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Migliora la separazione dell’indeno[123-cd]pirene-dibenz[ah]antracene con la nuova colonna Rxi-SVOCms

12 Feb 2023

Quando abbiamo iniziato lo sviluppo della colonna Rxi-SVOCms intendevamo massimizzare la risoluzione degli isobari di PAH ottenendo un tempo di eluizione di 16 minuti per il benzo[ghi]perilene (BghiP) su una colonna di 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm con i nostri parametri di acquisizione SVOA di iniezione split ottimizzati [GC_EV1604]. La separazione del benzo[b]fluorantene - benzo[k]fluorantene (BbF - BkF) è quella che merita più attenzione, ma investiamo risorse significative anche nell’ottimizzazione della separazione dell’indeno[123-cd]pirene – dibenz[ah]antracene (IcdP - DahA) nel tempo previsto.

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Figura 1 - Cromatogramma degli ioni estratti dall’indeno[123-cd]pirene (a sinistra) che evidenzia un buon isolamento dalle interferenze del dibenz[ah]antracene (a destra). Le aree del picco per il [276+] indicano gli apici.

Quindi, perché questi due PAH, che hanno masse nominali diverse, devono essere separati cromatograficamente? Perché il DahA (massa nominale di 278) ha un segnale molto forte con un rapporto di m/z di 276 (che coincide con la massa nominale dell’IcdP) e ionizzazione elettronica di 70 eV. La coeluizione di questi due composti genera diversi problemi con l’analisi:

  • Bias di calibrazione
  • Errata caratterizzazione della tossicità del campione
  • Errore di identificazione del segnale DahA [276+] come IcdP (fattore devastante soprattutto durante studi di proficiency test).
 

Bias di calibrazione

Analizziamo ora un cromatogramma degli ioni estratti per l’IcdP, dove l’IcdP e il DahA sono ben separati sulla colonna Rxi-SVOCms cat#16623 (Figura 1). Se l’IcdP e il DahA dovessero coeluire, il segnale dello ione quantitativo ([276+]) per l’IcdP verrebbe aumentato del 38,2% dagli ioni del DahA. Effettuare una calibrazione in queste condizioni distorcerebbe in maniera significativa il valore calcolato per la concentrazione di IcdP in un estratto del campione.

Errata caratterizzazione della tossicità del campione

Il profilo tossicologico di una miscela di PAH viene caratterizzato con i fattori di equivalenza di potenza (PEF). La carcinogenicità viene espressa come benzo[a]pirene (BaP) equivalente:

  • PEF dell’indeno[123-cd]pirene = 0,1
  • PEF del dibenz[ah]antracene = 2,4
  • PEF del benzo[b]fluorantene = 0,1
  • PEF del benzo[k]fluorantene = 0,1
  • PEF del benzo[a]pirene = 1,0

Il PEF dell’IcdP è solo 0,1, mentre quello del DahA è 2,4, quindi ottenere una concentrazione di IcdP nei campioni con una distorsione negativa di quasi il 40% non sarebbe poi così male, no? La risposta dipende sostanzialmente dalla proporzione di ogni PAH nei campioni effettivi. Consideriamo ora l’analisi NIST SRM dei PAH nel catrame di carbone (Figura 2). In questo caso, la contaminazione da IcdP supera di gran lunga quella da DahA. Se si trattasse di un prodotto alimentare testato per individuare l’eventuale presenza di PAH, una distorsione bassa, prossima al 40%, nel valore calcolato di un PAH con un segnale forte potrebbe rappresentare la discriminante tra una caratterizzazione corretta del cibo come alimento non sicuro per l’uomo e un falso negativo che consentirebbe la distribuzione del prodotto.

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Figura 2 - Indeno[123-cd]pirene e dibenz[ah]antracene nell’analisi NIST SRM 1597a (parte di GC_EV1606)

Errore di identificazione del segnale dello ione [276+] dal dibenz[ah]antracene

Questa è la situazione più semplice, ma che può avere conseguenze disastrose. Se l’IcdP e il DahA coeluiscono nell’analisi cromatografica e si ottiene un campione PT contenente solo DahA in misura moderatamente alta, non si riesce a capire se il [276+] proviene dal DahA o dall’IcdP. Se si ottengono risultati errati con questi composti su cicli consecutivi di PT, si rischia addirittura di vedersi ritirata la certificazione di laboratorio di analisi abilitato.

Condizioni analitiche consigliate per la colonna Rxi-SVOCms

La Figura 5 mostra il livello di verifica di calibrazione continua (20 ng/µL) in base alla nostra curva di calibrazione di 8 punti in un range compreso tra 1 ng/µL e 120 ng/µL, ovvero un caricamento della colonna compreso tra 100 pg e 12 ng per ciascuno degli 86 composti target e surrogati su una colonna Rxi-SVOCms di 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm (n° cat.16623) (GC_EV1604).

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Figura 3 - GC_EV1604 - Esempio di cromatogramma ionico totale di un’iniezione di standard semivolatili da 94 componenti con iniezione split con rapporto di 10:1 e caricamento della colonna di 2 ng per ciascun componente

Optimized for a 16-minute run, we get excellent resolution of both critical PAH pairs. 86% valley as reported by MSD ChemStation for BbF and BkF and 87% valley for IcdP and DahA. If 16 minutes isn’t fast enough for your needs, tune in next time when I explain how to cut 5 minutes from the analysis time without sacrificing the critical separations.

Effettuando un’ottimizzazione per un’analisi di 16 minuti, abbiamo ottenuto una risoluzione eccellente di entrambe le coppie di PAH critici. Soglia dell’86% come riportato da MSD ChemStation per il BbF e il BkF e soglia dell’87% per l’IcdP e il DahA.