbeit mit < 2 µm großen Partikeln kann in der Routineanalyse mit unterschiedlichen Probentypen eine Herausforderung darstellen. Oft ist eine aufwendige Probenvorbereitung erforderlich, oder die Säule muss häufig ausgetauscht werden.

Aus diesem Grund sind Raptor 2,7 µm Core-Shell-Säulen eine sehr gute Alternative zu < 2 µm vollporösen Partikeln: Druck und Robustheit sind vergleichbar mit 3 µm Säulen, aber durch das spezielle Partikeldesign ist die Trennleistung vergleichbar mit < 2 µm vollporösen Partikeln.

Besonders wichtig bei solchen Multimethoden ist die ausgewogene Verteilung der Analyten über die gesamte Laufzeit, um eine optimale Empfindlichkeit in der MS zu erreichen. Wenn zu viele Verbindungen gleichzeitig eluieren, wird die Probenahmezeit pro Analyt im MRM-Modus zu kurz, was die Empfindlichkeit verringert. Das „ausgewogene Retentionsprofil“ der Raptor ARC-18-Phase erfüllt diese Anforderung sehr gut (Abbildung 1).

 

Die Robustheit und Stabilität der Raptor ARC-18 Core-Shell-Säulen wird im folgenden Vergleich gezeigt (Abbildungen 2 und 3): Als Beispiele wurden vier Verbindungen ausgewählt, die in den früh und spät eluierenden Bereichen des Chromatogramms eluieren. Alle Peaks zeigen eine ausgezeichnete Retentionszeitstabilität und eine konsistente symmetrische Peakform auch nach 5000 Injektionen.

 

 

Komponentenliste

2,6-Dichlorbenzamid Acephat Alachlor Aldicarb Aldicarbsulfon Aldicarbsulfoxid Ametryn Anthranilsäure     isopropylamid Atrazin Azinphos-ethyl Azinphos-methyl Azoxystrobin Benomyl Brodifacoum Bromacil Buturon Carbaryl Carbendazim Carbetamid Carbofuran Chlorobromuron Chlorfenvinphos Chloridazon Chloroxuron Chlorotoluron Coumatetralyl Cyanazin Cymoxanil Demeton-S-methyl Desethylatrazin

Desethylterbuthylazin Desisopropylatrazin Desmedipham Desmetryn Diazinon Dichlofluanid Dichlorvos Diflubenzuron Diflufenican Dimefuron Dimethachlor Dimethenamid Dimethoat Disulfoton Diuron Epoxiconazol EPTC Ethidimuron Ethofumesat Ethoprophos Ethylen-thiourea Famphur Fenamiphos Fenpropimorph Fenthion Fenuron Flazasulfuron Flufenacet Fluometuron Flusilazol

Flutriafol Fonofos Hexazinon Imidacloprid Iso-Chloridazon Isoproturon Lenacil Linuron Malathion Metalaxyl Metamitron Metazachlor Methabenzthiazuron Methacrifos Methidathion Methiocarb Methomyl Methoprotryn Metobromuron Metolachlor Metoxuron Metribuzin Mevinphos Molinate Monocrotophos Monolinuron Monuron Neburon Oxamyl Penconazol

Pencycuron Phenmedipham Phosalon Pirimicarb Pirimiphos-ethyl Pirimiphos-methyl Prometryn Propachlor Propazin Propetamphos Propiconazol Propoxur Propylen-thiourea Prothioconazol Pyrazophos Pyrimethanil Quinalphos Rimsulfuron Sebuthyazin Simazin Tebuconazol Terbuthylazin Terbutryn Thiacloprid Thiamethoxam Tolylfluanid Triadimefon Triazophos Trichlorfon Trietazin

 

Benötigen Sie technische Unterstützung, ein Angebot oder möchten Sie sich von der Qualität der LC-Säulen von Restek durch einen unverbindlichen Test überzeugen? Wenden Sie sich an das europäische LC-Team oder, wenn Sie sich außerhalb Europas befinden, an Ihre lokale Restek-Vertretung unter www.restek.com/contact-us