چکیده
این یادداشت کاربردی روش تجزیه و تحلیل حلالهای باقیمانده (RSA) با استفاده از headspace به عنوان تکنیک معرفی نمونه در یک GC/MS تک قطبی در حالت پایش یون انتخابی (SIM) با هیدروژن به عنوان گاز حامل کروماتوگرافی گازی را نشان می‌دهد. این مطالعه روش‌شناسی توصیف شده در یادداشت کاربردی Agilent 5994-1926EN1 برای تشخیص حلالهای باقیمانده در گاز حامل هلیوم را با برخی تغییرات برای گاز حامل هیدروژن دنبال می‌کند. با استفاده از گاز حامل هیدروژن، یک پروفایل شش‌خروج مشابه کار قبلی در هلیوم مشاهده شد. به دلیل ترکیب گاز حامل هیدروژن و ستون با قطر کمتر، زمان اجرا با روش فعلی از 13 دقیقه هنگام استفاده از هلیوم به 9 دقیقه هنگام استفاده از هیدروژن کاهش یافته است. مقادیر دقت بین 92.0٪ و 111.0٪ قرار گرفتند و مقادیر دقت بین 1.0٪ تا 9.9٪ RSD متغیر بود. علاوه بر این، نتایج مشاهده شده امتیازات تطابق کیفیت بالایی را نشان می دهد، از 94.4٪ تا 99.9٪، برای طیف هایی که در گاز حامل هیدروژن در مقابل کتابخانه NIST 23 تولید می شوند. در اکثر موارد، مقادیر LOD و LOQ از مطالعه فعلی به خوبی زیر مقادیر نظارتی منتشر شده در ایالت هایی که در حال حاضر کانابیس در آنها قانونی است، قرار دارد.
مقدمه
آنالیز حلالهای باقیمانده (RSA) روی محصولات استخراج‌شده‌ی کانابیس انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که این حلال‌ها در محصول با غلظتی بالاتر از حد مجاز قانونی وجود نداشته باشند. 1 RSA معمولاً با استفاده از headspace به عنوان تکنیک معرفی نمونه برای تجزیه و تحلیل GC-FID یا GC/MS با هلیوم به عنوان گاز حامل ترجیحی انجام می‌شود. با این حال، کمبودهای مکرر هلیوم و افزایش هزینه‌ها، تقاضا برای کاربردهایی که از هیدروژن به عنوان گاز حامل استفاده می‌کنند را افزایش داده است.
هنگام استفاده از هیدروژن برای تجزیه و تحلیل GC/MS، باید چند نکته را در نظر گرفت. اول اینکه هیدروژن یک گاز واکنش‌پذیر است و ممکن است به طور بالقوه باعث واکنش‌های شیمیایی در ورودی، ستون و گاهی اوقات منبع MS EI شود که می‌تواند نتایج تجزیه و تحلیل را تغییر دهد. برای حل مشکلات احتمالی در منبع MS، از منبع Agilent HydroInert استفاده شد. اطلاعات بیشتر را می‌توانید در خلاصه فنی Agilent در مورد منبع HydroInert بیابید. 2 دوم، برای کاربردهای GC/MS، ممکن است تغییرات سخت افزاری در کروماتوگراف گازی و طیف سنج جرمی هنگام سوئیچ به گاز حامل هیدروژن مورد نیاز باشد. راهنمای تبدیل گاز حامل هلیوم به هیدروژن Agilent جزئیات مراحل تبدیل از هلیوم به گاز حامل هیدروژن را شرح می‌دهد. 3 در نهایت، توصیه می‌شود که آزمایشگاه‌ها هنگام کار با گازهای قابل اشتعال یا انفجاری، ایمنی مناسب را در جابجایی و استفاده از گازها حفظ کنند. اطلاعات بیشتر در مورد استفاده ایمن از هیدروژن را می‌توانید در کتابچه راهنمای ایمنی هیدروژن Agilent و راهنمای ایمنی هیدروژن برای سیستم GC Agilent بیابید. .
تجربی: مواد شیمیایی و معرف ها
- مخلوط استاندارد حلال های باقیمانده: California Solvent Mixture Version 2 (DRE-GA09000698TN)، خریداری شده از LGC (Teddington، انگلستان).
- استاندارد داخلی (ISTD): α،α،α – تری فلوئورتولوئن (TFT)، خریداری شده از Sigma-Aldrich (St. Louis، MO، ایالات متحده).
- کلرید سدیم: درجه معرف، خریداری شده از Sigma-Aldrich (St. Louis، MO، ایالات متحده).
- دی متیل استامید (DMA): خلوص 99.5٪، خریداری شده از Sigma-Aldrich (St. Louis، MO، ایالات متحده).
- ماتریس تست برای کالیبراسیون: روغن بذر شاهدانه پرس سرد (ماتریس خالی)، تهیه شده از Nutiva (Richmond، CA، ایالات متحده).
رقت سریال، استانداردهای داخلی، استانداردهای کالیبراسیون و آماده سازی نمونه
برای ایجاد منحنی های کالیبراسیون و نمونه ها، رقت سریال استاندارد سهام ضروری بود. به دلیل ماهیت فرار حلال ها، رقت های سریال در ویال های میکرو واکنش Accuform Kimble با دریچه های mininert تهیه شده از DWK (Millville، NJ، ایالات متحده) ساخته شد.
رقت سریال ابتدا با قرار دادن استاندارد سهام در یک ویال با سر mininert انجام شد. این ویال بالاترین غلظت را دارد و در این مطالعه به عنوان محلول رقت 12 در نظر گرفته می شود. رقت سریال برای 11 نقطه اضافی با ترکیب نسبت 50:50 از محلول قبلی با DMA انجام شد. به عنوان مثال، از 1 میلی لیتر محلول سهام، 0.5 میلی لیتر سهام با 0.5 میلی لیتر DMA در یک ویال جدید ترکیب شد تا محلول رقت 11 را تشکیل دهد. غلظت محلول های رقت به شرح زیر بود (به ترتیب نزولی در قسمت در میلیون (ppm)):
1000، 500، 250، 125، 62.5، 31.25، 15.63، 7.81، 3.91، 1.95، 0.98، 0.49
آماده سازی استانداردها و نمونه ها
آماده سازی استانداردها و نمونه ها مطابق با روش‌شناسی توصیف شده در یادداشت کاربردی Agilent با شماره 5994-1926EN1 انجام شد، با یک تغییر. به جای 2.5 گرم، از 1.0 گرم ماتریس نمونه استفاده شد. بنابراین، حجم 5 میلی‌لیتری موجود در ویال نمونه، نشان دهنده 0.1 گرم ماتریس و 32.1 میلی‌گرم بر گرم TFT است. بنابراین، 321 میلی‌گرم TFT در هر 1 گرم نمونه وجود دارد (32.1 میلی‌گرم / 0.1 گرم = 321 میلی‌گرم). غلظت 321.0 برای غلظت استاندارد داخلی در نرم‌افزار Mass Hunter وارد می‌شود. در هر نقطه کالیبراسیون، از 0.1 گرم ماتریس و 100 میکرولیتر از استانداردهای رقیق شده در هر سطح استفاده شد. غلظت نرمال‌شده (میکروگرم بر گرم یا ppm) نقاط کالیبراسیون مطابق با ماتریس به شرح زیر است (به ترتیب نزولی):
1000، 500، 250، 125، 62.5، 31.25، 15.63، 7.81، 3.91، 1.95، 0.98، 0.49
آماده سازی استانداردهای حلال و سطوح کالیبراسیون شامل افزودن 100 میکرولیتر از هر استاندارد رقیق‌شده سهام به یک ویال headspace خالی و دربسته بود. غلظت‌های (ppm) منحنی کالیبراسیون حلال به شرح زیر است (به ترتیب نزولی):
50، 25، 12.5، 6.25، 3.13، 1.56، 0.78، 0.39، 0.20، 0.10، 0.05
غلظت‌های آماده شده برای کالیبراسیون مطابق با ماتریس باید بازه کالیبراسیون مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل موفق آنالیت‌های هدف را بر اساس مقررات ایالتی منفرد، منعکس کند. هدف از مطالعه حاضر، محاسبه پایین‌ترین حد ممکن تشخیص (LOD) و حد کمی‌سازی (LOQ) برای آنالیت‌های هدف در گاز حامل هیدروژن بود. علاوه بر این، آنالیت‌های انتخاب شده در این مطالعه، نماینده طیف وسیعی از حلالهای هدف هستند، اما جامع نیستند. بنابراین، هدف این مطالعه نشان دادن امکان‌پذیری تجزیه و تحلیل حلالهای باقیمانده با استفاده از هیدروژن به عنوان گاز حامل است.
تجهيزات
پارامترهای روش GC/MS مطابق با روش‌شناسی شرح داده شده در یادداشت کاربردی Agilent با شماره 5994-1926EN1 با برخی تغییرات برای گاز حامل هیدروژن دنبال شد. به عنوان یک نکته، برای این آنالیز، لازم است حلقه نمونه headspace 0.5 میلی لیتری (شماره قطعه G4556-80105) در نمونه گیر Agilent 8697 Headspace نصب شود. علاوه بر این، استفاده از آداپتور جانبی Agilent XLSI (شماره قطعه G3449A) امکان تجزیه و تحلیل ترپن ها 6 را در همان دستگاه با استفاده از اتوسمپلر Agilent 7650 فراهم می کند. پارامترهای دستگاه GC را می توانید در جدول 1، پارامترهای دستگاه MS را در جدول 2 و پارامترهای بخش زمانی SIM را در جدول 3 بیابید. جدول 4 لیست اقلام مصرفی مورد استفاده در این کاربرد را ارائه می دهد.
عملکرد روش با استفاده از استانداردهای حلال
همانطور که در بالا توضیح داده شد، یک منحنی کالیبراسیون یازده نقطه ای تنها با استفاده از استانداردهای حلال برای ارزیابی عملکرد روش فعلی بدون تأثیر ماتریس ایجاد شد. جدول 8 محدوده کالیبراسیون، تعداد نقاط کالیبراسیون، خطی بودن (R²)، LOD، و LOQ آنالیت های هدف را با استفاده از استاندارد حلال نشان می دهد. منحنی های کالیبراسیون برای هر آنالیت هدف با روابط درجه دوم برازش داده شدند و از وزن دهی 1/x استفاده شد. محدوده کالیبراسیون با برازش بیشترین نقاط کالیبراسیون در حالی که مقادیر R² > 0.995 حفظ می شود، تعیین شد. برای روابط درجه دوم حداقل هفت نقطه مورد نیاز است. LOD و LOQ با استفاده از محاسبات داخلی نرم افزار Agilent MassHunter محاسبه شدند. محدوده کالیبراسیون، LOD و LOQ مشاهده شده در جدول 8 به ماتریس نرمال نشده اند و بنابراین نشان دهنده حد پایین روش دستگاه هستند. در بسیاری از موارد، بدون تاثیر ماتریس، تعداد بیشتری از نقاط کالیبراسیون و در نتیجه سطوح پایین تری از تشخیص به دست آمد.
اثر ماتریس
برای ارزیابی بیشتر تأثیرات ماتریس بر حد تشخیص روش فعلی، اثر مطلق ماتریس همراه با ضریب تغییرات (% CV) برای هر آنالیت هدف محاسبه شد. اثر مطلق ماتریس با استفاده از معادله زیر محاسبه شد:
اثر مطلق ماتریس (%) = ((Am / As) - 1) x 100
که در آن:
- Am: مساحت پیک آنالیت هدف در ماتریس اسپایک شده
- As: مساحت پیک آنالیت هدف در محلول حلال
جدول 9 اثر مطلق ماتریس و % CV هر آنالیت هدف (n=8) در سطح 500 پی پی ام را نشان می دهد. درصد مثبت نشان دهنده تقویت ماتریس است در حالی که درصد منفی نشان دهنده سرکوب ماتریس است. % CV نشان دهنده تغییرپذیری تقویت یا سرکوب است.
شش آنالیت در روغن بذر شاهدانه افزایش ماتریس را نشان دادند. هر شش ترکیب حلال های سبک تری بدون گروه های R قطبی بودند. سایر آنالیت های هدف همگی سرکوب ماتریس را در محدوده 19.9-98.1 درصد نشان دادند. آنالیت هایی که بیشترین سرکوب ماتریس را نشان می دهند، حلال های سنگین تر یا ترکیبات با گروه های R قطبی بودند. سرکوب بیشتر ماتریس در آنالیت های هدف می تواند منجر به افزایش حد تشخیص شود.
مهم است که توجه داشته باشید اثر مطلق ماتریس برای هر آنالیت در هر نوع ماتریس متفاوت خواهد بود. مطالعه حاضر تنها نگاهی اجمالی به پتانسیل اثر ماتریس و سرکوب برای تأثیر بر حد تشخیص ارائه می دهد.
تطابق با کتابخانه و صحت طیفی
استفاده از منبع HydroInert به طور قابل توجهی وقوع واکنش‌های ردوکس در منبع MS را هنگام استفاده از گاز حامل هیدروژن کاهش می‌دهد. [2] کاهش واکنش‌های شیمیایی در منبع منجر به حفظ صحت طیفی می‌شود، به این معنی که طیف‌های به دست آمده در هیدروژن را می‌توان با اطمینان بالایی برای شناسایی آنالیت‌های هدف از طیف‌های کتابخانه‌ای تولید شده در هلیوم استفاده کرد.
جدول 10 نتایج تطابق با کتابخانه را برای طیف‌های آنالیت‌های هدف ایجاد شده در هر دو هلیوم و هیدروژن در مقابل کتابخانه NIST 23 نشان می‌دهد. نتایج مشاهده شده، مطابقت با کیفیت بالا را برای طیف‌های تولید شده در گاز حامل هیدروژن در مقابل کتابخانه NIST 23 با دامنه 94.4% تا 99.9% نشان می‌دهد. طیف‌های تولید شده با هیدروژن و طیف‌های کتابخانه NIST 23 در شکل‌های 2 تا 9 نشان داده شده است.
نتایج تطابق و طیف برای 2,3-دی متیل بوتان به دلیل خروج نزدیک آنالیت‌ها به 2-متیل پنتان و متیلن کلرید وجود ندارد. نرم افزار تفکیک کننده (deconvolution software) در MassHunter Unknowns Analysis به طور قابل اعتمادی قادر به تشخیص اجزای این آنالیت نبود.
کروماتوگرافی
شکل 1 کروماتوگرامی بخش زمانی SIM (طیف سنجی جرمی یونی انتخابی) سطح کالیبراسیون 12 (1000 میکروگرم بر گرم) را نشان می دهد. با استفاده از گاز حامل هیدروژن، یک پروفایل شش گیری مشابه با کار قبلی در هلیوم مشاهده شد. [1] به دلیل ترکیب حامل هیدروژن و یک ستون با قطر کوچکتر، زمان اجرا با روش فعلی از 13 دقیقه هنگام استفاده از هلیوم به 9 دقیقه با استفاده از هیدروژن کاهش یافته است. توجه داشته باشید که لنز استخراج کننده 9 میلی متری پیکربندی پیش فرض با منبع Agilent HydroInert است و لنز استخراج کننده توصیه شده برای این کاربرد می باشد.
دامنه و کالیبراسیون
جدول 5 محدوده کالیبراسیون، تعداد نقاط کالیبراسیون، و ضریب همبستگی (R²) برای هشت منحنی کالیبراسیون مستقل را نشان می دهد. همه منحنی های کالیبراسیون با روابط درجه دوم برازش داده شدند و از وزن دهی 1/x استفاده شد. تمام مقادیر R² بالاتر از 0.995 بودند، که نشان دهنده برازش عالی استانداردهای کالیبراسیون آماده شده در محدوده کالیبراسیون انتخاب شده است.
حد تشخیص و کمی سازی:
جدول 6 حد تشخیص (LOD) و حد کمی سازی (LOQ) را نشان می دهد که با استفاده از شش تزریق تکراری (n=6) محاسبه شده است. نرم افزار MassHunter LOD را به عنوان حد تشخیص روش (MDL) محاسبه می کند که به صورت MDL = t (n-1,0.99) x SD تعریف می شود، که در آن t (n-1,0.99) آماره t تک طرفه دانشجو در سطح اطمینان 99% برای n-1 درجه آزادی است. SD انحراف معیار تکرارپذیری است. MDL محاسبه شده (LOD) سپس تحت یک آزمایش MDL قرار گرفت که به صورت calculated LOD < spike level < (calculated LOD x 10) تعریف می شود تا اطمینان حاصل شود که از غلظت مناسب برای تعیین LOD استفاده می شود.
دقت و صحت
جدول 7 داده های دقت و صحت را برای سه سطح کالیبراسیون مختلف (پایین، متوسط و بالا) نشان می دهد. به دلیل اینکه محدوده های کالیبراسیون برای هر آنالیت هدف (ماده مورد سنجش) متفاوت است، غلظت سطح پایین در کنار پارامتر برای هر دو دقت و صحت تعریف شده است. همه مقادیر دقت بین 92.0% و 111.0% قرار گرفتند و همه مقادیر صحت (Precision) در محدوده 1.0% تا 9.9% RSD (درصد انحراف استاندارد نسبی) قرار داشتند.
نتیجه گیری
این کاربرد نشان می دهد که گاز حامل هیدروژن، زمانی که با منبع Agilent HydroInert ترکیب شود، گزینه مناسبی برای تجزیه و تحلیل حلال های باقیمانده در محصولات شاهدانه است. منبع HydroInert با لنز استخراج کننده 9 میلی متری و ستون های با قطر کوچکتر (0.18 میلی متر)، عملکرد قابل قبولی مشابه با تجزیه و تحلیل GC/MS با استفاده از گاز حامل هلیوم ارائه می دهد. در اکثر موارد، هر دو مقدار LOD و LOQ از مطالعه حاضر به خوبی پایین تر از مقادیر تنظیمی منتشر شده در ایالت هایی است که در حال حاضر شاهدانه در آنها قانونی است.
