Frischer Wind im Labor!

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1 Kundenzeitschrift der GERSTEL GmbH & Co. KG Eberhard-Gerstel-Platz Mülheim an der Ruhr Telefon gerstel@gerstel.de ISSN Nr. 45 April 2012 Frischer Wind im Labor! Intelligent automatisierte Probenvorbereitung für die LC/MS und GC/MS im µ-maßstab und lösungsmittelfreie Extraktion Verduften ausgeschlossen Weinaromen auf dem analytischen Prüfstand Geisterjäger in der Wüste Naturphänomenen auf der Spur Pestizide Rückstandsanalytik vom Feinsten mittels LC-MS/MS Doppelt misst besser Neue Twister-Phase im Test

2 Liebe Leserinnen und Leser, zu Beginn des neuen Jahres wartet GERSTEL mit einigen Produktinnovationen auf, die wie ein frischer Wind durchs GC/MS- und LC/MS-Labor wehen Vor etwa einer Dekade präsentierten wir Ihnen mit der Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) und unserem mit Polydimethylsiloxan (PDMS) ummantelten patentierten GERSTEL-Twister eine Weltneuheit, die, einem Wirbelsturm gleich, die Probenvorbereitung für die Gaschromatographie aufmischte. Im Laufe der Zeit konnte sich die SBSE erfolgreich neben etablierten Techniken wie der Festphasenmikroextraktion (SPME) behaupten. In manchen Anwendungsbereichen wie der Wasser- oder Lebensmittelanalytik entwickelt sich der GERSTEL-Twister sogar zum Extraktionsmedium der Wahl, wie der Beitrag Weichspüler im Schleudergang zeigt, in dem davon die Rede ist, wie Wissenschaftler des Duftstoffherstellers Firmenich eine Methode, die bislang auf der Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE) basierte, vollständig auf die SBSE umstellten. Nicht allein der einfachen Handhabung wegen, sondern auch aufgrund der enormen Extraktionsleistung und der unvergleichlichen Sensitivität. Im Laufe der Zeit wurden Stimmen laut, die eine Weiterentwicklung des Twisters wünschten, um die SBSE vor allem auch auf Analyten polarer Natur anwenden zu können. Nur so viel an dieser Stelle: Ihr Wunsch geht in Erfüllung! Mehr Eberhard G. Gerstel darüber erfahren Sie in dieser GERSTEL Aktuell ab Seite 26 im Bericht Doppelt misst besser. Die vorliegende GERSTEL Aktuell steht nicht allein im Zeichen der Innovation, sondern auch des guten Geschmacks beziehungsweise des guten Geruchs. Kollegen der GERSTEL K.K., unserer Tochtergesellschaft in Japan, haben eine effiziente Methode ersonnen, Geruchsverursachern u. a. in Wein auf die Schliche zu kommen nicht irgendwie, sondern nach allen Regeln der Kunst. Was das von unseren japanischen Kollegen entwickelte Selectable- 1D/2D-GC-O/MS-System mit anschließender präparativer Holger Gerstel Anreicherung interessanter Fraktionen zu leisten in der Lage ist, lesen Sie ab Seite 3. Und um bei den leicht flüchtigen Verbindungen zu bleiben: Wie Sie mittels der automatisierten Dynamischen Headspace-Technik (DHS) unter Nutzung des Totalverdampfungsverfahrens (Full Evaporation Technique, FET) eine große Bandbreite unterschiedlicher Duftstoffverbindungen aus Deos, Seifen und anderen Konsumgütern extrahieren können, erfahren Sie ab Seite 10. Deutsche und US-amerikanische Experten haben das Ralf Bremer Potenzial des GERSTEL-Twisters inzwischen auch für forensisch-toxikologische Anwendungen erkannt und nutzen es erfolgreich zum Nachweis von Drogen- und Medikamentenwirkstoffen in Körperflüssigkeiten. Details dazu auf Seite 24. Wie sich inzwischen herausgestellt hat, setzt GERSTEL bei der Bestimmung von Pestiziden weltweit Maßstäbe. Ob mittels GC/MS oder LC/MS: Bei der Suche nach einer effizienten, automatisierten Handhabung von QuEChERS- Extrakten gelangen Anwender eher früher als später zu einer GERSTEL-Lösung, etwa der mittels LC-MS/MS ab Seite 20. Das zentrale Element bildet in dieser Applikation wie auch in den meisten anderen der GERSTEL-MultiPurpose- Sampler (MPS), der in puncto automatisierter Probenvorbereitung kaum noch einen Anwenderwunsch offen lässt. Was lesen Sie sonst noch in dieser 45. Ausgabe der GERSTEL Aktuell? Zum Beispiel wie Pharmaunternehmen Arzneimittel treffsicher auf gesundheitsschädliche Mesylate untersuchen (Seite 17) oder Wissenschaftler aus Südafrika in der Rolle von Geisterjägern in der Wüste Namib mithilfe des GERSTEL-ThermalDesorptionSystem (TDS) dem bislang geheimnisvollen Naturphänomen der Feenkreise auf die Spur kommen (Seite 6). Viel Vergnügen bei der Lektüre wünscht Ihnen die Geschäftsführung der GERSTEL GmbH & Co. KG GERSTEL Aktuell Nr. 45 Lesen Sie in dieser Ausgabe: Analyse von Weinaromen: Verduften ausgeschlossen Wer unterschiedliche Extraktionstechniken kombinieren, multidimensional trennen, anreichern und massenselektiv detektieren kann, ist klar im Vorteil beim Nachweis von Aromen....3 Geheimnisvolle Naturphänomene: Geisterjäger in der Wüste Die Feenkreise in der Wüste Namib ähneln den hierzulande bekannten Kornkreisen. Was aber hat sie entstehen lassen? Südafrikanische Wissenschaftler lüften das Geheimnis....6 Duftstoff-Profiling I: Auf den Geruch gekommen? Ein Geruch ist selten das Produkt einiger weniger chemischer Verbindungen, sondern einer ganzen Schar. Die Dynamische Headspace- Technik hilft dabei, sie zu identifizieren Duftstoff-Profiling II: Weichspüler im Schleudergang Auf der Suche nach dem, was Wäsche weich und wohlriechend macht? Der GERSTEL-Twister stellt aufs Neue sein Können unter Beweis Genotoxische Verunreinigungen: Besser vorbeugen als nachsorgen Bei der Herstellung von Medikamenten können gefährliche Verbindungen entstehen. Die Pharmaindustrie macht Jagd auf diese Stoffe mithilfe von GERSTEL-Systemen Pestizide: Rückstandsanalytik vom Feinsten QuEChERS-Extrakte bilden häufig die Basis einer umfangreichen Pestizidanalytik. Wir zeigen, wie es geht: Erst effizient aufreinigen, dann folgt die LC-MS/MS-Analyse Arzneimittel- und Drogenscreening: Analytik mit Köpfchen Organische Verbindungen extrahiert der GERSTEL-PDMS-Twister auf einfache Weise aus wässrigen Lösungen. Wie aber ist es um die Extraktion von Arzneimittel- und Drogenwirkstoffen aus Blut und Gewebe bestellt? Neue Twister-Extraktionsphasen im Test: Doppelt misst besser Wünsche gehen in Erfüllung: Erstmals lässt sich die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) mit dem GERSTEL-Twister auch auf polare Verbindungen anwenden. Unser Testbericht News... 13, 23 Impressum GERSTEL Aktuell April 2012

3 Analyse von Weinaromen Verduften ausgeschlossen Die Nase vorn hat, wer bei der Bestimmung geruchsverursachender Verbindungen unterschiedliche Extraktionstechniken kombinieren, wahlweise ein- oder zweidimensional trennen, massenselektiv und zeitgleich olfaktorisch bestimmen oder interessante Fraktionen sammeln kann, um sie erneut derselben oder einer anderen Analyse zuzuführen. Dass sich genannte Schritte effizient und praktikabel auf nur einem GC/MS-System realisieren lassen, haben japanische Wissenschaftler jüngst erfolgreich demonstriert. In puncto seiner olfaktorischen Fähigkeiten zieht der Mensch gegenüber seinen tierischen Artgenossen den Kürzeren. Das Riechzentrum eines Hundes zum Beispiel ist rund 40 Mal größer als das seines Herrchens. Der Schäferhund etwa verfügt über 220 Millionen Riechzellen, unsereiner kommt auf lediglich fünf Millionen. Weil der Hund schneller und intensiver atmet, bringt er es zudem auf eine signifikant größere Riechleistung, das heißt, er nimmt mehr geruchsverursachende Verbindungen pro Zeiteinheit wahr. Dass aber der Mensch den Hund an der Leine führt und nicht umgekehrt, belegt: Der Geruchssinn ist zwar wichtig, entscheidet jedoch nicht darüber, wer Herr ist und wer Hund! Homo sapiens verfügt über eine Vielzahl unterschiedlichster Kompetenzen, mit denen er seine olfaktorischen Defizite trefflich ausgleichen kann. Etwa durch seine Fähigkeit, Analysengeräte zu entwickeln, mit denen sich Geruchsverursacher auch aus komplexen Matrices sowohl sensorisch als auch analytisch, sprich: qualitativ und quantitativ bestim- men lassen. Insbesondere die Gaschromatographie (GC), verbunden mit der Olfaktometrie (O), erweist sich als überaus wirksame Methode: Durch Teilen des Eluats am Säulenende lässt sich ein OlfactoryDetectionPort (ODP) anschließen, um potenziell geruchsaktive Verbindungen zu erschnüffeln und zu bewerten und zeitgleich die Signale mittels eines massenselektiven Detektors unter Zuhilfenahme der in Datenbanken gespeicherten massenspektrometrischen Informationen zu identifizieren. Nebenbei bemerkt, die Kombination von ODP und MSD macht eine Schwäche der Technik offenkundig: Nicht immer zeigt sich im Chromatogramm ein Signal, obgleich man zum selben Zeitpunkt mit der Nase am ODP einen sensorischen Eindruck erhält, sagt Dr. Nobuo Ochiai, Applikationsspezialist von GERSTEL K.K. in Tokio, Japan. Damit steht wohl außer Frage, dass die menschliche Nase in puncto Riechleistung zwar nicht mit der des Hundes konkurrieren kann, sie ist jedoch von Fall zu Fall immer noch sensitiver in ihrer Wahrnehmung, als jedes Messgerät. Bereits wenige Milligramm Methylmercaptan etwa, ein in Knoblauch enthaltenes Arom, in 100 Mio. Kubikmetern Luft genügen, um im Menschen eine Hier-stimmt-etwas-nicht-Empfindung auszulösen. Um die Vorstellungskraft von der Größe des Raumes zu beflügeln: Das Gemäuer des Kölner Doms umschließt ein Volumen von rund Kubikmetern Luft. Wenn es um einen flüchtigen Geruchseindruck geht oder darum, einen Geruch bewusst wahrzunehmen und ihn konkret beschreiben zu können, bedarf es hingegen einer vielfach höheren Duftstoffkonzentration oder aber es gelingt, störende Begleitgerüche zu entfernen, um die Riechzellen in der Nase zu entlasten. Per Knopfdruck in die zweite Dimension So illusorisch die Idee mit dem Ausblenden olfaktorischer Störungen klingt, so einfach lässt sie sich technisch umsetzen und zwar in einem einzigen GC/MS-System, das für die wahlweise ein- und zweidimensionale Trennung (1D/2D) vorbereitet und mit einem MSD sowie einem parallelgeschalteten ODP ausgestattet ist. Mit ihrem kompakten Selectable-1D/2D-GC-O/MS-System, das einen Wechsel zwischen 1D- und 2D-Trennung eines Heart-cuts des interessanten Chromatogrammbereichs auf Mausklick ermöglicht, haben Dr. Ochiai und Kollegen bereits erfolgreich unter anderem Aromaund Duftstoffe in Lebensmittel- und Kon- GERSTEL Aktuell April

4 sumgütern sensitiv und sicher nachgewiesen, also Probenarten, die über eine als komplex zu bezeichnende Matrix verfügen. Darin befindliche koeluierende Bestandteile können die Analyse sowie die Zuordnung der Signale im Chromatogramm beziehungsweise Olfaktogramm, in das der Anwender seinen Geruchseindruck des jeweiligen Signals auf einer Zeitachse einträgt, erschweren beziehungsweise vereiteln. Wie die Praxis zeigt, gelingt es leider nicht per se, trotz mehrdimensionaler Schaltungen und Geruchswahrnehmung im ODP, zu passender Retentionszeit auch Signale im Gesamt-Ionen-Chromatogramm (TIC) aufzuzeichnen; ein Anzeichen dafür, dass die Konzentration der interessanten Analyten zu gering ist. Um nun aber ein reproduzierbares Signal im MSD zu erzielen, haben sich die japanischen Wissenschaftler dafür entschieden, die infrage kommenden Fraktionen mit einem einkanaligen präparativen Fraktionensammler (Single Trap Preparative Fraction Collector, Single-PFC) anzureichern. Leistungscheck mit dotiertem Wein Indem sie zwei kommerziell erhältliche Weißweine der Rebensorte Sauvignon blanc und Chardonnay untersuchten, stellten Dr. Nobuo Ochiai und Kollegen ihr kombiniertes Selectable-1D/2D-GC-O/MS-Single- PFC-System auf die Probe. Seine Praxistauglichkeit testeten sie durch den Nachweis von Fehlgerüchen, namentlich Trichloranisol (TCA), den klassischen Korkschmecker, 2-Isobutyl-3-Methoxypyrazin (IBMP), das einen paprikaartigen Geschmack besitzt, sowie das muffig-erdige Geosmin, mit dem sie den Wein versetzten. Bereits winzigste Mengen genannter Verbindungen reichen aus, um von der menschlichen Nase wahrgenommen zu werden: Bei IBMP genügen 25 ng/l, TCA stinkt uns bereits bei 5 ng/l und Geosmin in einer Konzentration von 50 ng/l. Um die Leistungsfähigkeit der Aufkonzentrierung mittels Single-PFC zu bestimmen, versetzten sie den Wein jeweils mit folgenden 15 Standardverbindungen in pg-dosen: Hexanal, 1-Hexanol, 3-Hexenol, Linalool, Citronellol, Geraniol, p-cymen- 8-ol, Phenethylalkohol, Guaiacol, Ethylhexanoat, Ethyloctanoat, Phenethylacetat, Beta-Damascenon, Gamma-Nonalacton und Limonen. Die dotierten Wohl- und Fehlgerüche extrahierten die Wissenschaftler in geschlossenen Headspace-Vials unter Einsatz der Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) mit dem GERSTEL- Twister. Im Anschluss wurden die PDMS-ummantelten Rührstäbchen entnommen, trocken getupft und in Glasröhrchen überführt. Die thermische Desorption der Analyten erfolgte automatisiert durch den GERSTEL-MultiPurpose- Sampler (MPS) in der GERSTEL-Thermal- DesorptionUnit (TDU): Die Starttemperatur im TDU betrug 30 C (Haltezeit 0,5 min) und wurde mit 720 C/min auf 200 C (Haltezeit 3 min) und einem Desorptionsfluss von 50 ml/min gesteigert. Bei dem eingesetzten Trägergas handelte es sich um Helium. Die desorbierten Analyten wurden im GC- Einlass, dem GERSTEL-KaltAufgabeSystem (KAS), bei 10 C auf einem mit Tenax TA gepackten Liner fokussiert und temperaturprogrammiert mit 720 C/min auf 240 C aufgeheizt und im Splitlos-Modus (2 min) auf die 1D-Trennsäule überführt; die Endtemperatur wurde für die Dauer des GC- Laufs beibehalten. Bei dem eingesetzten GC/MS-System handelte es sich um eine Kombination von GC 7890 und MSD 5975C von Agilent Technologies. Die Trennung in der ersten Dimension erfolgte auf einer DB-Wax-Säule von Agilent Technologies (30 m lang, 0,25 mm ID, 0,25 µm Filmdicke), die Trennung in der zweiten Dimension auf einer DB-5-Säule (10 m lang, 0,18 mm ID, 0,40 µm Filmdicke), ebenfalls von Agilent Technologies. Beide Säulen befanden sich nicht im GC-Ofen, sondern in zwei am GC- Gehäuse von außen montierten, unabhängig voneinander heiz- und 1D/2D-TIC und olfaktometrische Signale, erhalten vom SBSE-TD- Selectable-1D/2D-GC-O/MS für im Bereich von 5-50 ng/l gespikten Wein. (a) = 1D/2D-TIC; (b) = 1D/2D olfaktometrische Signale. kühlbaren Low-Thermal-Mass-(LTM)- Modulen (Agilent Technologies). Der GC- Ofen behielt während der gesamten Analysendauer eine konstante Temperatur von 250 C und beheimatete ausschließlich die Transferkapillaren sowie die Module zur Überführung auf ODP, MSD und Single-PFC. Bewertung der 1D/2D-Trennung und der PFC-Anreicherung In zwei Schritten gingen die japanischen Wissenschaftler schließlich vor: Zuerst testeten sie die Funktionstüchtigkeit ihres einkanaligen PFC-Moduls (GERSTEL) unter Einsatz eines Adsorbensröhrchens, das über eine geschickte Säulenschaltung angesteuert wurde. Was, am Rande bemerkt, hervorragend gelang, wie Dr. Nobuo Ochiai und Kollegen berichten: Es ergab sich eine sehr gute Wiederfindung von % mit einer relativen Standardabweichung (RSD) von < 3,2 % (n = 7), schreiben die Wissenschaftler. Anschließend evaluierten sie die Wiederfindung der Anreicherung mit 20 Injektionszyklen, die bei % lag. Dr. Nobuo Ochiai: Die hohen Wiederfindungen der PFC-Anreicherung der Modellverbindungen im Sub-ng-Bereich zeugen von der Güte und Wirksamkeit des verwendeten Systems. Im Anschluss an diese ersten Testläufe erfolgte die Identifizierung der dotierten Off-Flavor-Verbindungen mittels Selectable-1D/2D-GC-O/MS nach automatisierter Thermodesorption. Die Temperatur der 1D-Säule wurde programmiert von 40 C (2 min) mit 10 C/min auf 240 C hochgefahren. Die Temperatur der 2D-Säule betrug ebenfalls 40 C und wurde entweder während des GC-Laufes bei diesem Wert belassen oder, zur 2D-Trennung, programmiert mit 5 C/min auf 150 C und mit 20 C/min auf 280 C (gehalten) hochgeheizt. Text: Guido Deußing 4 GERSTEL Aktuell April 2012

5 1D/2D-TIC und Massenchromatogramm (m/z 195 und 197) der PFC-Anreicherung mit 20 Injektionszyklen für gespikten Wein (Zoom in 2D-GC-MS-Analyse). (1) = IBMP zu 25 ng/l; (2) = TCA zu 5 ng/l; (3) = Geosmin zu 50 ng/l. Für das MS und den ODP wählten die japanischen Wissenschaftler ein Splitverhältnis von 1:2. Das MS wurde im Scan- und im SIM- Modus betrieben. Der Scan-Bereich betrug 29 bis 300 (m/z), die Scan-Geschwindigkeit 2,68 Hz. Im SIM wurden 9 Ionen beobachtet (m/z 124, 151 und 94 für IBMP, m/z 112, 125 und 182 für Geosmin, m/z 195, 197 und 210 für TCA; m/z 124 [IBMP], 112 [Geosmin] und 195 [TCA] wurden für die Bestimmung verwendet). Die Geschwindigkeit für die Datenakquisition betrug 3 Hz für jedes Ion. Die Temperatur des ODP betrug 250 C. Off-Flavor-Verbindungen in Ultraspurenmengen nachweisen So viel vorneweg: IBMP, TCA und Geosmin wurde mittels SBSE-TD-Selectable- 1D/2D-GC-O/MS im Scan-Modus analysiert und olfaktorisch eindeutig bestimmt. Die Retentionszeiten des GC-O-Signals lagen bei 12,45 min (IBMP), 16,25 min (TCA) und 16,55 min (Geosmin). Diese Peaks waren jedoch vollständig verborgen im 1D-TIC, schreiben die Wissenschaftler. Deshalb wurden die relevanten Bereiche im 1D-Chromatogramm (Retentionszeiten: 12,40-12,55 min und 16,10-17,00 min) ausgeschnitten (Heart-cut) und der 2D-Trennung zugeführt. Die 2D-GC-O/MS erfolgte unmittelbar nach dem 1D-Lauf auf demselben System, ohne jede Veränderung. Nebenbei bemerkt: Die 2D-Trennung startete bei einer Retentionszeit von 17,50 min; zeitgleich wurde der Eluent durch Modulation des Eingangsdrucks aus der 1D-Säule rückgespült. Die drei Off-Flavor-Verbindungen wurden schließlich olfaktorisch im Zuge der 2D-Trennung klar detektiert, wenngleich sich bei der MS-Detektion im Scan-Modus kein verwertbares Signal zeigte. Um nun auch im Scan-Modus Signale zu erhalten, führten die Wissenschaftler eine Anreicherung der Zielverbindungen von 20 sequenziell vermessenen SBSE-Proben mittels nachgeschaltetem Single-PFC durch. Die Tenax-TA-Falle des PFC wurde anschließend auf demselben System thermisch desorbiert und mittels 2D-GC-O/MS analysiert, ohne dass am Systemaufbau etwas verändert wurde. Die Ergebnisse der Messung sprechen für sich: Die Peaks von IBMP und Geosmin, die ihren olfaktometrischen Signalen entsprachen, konnten auch im 2D-TIC identifiziert werden. Obgleich der TCA-Peak im 2D-TIC fast vollständig verborgen lag, wurden spezifische Massenchromatogramme (z. B. m/z 195 und 197) zeitgleich mit dem olfaktometrischen Signal von TCA aufgezeichnet. Die Massenspektra aller Zielverbindungen wurden unter Verwendung der Agilent- ChemStation mit denen einer Wiley-Library verglichen. Nach der Identifizierung erfolgte eine Quantifizierung der drei Off- Flavor-Verbindungen im Sauvignon blanc mittels Einzel- SBSE-TD-1D/2D-GC-O/ MS im SIM-Modus unter Verwendung einer 4-Punkt-Standardadditions-Kalibration. Für alle Verbindungen wurde eine sehr gute Linearität mit Korrelationskoeffizienten (r 2 ) von mehr als 0,9990 erhalten. Nur IBMP wurde in der Sauvignon-blanc-Probe detektiert und in einem Ultraspurenbereich von 13 ng/l bestimmt (RSD = 4,4 %, n = 6). Erfreuliches Fazit zu ziehen Dr. Nobuo Ochiai: Mit unserem System lassen sich 1D-GC- O/MS-, 2D-GC-O/MS-, 1D-GC-PFC- und 2D-GC- PFC-Analysen durchführen, ohne dass eine Änderung des Systemaufbaus erforderlich ist. Die ThermalDesorptionUnit (TDU), mit dem das System ausgestattet ist, könne die angereicherten Verbindungen im Splitlosmodus in dasselbe GC-System injizieren und erlaube die Identifizierung von Geruchsverbindungen mittels 2D-GC-O/MS-Analyse im Scan-Modus. Die Leistungs- Kikuo Sasamoto Dr. Nobuo Ochiai fähigkeit des Systems konnten Dr. Nobuo Ochiai und Kikuo Sasamoto anhand der Identifizierung dreier Off-Flavor-Verbindungen, im vorliegenden Fall TCA, IBMP und Geosmin, demonstrieren, mit denen sie den untersuchten Wein in Mengen von 5 50 ng/l dotiert hatten. Die gute Leistungsfähigkeit der SBSE-PFC-Anreicherung (71-78 %) zeige, berichten die Wissenschaftler, dass eine kombinierte Vorgehensweise, bestehend aus SBSE, TD, 1D/2D-GC-O/MS mit Single-PFC, praktizierbar ist für die Identifizierung von Geruchsverbindungen im ng/l- Bereich in wässrigen Proben. Literatur Nobuo Ochiai, Kikuo Sasamoto, J. Chromatogr. A, 1218 (2011) Vergleich gemessener Massenspektra von IBMP (a-1), TCA (a-2) und Geosmin (a-3) in gespiktem Wein, erhalten mittels SBSE- Single-PFC-Anreicherung mit 20 Injektionszyklen und anschließende TD-1D/2D-GC-O/MS-Analyse mit Massenspektra aus der Wiley-Bibliothek für IBMP (b-1), TCA (b-2) und Geosmin (b-3). GERSTEL Aktuell April

6 Geheimnisvolle Naturphänomene Geisterjäger in der Wüste Für das Volk der Himba sind die vegetationsreduzierten runden Gebilde im Boden der Wüste Namib mystischen Ursprungs. Sie gleichen den hierzulande seit Jahrhunderten bekannten Kornkreisen, die mancher als Hinterlassenschaft Außerirdischer interpretiert wissen will. Wissenschaftler aus Südafrika haben sich zum Ziel gesetzt, das Geheimnis der rätselumwobenen Feenkreise zu lüften. Aus ihrer Perspektive liegen die Ursachen allerdings nicht extraterrestrisch, sondern ganz ordinär innerirdisch. Angehörige eines in der Namib lebenden Himba-Stammes. Oben: Yvette Naudé und Kollegen sammelten Bodenproben im Namib Rand Naturreservat. Die exakte Stelle findet sich bei Ziffer 7. Feenkreise treten vor allem in einem extrem niederschlagsarmen, unterbrochenen Band der Pro-Namib-Zone auf, die an der Westküste Südafrikas beginnt und sich durch Namiba hindurch bis nach Angola erstreckt. Abdruck der Karte mit freundlicher Genehmigung von: M. W. Van Rooyen, G. K. Theron, N. Van Rooyen, W. J. Jankowitz, W. S. Matthews: Mysterious circles in the Namib Desert: review of hypotheses on their origin. Journal of Arid Environments 57 (2004) Hintergrund: Die Namib ist mit 80 Mio. Jahren die älteste Wüste der Erde. Der Ort, wo nichts ist oder leere Platz, wie sich der Name übersetzen lässt, erstreckt sich im südwestlichen Afrika auf dem Gebiet von Namibia und Angola auf einer Fläche von rund Quadratkilometern etwa 2000 Kilometer entlang des Atlantischen Ozeans bis etwa 160 Kilometer ins Landesinnere hinein. Es ist heiß in der Namib und kalt. Das Quecksilber überschreitet am Tage mancherorts die 50- C-Marke und sinkt in der Nacht unter den Gefrierpunkt. Die Trockenheit in der kargen, von Gras durchzogenen Wüstenlandschaft ist namenlos. Wenn die Sonne über dem afrikanischen Kontinent aufgeht, lässt sie nicht alleine die Temperatur in der Wüste hochschnellen. Sie wirft dabei auch ihr Licht auf das von Mythen und Märchen umwobene Rätsel der Feenkreise, die sich zu Tausenden in die Weite der Namib erstrecken, Kreis neben Kreis, und dem Wüstenboden ein pockennarbiges sandfarbenes Antlitz verleihen. Ihre Gleichförmigkeit, Menge und Anordnung regten zu allen Zeiten die Fantasie des Menschen an. Weil es seine Eigenart ist, hinter Naturdarbietungen von solch regulärer Art einen tieferen Sinn oder eine höhere Macht zu vermuten, entstanden Geschichten. In den Erzählungen der Himba, eines in Nordnamibia halbnomadisch lebenden Volkes, ist von einem Drachen die Rede, der im Wüstenboden haust und Feuer atmet, das in heißen Blasen an die Erdoberfläche steigt und den Boden kreisrund versengt gemäß den Vorstellungen der Himba die Geburtsstunde eines Feenkreises. Diese Beschreibung ist naiv wie so vieles Folkloristische; dennoch erweist sie sich bei genauem Hinsehen näher an der Wahrheit als jene Erklärungen, die Wissenschaftler in den 1970er- und 1980er-Jahren fanden und an denen manch vermeintlich kluger Kopf bis heute festhält: Demnach seien Feenkreise die Hinterlassenschaft kleiner Termiten, die auf ihrer Futtersuche kreisrunde Löcher in den kargen Rasen fraßen. Andere Experten verdächtigten Ameisen, die den Boden in geometrisch runder Form von Grassamen befrei- ten und damit für eine punktuelle zirkulare Vegetationslosigkeit sorgten [1]. Dem ist nicht so, räumen nun Wissenschaftler der Universität Pretoria in Südafrika mit dem ganzen Hokuspokus auf. Statt sich auf Spekulationen zu stützen, machten sich die Chemiker Yvette Naudé und Egmont Rohwer vom Fachbereich Chemie und Kollegin Gretel van Rooyen vom Fachbereich Botanik auf den Weg in die Namib, um mit den Mitteln der instrumentellen chemischen Analytik an einer naturwissenschaftlich korrekten, nachvollziehbaren Aufklärung des Phänomens der Feenkreise zu arbeiten. Die Erkenntnisse ihrer Forschung lassen erstmals einen wirklich ernstzunehmenden Rückschluss auf die wahren, so viel scheint sicher, natürlichen und mit geochemischen Prozessen zu erklärenden Ursachen zu [2]. Und der Boden atmet doch Der erste Schritt, den Naudé und Kollegen vor Ort in der Wüste vollzogen, war die optische Bestandsaufnahme, ähnlich der, die Kriminalbeamte an einem Tatort vornehmen. Fürs Protokoll: Feenkreise sind runde, vegetationsfreie beziehungsweise von noch lebender (vergilbender) oder abgestorbener (vergilbter) Vegetation besiedelte Bodenareale. Gesäumt sind sie in der Regel von vergleichsweise üppiger Vegetation. Keines der vergilbten Gräser im Kreisinnern wies Spuren der Fresswerkzeuge von Termiten auf, schildert Yvette Naudé die Beobachtungen. Und die Tatsache, dass im inneren Zirkel sowohl tote wie lebende Vegetation vorzufinden sei, gebe Grund zu der Annahme, mutmaßt die Wissenschaftlerin, dass man es hier mit einem Feenkreis zu tun habe, der sich in der Entstehung befinde. So weit zur Theo- Text: Guido Deußing 6 GERSTEL Aktuell April 2012

7 rie von fressenden Termiten und Grassamen sammelnden Ameisen, die damit widerlegt wurde und als falsch abgehakt werden kann. Kommen wir zu einer anderen Beobachtung: Die teils üppige Vegetation am Rand der Feenkreise bringt eine weitere Annahme ins Spiel, nämlich die der allelopathischen Verbindungen, die u. a. manche Pflanze abzusondern in der Lage ist, um eine andere Vegetationsform zu schädigen, die ihr den Lebensraum streitig macht. Sind die Pflanzen im vegetationsüppigen Randbereich der Feenkreise dazu in der Lage? Diese Überlegung erscheine bei einer oberflächlichen Betrachtung zunächst einmal durchaus plausibel, urteilt Yvette Naudé. Anbauversuche bewiesen jedoch, dass Allelopathie hier keine Rolle spielt. Außerdem bilden sich Feenkreise auch in per se völlig vegetationsfreien, sandigen Arealen: Der Sandboden in diesen Feenkreisen sieht erschüttert und aufgewühlt aus, schildern die Forscher, ähnlich den Kratern, die man auf dem Meeresboden entdeckt hat und die von aus dem Erdreich aufsteigenden Gasblasen herrühren. Von dieser Kausalität ausgehend, formulierten Yvette Naudé und Kollegen eine vorsichtige Hypothese, nämlich dass Gase und Flüssigkeiten geologischen Ursprungs bei der Entstehung der Feenkreise die entscheidende Rolle spielen. Die Theorie der Wissenschaftler: Sie sickern ins Erdreich ein und steigen auf spezifischen Migrationswegen auf, und wenn sie die Oberfläche erreichen, breiten sie sich aus und bilden Kreise. Mögliche Quellen für Gase oder Gasblasen gäbe es zur Genüge, meint Yvette Naudé, angefangen bei großen Erdölund Erdgasvorkommen, die man in Namibia gefunden habe, bis hin zur Geothermie, über die das Land verfüge und die sich an den heißen Quellen in den Kurorten Namibias zeige. GERSTEL Aktuell April

8 Die Feenkreise ( Fairy circles ) bedecken weite Landstriche der Namib und verleihen dem Erdboden ein sandfarbenes pockennarbiges Antlitz. Nach den Vorstellungen der Himba ist ein Drache, der im Boden lebt, für die Feenkreise verantwortlich. Die Wissenschaftler starteten ihre Untersuchungen damit, in ausgewählten Feenkreisen sowie im Bereich dazwischen, also dem Erdreich ohne geobotanische Anomalie, der Matrix, durch Einbringen geeigneter Trichter die Gaszusammensetzung im Boden zu bestimmen. Im Tagesverlauf wurde mittels eines tragbaren Gasanalysators mehrfach der Gehalt an Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO 2 ), Sauerstoff (O 2 ), Schwefelwasserstoff (H 2 S) sowie Stickstoffdioxid (NO 2 ) bestimmt. Die Gasanalyse erlaube etliche Aussagen hinsichtlich der Bodenchemie, berichtet Yvette Naudé. CO etwa lasse Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Erdgas zu. Erdgas erweist sich zwar nicht als Pflanzengift, jedoch als ein wichtiger Stressfaktor für die Vegetation. Es habe sich nämlich gezeigt, dass Kohlenwasserstoffe die Tätigkeit von oxidierenden wie auch zum Beispiel Schwefel reduzierenden Bakterienstämmen steigert, welche den Sauerstoffgehalt im Boden reduzieren. Dies kann weitreichende, geradezu kaskadenartige Folgen für die Bodenchemie haben, erklären die Wissenschaftler: Unabhängig davon, dass der Sauerstoffgehalt im Boden der Feenkreise periodisch sinkt, wie wir es auch bei unseren Messungen feststellen konnten, kann der Auftrieb von Gasen zu einer vermehrten Bildung organischer Säuren führen, die wiederum den ph- Wert des Bodens und damit die Verfügbarkeit von Mineralstoffen, die für das Pflanzenwachstum notwendig sind, schmälern. Pflanzen, die in separiertem Erdreich aus Feenkreisen angebaut wurden, berichten die Wissenschaftler weiter, blühten nicht, im Gegensatz zu Pflanzen, die in Erde aus den vegetationsreichen Randbezirken der Feenkreise sowie in der Matrix angepflanzt wurden. Um sich ein genaueres Bild von der Zusammensetzung der Kohlenwasserstoffverbindungen im Erdreich der Feenkreise zu machen, bedienten sich die Wissenschaftler der Thermodesorption (GERSTEL-TDS) in Verbindung mit der Gaschromatographie und der massenselektiven Detektion. Vorteil dieser Methode: Sie ist kostengünstig, einfach und ungefährlich in der Umsetzung, weil sie ohne toxische organische Lösungsmittel auskommt, freut sich Yvette Naudé. Zudem benötigt die Thermodesorptions- GC/MS viel kleinere Probenmengen, als es zum Beispiel bei der Soxhlet-Extraktion der Fall ist, die typischerweise zur Isolierung und Analyse von Kohlenwasserstoffen aus Böden genutzt wird. Die Wissenschaftler entnahmen an ausgewählten Stellen Bodenproben; jeweils 40 Gramm wurden in ein vorbereitetes Glasvial gefüllt. Hinzu gaben sie als Extraktionsmedium zunächst den mit Polydimethylsiloxan ummantelten GERSTEL-Twister, der sich bereits in einer Vielzahl von Fällen für die Extraktion organischer Verbindungen aus dispergierten, aufgeschlämmten und flüssigen Proben sowie zum qualitativen Nachweis aus gasförmigen Matrices bewährt hat. Die Vials wurden verschlossen und für die Dauer von 50 Minuten auf 50 C erwärmt. Als die Wissenschaftler das Rührstäbchen der Probe entnahmen, hafteten an dessen Ende magnetische Partikel. Laut Yvette untermauert das ihre Theorie der Mikroversickerung von Kohlenwasserstoff- Verschiedene Wissenschaftler sehen Insekten als Urheber der Feenkreise an. Yvette Naudé und Kollegen von der Universität in Pretoria, Südafrika, verfolgten eine andere Theorie... Die üppige Vegetation am Rande der Feenkreise brachte Yvette Naudé und Kollegen auf die Idee, 8 GERSTEL Aktuell April 2012

9 Die Himba glauben, dass der Drache tief im Erdreich Feuer atmet, das in Blasen an die Erdoberfläche steigt und dort kreisförmig die Vegetation versengt: die Geburt eines Feenkreises. verbindungen: Rund 80 % aller entdeckten Öl- oder Gasvorkommen sind mit durch Kohlenwasserstoffe induzierte magnetische Anomalien gekennzeichnet, berichten die Forscher. Die oberflächennahen magnetischen Ablagerungen wiederum würden vorwiegend durch mikrobielle Änderungen magnetischer bzw. eisenhaltiger Mineralien innerhalb der Kohlenwasserstoffversickerung hervorgerufen. Um eine Störung der Thermodesorptions-GC/MS durch magnetische Partikel zu unterbinden, setzte Yvette Naudé anschließend eine pure PDMS-Phase als Extraktionsmedium ein, überschüttete diese im Vial mit der Bodenprobe, die sie in ähnlicher Weise wie den PDMS-Twister behandelte und thermisch desorbierte. Im Anschluss daran wurden die PDMS- Phase der Probe entnommen und in den Glasliner eines ThermalDesorptionsSystems (TDS) überführt, in dem die thermische Desorption der extrahierten organischen Analyten vollzogen wurde. Sie wurden im KaltAufgabeSystem (KAS) cryofokussiert und temperaturprogrammiert auf die GC-Säule überführt, aufgetrennt und massenselektiv detektiert. Auch die hierbei erzielten Resultate stützen die Hypothese der Wissenschaftler: Wir detektierten Alkene, mikrobiologische Abbauprodukte von Alkanen: größere Alkengehalte im Boden aus dem Zentrum der Feenkreise, kleinere in der Matrix, also im Boden ohne geobotanische Anomalie. Das wiederum zeuge von einer hohen mikrobiellen Aktivität im Boden der Feenkreise. Zudem ließe das Verhältnis von Alkan- und Alkengehalt Rückschlüsse auf die Aktivität des Feenkreises zu: Größere Alkangehalte lassen auf einen kürzlich aktiven Kreis schließen. Unsere Ergebnisse stützen die Theorien über Termiten oder Ameisen nicht, bringt es Yvette Naudé auf den Punkt. Bleibt jetzt nur noch zu klären, warum Feenkreise rund sind! Yvette Naudé hat eine plausible Erläuterung: Der aufliegende Sand verursacht eine Verteilung beziehungsweise ein kegelformartiges Einsickern der aufsteigenden Gase, was, oberflächlich betrachtet, als kreisrunde Vegetationsarmut sichtbar wird. Die Kreise sind von unterschiedlicher Größe und können je nach Ver- sickerungsraten, Sandbedingungen und der zugrundeliegenden Geologie beträchtlich variieren. Möglicherweise haben Naudé und Kollegen mit ihrer Erklärung der Feenkreise durch geochemische Prozesse in der Namib nun auch einen plausiblen Ansatz geliefert, um das Geheimnis der hierzulande bekannten Kornkreise zu lüften. Referenzen [1] Basic and Applied Dryland Research 1, 2 (2007) [2] Journal of Arid Environments 75, 5 (2011) Danksagung Ein besonderes Dankeschön geht an Dr. Yvette Naudé und Kollegen sowie an Marc Springer von der Namibia Allgemeine Zeitung für die Überlassung des im vorliegenden Beitrag verwendeten Bildmaterials. dass geologische Phänomene wie das Vorhandensein von Erdgas und Erdöl ursächlich sein könnten. Yvette Naudé mit Pieter Stoutjesdijk, GERSTEL Regional Sales Manager für Europa, den Mittleren Osten, Afrika und Indien. Naudé löste das Geheimnis der Feenkreise mithilfe des GERSTEL-TDS und des Twisters. GERSTEL Aktuell April

10 Duftstoff-Profiling I Auf den Geruch gekommen? Um dem Geruchsgeheimnis eines Konsumguts auf die Spur zu kommen, bedarf es analytischer Raffinesse und einer ausgefeilten Analysentechnik. Wie das folgende Beispiel zeigt, profitiert der Anwender bei der olfaktorischen Detektivarbeit von einer automatisierten Probenvorbereitung und einer Extraktionstechnik, die im Handumdrehen ein Maximum an Aufklärung bietet. Die Nase gereicht ihrem Besitzer nicht allein zur Zierde. Sie im Umkehrschluss als bloßes Riechorgan zu bezeichnen, wäre ebenfalls zu kurz gegriffen angesichts des einerseits äußerst komplizierten, wissenschaftlich bislang noch nicht vollständig entschlüsselten Riechprozesses, andererseits der mit ihr verbundenen psychologischen Komponente, die in vielen Redewendungen anklingt: Von Durchsetzungsfähigkeit kann die Rede sein, wenn alle nach jemandes Nase tanzen. Der neugierige Mensch steckt seine Nase in die Dinge anderer Leute, der erfolgreiche hat sie vorn. Veralbert wird, wer an der Nase herumgeführt wurde; die Nase voll hat, wem es reicht. Wir fallen auf die Nase, wenn etwas misslingt, oder kriegen eins auf die Nase, gehen wir zu weit. Und wenn es uns stinkt, rümpfen wir die Nase und wenden uns angewidert ab. Kassenschlager oder Ladenhüter der Nasenfaktor ist entscheidend Was hingegen gut riecht, kommt meist gut an. Das gilt für Menschen ebenso wie für all die Dinge, die uns nähren, kleiden, pflegen oder schmücken: Gerüche können, kaum dass sie in die Nase gestiegen sind, wie kein anderer Sinneseindruck in uns ein neuronales Feuerwerk entfachen und Reaktionen von Ekel über Wohlgefallen bis hin zur Schnüffelsucht anstoßen. Diese Erkenntnis erweist sich auch den Herstellern von Konsumgütern als wertvolles Instrument im Marketingkoffer, das, virtuos gespielt, dazu beitragen kann, die Karriere eines Produktes zu beflügeln und das Schicksal, als Ladenhüter im untersten Regal zu enden, abzuwenden. Mit anderen Worten: Wohlgeruch steigert die Wahrnehmung und Akzeptanz eines Produkts aufseiten der Anwender, hat folgerichtig eine verkaufsfördernde Wirkung. Womit sich der Einsatz von Aroma- und Duftstoffen in der Konsumgüterindustrie erklären lässt. Um im Wettbewerb die Nase vorn zu haben, setzen die Hersteller von Konsumgütern große Stücke auf die Aroma- und Duftstoffforschung unter Einsatz schweren Geräts : Insbesondere moderne GC/MS- Systeme eignen sich dazu, hinreichend verwertbare qualitative und quantitative Informationen über die chemische Zusammensetzung einer Probe zu erhalten. Ein wichtiger Schritt bei der Bestimmung interessanter Aromen und Duftstoffe ist die Probenvorbereitung, deren Kern ein Extraktionsverfahren bildet. Traditionell werden zur Isolierung und Anreicherung olfaktorisch relevanter Analyten die Flüssig-flüssig- und Soxhlet-Extraktion eingesetzt. Gleiches gilt für die Likens- Nickerson-Extraktion, eine simultane Destillation und Extraktion (SDE), deren Handhabung sich in der Praxis jedoch als arbeits- und zeitintensiv herausstellt und die darüber hinaus oft nur sehr ungenaue Ergebnisse liefere, sagt Andreas Hoffmann: Das SDE-Verfahren ist zeitaufwendig, und während der Probenvorbereitung können einige polare und/ oder halbflüchtige Verbindungen verloren gehen, bemerkt der Applikationsexperte von GERSTEL. Auch die Solid Phase Micro Extraction (SPME) erweise sich nicht als Königsweg, ungeachtet ihrer weiten Verbreitung. Das SPME-Verfahren gelte zwar als schnellere Lösung, zeige jedoch in puncto Selektivität und Kapazität gewisse Schwächen. Text: Guido Deußing 10 GERSTEL Aktuell April 2012

11 Abundance Time--> , , Überlagerung der Signale von Duftstoffstandards (schwarz) und Duschgel (rot). Die blauen Ziffern markieren Duftstoffe (siehe Tabellen auf Seite 12), grüne Ziffern folgende Matrixkomponenten: 1. Methyllaurat, 2. n-dodecanol, 3. Caprylsäure, 4. 2-Phenoxyethanol, 5. Laurylethoxylat, 6. Laurinsäure, 7. Methyl-p-hydroxybenzoat, 8. N-propyl-p-hydroxybenzoat Analysenbedingungen Adsorbens: Tenax TA DHS: 20 C Fallentemperatur, 80 C Inkubationstemperatur, 500 ml Extraktionsvolumen, 50 ml/min Extraktionsfluss TDU: Solvent-vent-Modus, 20 C (3 min); 100 C/min; 250 C (5 min) KAS: Tenax TA Liner, 0,2 min Solvent-vent-Modus (30 ml/min), Split 10:1, 20 C; 12 C/s; 280 C (5 min) Säule: 30 m Stabilwax (Restek), di = 0,25 mm df = 0,25 μm Pneumatik: He, konstanter Fluss = 1 ml/min Ofen: 40 C (1 min); 3 C/min; 240 C (20 min) MSD: Scan, amu Auf der Suche nach der idealen qualitativen und quantitativen Bestimmungsmethode von Duftstoffen in Konsumgütern haben Andreas Hoffmann und Kollege Dr. Oliver Lerch die automatisierte Dynamische Headspace-Technik (DHS) auf den Prüfstand gestellt. Damit untersuchten sie u. a. ein mit einer bekannten Duftstoffmischung versetztes Duschgel. Um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten, wurde das Gel auch nach der Likens-Nickerson-Methode extrahiert. Allerdings, so viel vorweggenommen, erklärt Dr.Oliver Lerch, hat die DHS beim Nachweis von Duftstoffen in Konsumgütern die Nase vorn. Praxiseinsatz spricht für die DHS zwecks Duftstoffnachweis Im nächsten Schritt wurde das Experiment auf die Bewältigung anspruchsvollerer Matri- TDU-Röhrchen Adsorbens Gas Gas ces erweitert. Wir wollten wissen, erläutert Dr. Oliver Lerch, inwieweit die Matrix auf eine Duftstoffmischung wirkt und ihre Stabilität sowie den Nachweis beeinflusst. Unter anderem analysierten die Wissenschaftler Konsumgüter wie Deospray, Seifen, Kerzen und Haarfärbemittel, die mit demselben Duftstoffmix versetzt waren wie das untersuchte Duschgel. Auch in diesen Fällen, sagt der Wissenschaftler, belegten die Ergebnisse die Wirksamkeit der Dynamischen Headspace-Technik bei der Duftstoffanalyse. Dr. Oliver Lerch: Unter Nutzung des Totalverdampfungsverfahrens (Full Evaporation Technique, FET) ermöglicht die DHS die quantitative Extraktion einer großen Bandbreite unterschiedlicher Duftstoffverbindungen. Sie liefert dabei Ergebnisse, welche die tatsächliche Duftstoffzusammensetzung besser widerspiegeln als herkömmliche Extraktionsverfahren. KAS Obendrein habe man mit der DHS noch schwer flüchtige Verbindungen (SVOC) bestimmen können, die traditionellen Extraktionsverfahren und -techniken in der Regel durch die Lappen gehen. Dr. Oliver Lerch: Durchgängig zeigte sich die DHS-GC/MS- Analyse von Duftstoffen aus Konsumgütern als effizientere Alternative zu traditionellen Verfahren. Das Experiment im Detail Zur Bestimmung der Duftstoffe verwendet wurde folgende Gerätekombination: GC 7890, MSD 5975 von Agilent Technologies in Verbindung mit folgenden GERSTEL-Geräten und -Systemen: ThermalDesorptionUnit (TDU), KaltAufgabeSystem (KAS) und MultiPurposeSampler (MPS) mit DHS-Option. Das GERSTEL-DynamicHeadspace- System (DHS) ist ein Modul des MultiPurposeSamplers, das den dynamischen Transport der Analyten aus dem Dampfraum (Headspace) sowie ihre Anreicherung auf einem entsprechenden Adsorbens vornimmt. Hierzu werden im vorliegenden Fall wenige Mikroliter eines methanolischen Extrakts der Probe in ein Headspace-Vial pipettiert und auf 80 C erhitzt. Aufgrund der Temperatureinwirkung gehen die Leicht- und Schwerflüchter in den Dampfraum über, und nichtverdampfbare Matrixbestandteile bleiben im Vial zurück. Bei dieser Verfahrensweise, die als Totalverdampfung, neudeutsch: Full Eva- Probe Totalverdampfung Optionale Trocknung, Entfernung des Lösungsmittels Desorption in der TDU, Refokussierung im KAS Schematische Darstellung des DHS-Prozesses. GERSTEL Aktuell April

12 poration Technique (FET), bezeichnet wird, muss keine Rücksicht auf die Einstellung eines Gleichgewichts der Analyten zwischen Dampfraum und Probe genommen werden. Und wir finden, was wir finden sollen, sagt Andreas Hoffmann. Lenken wir einmal den Blick auf die weiteren Details der DHS-GC/MS-Analyse: Die Analyten werden vollständig verdampft und vermittels eines kontinuierlichen Gasstroms durch einen mit einem geeigneten Adsorbensmaterial gefüllten Glasliner gespült und angereichert. Das Adsorbensröhrchen wird anschließend in die Thermal- DesorptionUnit (TDU) überführt und die angereicherten Analyten werden thermisch desorbiert. Nachdem sie im KaltAufgabe- Wiederfindung von Duftstoffverbindungen aus unterschiedlichen Matrices. Vergleich der Wiederfindung von Duftstoffverbindungen mit verschiedenen Extraktionsmethoden. System (KAS) cryofokussiert und temperaturprogrammiert auf die GC-Säule überführt wurden, erfolgten die Trennung und die massenselektive Detektion. Insbesondere die Cryofokussierung im KAS, bestätigt Andreas Hoffmann, sorge für scharfe Peaks und steigere die Sensitivität des Verfahrens. Sämtliche Arbeitsschritte lassen sich dank der Automatisierung sehr effizient gestalten. Darüber hinaus, freut sich der Wissenschaftler, profitiert der Anwender, dauert die DHS-Analyse doch nur einen Bruchteil der Zeit, die zum Beispiel die Likens-Nickerson-Extraktion in Anspruch nimmt. Nr. Verbindung Duschgel [%] Stück Seife [%] Kerzenwachs [%] Deospray [%] Haarfarbe [%] 1 Ethylbutyrat 80 n. n. n. n. 51 n. n. 2 Limonen Hexylacetat 90 n. n n. n. 4 Allylcaproat 101 n. n n. n. 5 Dihydromyrcenol Linalool Agrumex α -Terpineol Styrallylacetat n. n. 10 Benzylacetat n. n. 11 Florol Dihydrojasmon DMBC-Butyrat ß-Ionon cis-jasmon n. n. 16 Clonal n. n. 17 Lilial Spur 18 Bacdanol n. n Hydroxycitronellol Aldehyd C n. n. 21 Hedion Galaxolid 50 IPM Hexylcinnamaldehyd Helional 37. n. n n. n. 25 Cumarin n. n. 26 Ethylvanillin n. n Moschus T n. n. 28 Frambinon n. n. 12 Nr. Verbindung Likens-N. Likens-N. DHS Hexan Frigen [%] [%] [%] 1 Ethylbutyrat Limonen Hexylacetat Allylcaproat Dihydromyrcenol Linalool Agrumex α-terpineol Styrallylacetat Benzylacetat Florol Dihydrojasmon DMBC-Butyrat ß-Ionon cis-jasmon keine Angaben 17 Lilial Bacdanol Hydroxycitronellol n. n. n. n Aldehyd C Hedion Galaxolid 50 IPM Hexylcinnamaldehyd Helional Cumarin Ethylvanillin Spur Moschus T Frambinon n. n. n. n. 49 Referenz GERSTEL-AppNote Fragrance Profiling of Consumer Products using a Fully Automated Dynamic Heaspace System. ( Weitere Informationen Andreas Hoffmann, Dr. Oliver Lerch, GERSTEL GmbH & Co. KG, Eberhard-Gerstel-Platz 1, D Mülheim an der Ruhr. Volker Hudewenz, Drom Fragrances International GmbH & Co. KG, Oberdiller Straße 18, D Baierbrunn 12 GERSTEL Aktuell April 2012

13 Ungebrochen steigende Kundennachfrage: GERSTEL K.K. expandiert am Standort Tokio Kundenorientierte Lösungen mit dem gewissen Plus Die große Nachfrage im Land nach GERSTEL-Lösungen hat die japanische Tochter des Unternehmens, GERSTEL K.K., bewogen, am Standort Tokio neue, größere Büro- und Laborräume zu beziehen. Damit hat das weltweite Wachstum der Unternehmensgruppe nun auch den Fernen Osten erreicht. Die GERSTEL K.K. verfügt nun nach dem Umzug über deutlich mehr Platz, eine bessere Ausstattung sowie einen optimalen, zentralen Standort in der Hauptstadt des Landes, um die Kunden und Partner des Unternehmens in allen Belangen bestmöglich zu unterstützen applikativ wie in puncto kundenorientierter Lösungen für die GC/MS und LC/MS. 2004, sechs Jahre nachdem Dr. Fred Schwarzer für GERSTEL Deutschland nach Tokio ging, um den dortigen Geschäftspartner Yokogawa Analytical Systems Inc. bei der Erschließung des japanischen Marktes zu unterstützen, wurde die GERSTEL K.K. gegründet. Dr. Schwarzer kehrte wenig später nach Deutschland zurück, um als Leiter der Software-Entwicklung eine Schlüs- Neu und geräumiger: der neue Firmensitz der GERSTEL K.K. an zentraler Stelle in Tokio, Japan. Das Team der GERSTEL K.K. um Chef Hirooki Kanda (sitzend, 2. v. links) selposition im Unternehmen zu besetzen. Geschäftsführer der GERSTEL K.K. ist seit damals Hirooki Kanda; er und sein Team haben die GERSTEL K.K. nicht nur in Japan, sondern über die Landesgrenzen hinaus bekannt gemacht. Der Name GERSTEL gilt auch in der japanischen Laborbranche als Markenzeichen für eine intelligente, leistungsstarke automatisierte Probenvorbereitung und Probenaufgabe in der GC/MS und LC/MS. Mit dem Fokus auf kundenorientierte Lösungen hat die GERSTEL K.K. seit ihrer Gründung ein beständiges, solides Wachstum gezeigt. Unter ihren japanischen Kunden befinden sich zahlreiche namhafte Global Player aus den Bereichen Automobilherstellung, Halbleitertechnik, Aroma- und Duftstoffproduktion, Lebensmittel- und Getränkeherstellung sowie pharmazeutische Unternehmen und Wasserversorger. Applikativ betreut und untertsützt werden sie von einem erstklassigen, international erfahrenen Team unter der Leitung von Dr. Nobuo Ochiai. GLOBAL ANALYTICAL SOLUTIONS GERSTEL und Agilent: Partner seit mehr als 25 Jahren Am 30. November 2011 kamen das GERSTEL-Management und das europäische Management von Agilent Technologies zusammen, um gemeinsam die inzwischen mehr als 25 Jahre währende Kooperation in puncto kundenorientierter Lösungen für die GC/MS und LC/MS zu feiern. GERSTEL ist der weltweit größte Partner von Agilent Technologies im Bereich der Gas- und Flüssigchromatographie. nung der langjährigen Verbundenheit, stellvertretend für die Geschäftsführung Eberhard G. Gerstel eine Auszeichnung, die sich einreiht in die Liste von Agilent Technologies verliehener Preise für Höchstleistungen. Das Unternehmen hat GERSTEL bereits vor Jahren als Premier Solution Partner, Platin Level, ausgezeichnet; GERSTEL ist der einzige Agilent- Solution-Partner weltweit, der diesen Titel trägt. Mitte der Achtzigerjahre erkannten beide Unternehmen ihr gemeinsames Synergiepotenzial und Fred Strohmeier Eberhard G. Gerstel Danilo Cazzola An der Feierlichkeit in der deutschen Niederlassung von Agilent Technologies in Waldbronn nahmen die GERSTEL-Geschäftsführung, namentlich Eberhard G. Gerstel, Holger Gerstel und Ralf Bremer, sowie Repräsentanten aus den Bereichen Verkauf, Service und Marketing teil. Empfangen und beglückwünscht wurde die Delegation u. a. von Danilo Cazzola, Vizepräsident EMEA Verkauf, Marketing und Service, Maurizio Rosati, leitender Direktor für Verkauf EMEA, und Fred Strohmeier, Vizepräsident und Geschäftsführer der Agilent Deutschland GmbH. In ihren Ansprachen hoben sie zahlreiche Höhepunkte der seit nun 25 Jahren währenden engen und intensiven Kooperation hervor. Den Erfolg, den beide Unternehmen in ihrer Zusammenarbeit erzielt haben, spiegelt u.a. das Resultat einer Befragung wider, in dem von einer hohen Zufriedenheit gemeinsamer Kunden die Rede ist. Danilo Cazzola überreichte, in Anerkendie Möglichkeit, durch eine engere Kooperation mehr für ihre Kunden zu erreichen. Heute sind GERSTEL- Geräte und -Systeme für die Probenvorbereitung und Probenaufgabe oftmals integraler Bestandteil der GC/MS- und LC/MS- Systeme von Agilent Technologies; die Softwaresteuerung beider Welten, komfortabel vernetzt, wird als Gesamtlösung von GERSTEL unterstützt. Beide Unternehmen erkannten den hohen Nutzwert einer Zusammenarbeit und stellten diese vor 25 Jahren auf eine vertragliches Fundament. Seit damals wurde vieles erreicht, und noch manches ist möglich. Beide Seiten pflichten bei, dass die bestehende Partnerschaft erst der Anfang einer langen Erfolgsgeschichte sei. GERSTEL Aktuell April

14 Duftstoff-Profiling II Weichspüler im Schleudergang Effizient und sicher bestimmen, was Wäsche weiß, weich und wohlriechend macht: Zur Bestimmung von Duftstoffen in Reinigungs- und Waschmitteln kommt die GC/MS in Verbindungen mit der konventionellen Flüssig-flüssig- Extraktion (LLE) zum Einsatz. Wissenschaftler aus der Forschungsabteilung des Duftstoffherstellers Firmenich haben auf der Suche nach einer effizienten Alternative die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) als Extraktionsmethode getestet mit überzeugenden Resultaten. Weichspüler sind für den Waschvorgang eher unwichtig, bieten aber eine Vielzahl positiver Effekte, die Mann und Frau gleichermaßen spätestens am Bügelbrett zu schätzen wissen. Obendrein verleihen Weichspüler der Wäsche einen unverwechselbaren Duft, den der Verbraucher als seine Marke zu identifizieren weiß und der die Bindung des Kunden zum Produkt nachhaltig beeinflusst. Düfte sind bekanntermaßen nicht allein die Wirkung einzelner flüchtiger chemischer Verbindungen, sondern in der Regel das Resultat des Zusammenspiels vieler verschiedener Duftstoff- bzw. Parfümkomponenten, die erst in der Gesamtheit einen markanten olfaktorischen Eindruck hinterlassen. Aufgabe der Qualitätssicherung ist es u. a., den Geruchseindruck von Charge zu Charge sicherzustellen. Wie effizient das gelingt, hängt entscheidend von der Probenvorbereitung und dem verwendeten Extraktionsverfahren ab. Um parfümierende, sprich: flüchtige organische Verbindungen aus Reinigungsmitteln wie Seifen, Waschmitteln oder Flüssigweichspülern zu isolieren, kommt immer noch die konventionelle Flüssig-flüssig-Extraktion (Liquid Liquid Extraction, LLE) zum Einsatz. Ihr Funktionsprinzip basiert auf der unterschiedlichen Löslichkeit von Analyten in zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten, wobei es sich in der Regel auf der einen Seite um eine hydrophile, also wässrige Phase handelt und auf der anderen Seite um ein hydrophobes, organisches Lösungsmittel. Eben hier offenbart sich der Nachteil der LLE, bringt es Khim Hui, Wissenschaftler bei Firmenich Asia Private Ltd. in Singapur, auf den Punkt: Die LLE erfasst ressan- zwar selektiv die inte- ten Analyten auch aus kom- ple- xen Matrices, allerdings erweist sich diese Form der Probenvorbereitung als sehr zeitund arbeitsintensiv. Die Phasentrennung ist oft ein Problem bei tensidhaltigen Proben. Darüber hinaus sei der Lösungsmittelverbrauch enorm, was sich nachteilig auf die Kosten der Analyse auswirke, vom Aufwand einer fachgerechten Entsorgung der Lösungsmittelreste ganz zu schweigen. Mit dem Ziel, hier Abhilfe zu schaffen, machten sich Khim Hui und die wissenschaftliche Mitarbeiterin Diana Koh auf die Suche nach einer attraktiven alternativen Extraktionstechnik, die idealerweise nur wenig oder gar kein Lösungsmittel erfordert, die Duftstoffkomponenten sensitiv auch in Spuren aus komplexen Matrices zu isolieren in der Lage ist und die darüber hinaus allenvalidierungsansprüchen genügt. Die Wissenschaftler aus Singapur stießen nach ausführlicher Recherche auf die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE), ein vergleichsweises jun- Text: Guido Deußing 14 GERSTEL Aktuell April 2012

15 ges Extraktionsverfahren, das sich bereits bei der Analyse einer Vielzahl organischer Verbindungen aus den unterschiedlichsten Matrices bewährt hat. Das Bestechende an der SBSE sei nicht alleine die Tatsache, dass diese Probenvorbereitung ohne bzw. nur mit einem Minimum organischen Lösungsmittels auskomme. Khim Hui: Die SBSE ist überraschend einfach zu handhaben und größtenteils automatisierbar, was die Analytik sehr effizient macht. Die SBSE erfolgt unter Einsatz eines speziellen Rührfischs (Twister), der im vorliegenden Fall mit Polydimethylsiloxan (PDMS) als Extraktionsmedium ummantelt ist, dessen Menge die vergleichbarer Phasen, etwa der Solid Phase Micro Extraction (SPME), aufgrund der Größe um ein Vielfaches überragt; diese Tatsache erklärt letztlich die sehr hohe Ausbeute beim Nachweis von Spurenanalyten. Der Twister wird einfach in die Probe gegeben, die er wirbelnd durchmischt, um zeitgleich die Analyten anzureichern. Nach einer von Probenart zu Probenart unterschiedlichen Zeit wird der Twister entnommen, trocken getupft und in einen Glasliner überführt. Anschließend erfolgt die automatisierte thermische Desorption der Analyten vom Twister in der ThermalDesorptionUnit (GERSTEL- TDU) sowie deren Überführung und Cryofokussierung im GC-Injektor (GERSTEL- KaltAufgabeSystem, KAS) und die Analyse im GC/MS-System (Agilent 6890/5973N). Am Rande bemerkt: Für das Funktionsprinzip der SBSE ist der Verteilungskoeffizient zwischen PDMS und Wasser von Bedeutung. Das mit PDMS beschichtete Rührstäbchen durchmischt die wässrige Probe, wobei die Extraktion beziehungsweise Sorption der weniger polaren Inhaltsstoffe in den PDMS- Mantel erfolgt. Für viele Substanzen ist der Logarithmus ihres PDMS-Wasser-Verteilungskoeffizienten annähernd äquivalent dem Logarithmus ihres Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten (Log K OW ). K OW ist ein physiko-chemischer Parameter, der verwendet wird, die hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften einer Chemikalie zu beschreiben. [2] Ein großer Log K OW steht für hohe Hydrophobizität, was bedeutet, dass die Substanz sehr gut im PDMS sorbiert und sich mit entsprechend hoher Wiederfindung mit dem Twister extrahieren lässt. Aus der Theorie in die Praxis Um das SBSE-Verfahren zu testen und für die Bestimmung von Parfüm- und Duftstoffen im eigenen Unternehmen zu etablieren, analysierten die Wissenschaftler Weichspülerproben (je 30 mg), die sie mit gängigen Duftstoffen dotierten. Dabei handelte es sich um folgende Analyten: 1,8-Cineol (RM 1), Zestover (RM 2), Kampher (RM 3), Verdox (RM 4), Decal (RM 5), Lilial (RM 6), Amylzimtaldehyd (RM 7), Hexylsalicylat (RM 8), Hexylzimtaldehyd (RM 9) sowie Galaxolid 70 MIP (RM 10). Das Twister-Rührstäbchen wurde zuvor mit internem Standard (IS) beladen, indem man den Twister in 100 μl der IS-Lösung (150 mg/l 1,4-Dibrombenzol in Acetonitril) mit dazugegebenen 20 ml deionisiertem (DI) Wasser eine Stunde lang rühren ließ. Anschließend wurden 20 ml DI-Wasser zu den dotierten Weichspülerproben hinzugegeben und mit dem Twister extrahiert. Die Kinetik der Extraktion hängt von der Migrationsrate der Analyten ins PDMS des Twister ab; sie wird unter anderem durch die Diffusionsparameter, die Rührbedingungen und das Probenvolumen beeinflusst. Diana Koh Guat Fen: Im Prinzip ist die Peakfläche bis zur Einstellung eines dynamischen Gleichgewichts umso größer, je länger die Extraktionszeit ist. Im Fall ihrer Studie habe sich eine Extraktionsdauer von einer Stunde bei einer Extraktionsgeschwindigkeit von 800 Umdrehungen pro Minute (UpM) bei Zimmertemperatur als optimaler Mittelweg herausgestellt. Um statistisch überprüfbare Daten zu gewinnen, führte Diana Koh die Messungen an fünf verschiedenen Tagen durch, wobei sich eine durchweg gute Wiederholbarkeit der Messung mit relativen Standardabweichungen von maximal 16 Prozent zeigte. Vergleich von SBSE und LLE Aus den an fünf Tagen durchgeführten insgesamt 50 Messungen, zehn Versuche pro Methodenparameter TDU: KAS : Desorptionsmodus: splitlos mit 80 ml/min; 50 C; 80 C/min; 150 C (1 min) Liner gefüllt mit Tenax TA; Solvent-vent-Modus; 10 C; 12 C/min; 280 C (10 min) Agilent GC/MS 6890/5973N GC-Ofen: 50 C (3 min); 3 C/min; 260 C 20 C/min; 300 C (5 min) Säule: HP-5MS, 30 m x 0,25 mm x 0,25 μm Trägergas: Helium, konstanter Fluss 1,2 ml/min MSD: Massenbereich: Quadrupol: 150 C, Quelle: 230 C Tag, berechnete Diana Koh die relative Standardabweichung, die bei unter 12,5 Prozent lag. Die Linearität wurde letztlich mittels einer Dreipunktkalibrierung überprüft und erbrachte eine gute lineare Regression für alle eingesetzten Duftstoffe, durchgängig mit R 2 -Werten von über 0,996, schildern die Wissenschaftler. Wie aber schnitt die SBSE gegenüber der im Unternehmen validierten und umfangreich in der Praxis getesteten LLE ab? Khim Hui: Zum Vergleich beider Methoden wurden Referenzproben mit verschiedenen Konzentrationen (0,30 %, 0,50 % und 0,75 %) vorbereitet. Dabei zeigte sich, dass die mittels SBSE nachgewiesene Konzentration ziemlich nah an dem Resultat lag, das wir auf kon- Komponente Mittelwert STDEV % RSD Eucalyptol 0, , ,3 Zestover 0, , ,6 Kampher 0, , ,6 Verdox 0, , ,6 Decal 0, , ,3 Lilial 0, , ,6 Amylzimtsäurealdehyd 0, , ,1 Hexylsalicylat 0, , ,2 Hexylzimtsäurealdehyd 0, , ,2 Galaxolid 70 MIP 0, , ,4 Tabelle 2: Berechnete % RSD des Mittelwerts von 50 Messungen. Wiederholbarkeit Tag 1 Tag 2 Tag 3 Tag 4 Tag 5 Komponenten Mittelwert STDEV RSD % Mittelwert STDEV RSD % Mittelwert STDEV RSD % Mittelwert STDEV RSD % Mittelwert STDEV RSD % Eucalyptol 0, , ,0 0, , ,2 0, , ,0 0, , ,2 0, , ,0 Zestover 0, , ,7 0, , ,1 0, , ,1 0, , ,1 0, , ,1 Kampher 0, , ,7 0, , ,7 0, , ,7 0, , ,9 0, , ,9 Verdox 0, , ,0 0, , ,4 0, , ,3 0, , ,9 0, , ,8 Decal 0, , ,8 0, , ,0 0, , ,5 0, , ,3 0, , ,0 Lilial 0, , ,5 0, , ,8 0, , ,6 0, , ,8 0, , ,7 Amylzimtsäurealdehyd 0, , ,9 0, , ,2 0, , ,1 0, , ,3 0, , ,6 Hexylsalicylat 0, , ,4 0, , ,7 0, , ,4 0, , ,7 0, , ,9 Hexylzimtsäurealdehyd 0, , ,3 0, , ,9 0, , ,4 0, , ,8 0, , ,1 Galaxolid 70 MIP 0, , ,6 0, , ,2 0, , ,4 0, , ,7 0, , ,5 Tabelle 1: % RSDs, berechnet auf Basis der Extraktion zehn gelisteter Probenkomponenten. GERSTEL Aktuell April

16 Response Ratio EUCALYPTOL RM 1 Response Ratio ZESTOVER RM 2 Response Ratio VERDOX RM 4 Response Ratio RM e e e-002 y=5.409e -002 R 2 = e-003 y=6.715e -002 R 2 = y=6.097e -001 R 2 = e-002 y=2.176e -001 R 2 = Concentration Ratio Concentration Ratio Concentration Ratio Concentration Ratio Response Ratio RM 6 Response Ratio RM 7 Response Ratio RM 9 Response Ratio RM y=7.397e -001 R 2 = y=2.111e -001 R 2 = y=7.646e -002 R 2 = y=8.549e -002 R 2 = Concentration Ratio Concentration Ratio Concentration Ratio Concentration Ratio Twister-Kalibrationsgerade jeder Komponente. Mittels SBSE überwachte Parfümrohstoffe in Weichspüler: Vergleich der Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE) mit der Stir Bar Sorptive Extraction (SBE) bei gleicher Dosierung (Anwendung der Verkapselungstechnologie). ventionelle Weise mit der LLE erzielt hatten. Darüber hinaus habe der Methodenvergleich eine deutlich größere Sensitivität der SBSE gegenüber der LLE offenkundig gemacht. Zusammenfassend lässt sich feststellen, bringt es Khim Hui auf den Punkt, die SBSE hat als schnelle, empfindliche und höchst reproduzierbare Alternative zu gängigen Probenvorbereitungsmethoden wie LLE bei der Analyse von Duftstoffen in Weichspülern überzeugt. Daneben ermögliche die SBSE die Nutzung relativ geringer Probenmengen und beeindruckte durch ihre höhere Sensitivität bei der quantitativen Analyse. Nicht zuletzt lasse sich der bisherige Verbrauch an organischen Lösungsmitteln dank SBSE drastisch senken. Ein durch und durch positives Resultat, freut sich der Wissenschaftler. Chromatogramm der Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE): Beobachtbar, zeigen sich keine bzw. nur geringe Signale für die überwachten Komponenten (10 RMs). Literatur [1] C. Franc, F. David, G. de Revel. J. Chromatogr. A 1216 (2009) [2] M. W. Maylan, P. H. Howard; J. Pharm. Sci. 84 (1995) Weitere Informationen Diana Koh Guat Fen, Khim Hui Ng, Firmenich Asia Private Limited, 10 Tuas West Road, Singapore Chromatogramm einer Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE): Die Sensitivität ist größer, was die Bestimmung eines Verlusts an Rohmaterial aus verkapselten Duftstoffen im Spurenbereich erlaubt. 16 GERSTEL Aktuell April 2012

17 Genotoxische Verunreinigungen Besser vorbeugen als nachsorgen Bei der Herstellung pharmakologisch wirksamer Substanzen können unter ungünstigen Bedingungen alkylierende Sulfonate entstehen, die das Erbgut schädigen und Krebs hervorrufen können. Gemäß FDA und Europäischem Arzneibuch sind potenziell belastete Arzneimittel auf Kontaminationen zu untersuchen. Die Gaschromatographie erweist sich dafür als Trenntechnik der Wahl. Wie die beiden in diesem Beitrag zusammengefassten Anwendungen aus den USA und Europa zeigen, bietet das Prozedere der Probenvorbereitung gute Ansätze, die Methode zu optimieren und die Analyse den individuellen Anforderungen anzupassen. In Gegenwart niedermolekularer Alkohole können unter ungünstigen Bedingungen aus Sulfonsäuren Alkylsulfonate entstehen, etwa Methylmethansulfonat (MMS) in methanolischer Lösung, Ethylmethansulfonat (EMS) unter Einfluss von Ethanol, Isopropylmethansulfonat (IPMS) in Anwesenheit von Isopropanol. Die auch als Mesylate bezeichneten Verbindungen sind selten erwünscht, besitzen sie doch allesamt eine mehr oder weniger ausgeprägte genotoxische Wirkung, das heißt MMS, EMS und IPMS greifen die DNS an, können Zellmutationen hervorrufen und Krebserkrankungen auslösen, paradoxerweise infolge der Einnahme gesundheitsfördernder Präparate. Sulfonsäuren werden häufig für die Salzbildung während der Synthese und Produktion der aktiven pharmazeutischen Inhaltsstoffe (API) eingesetzt. Die Pharmaindustrie hat große Anstrengungen unternommen, die Entstehung von Alkylsulfonaten zu begreifen und ihr Aufkommen in Medikamenten zu minimieren. Ungeachtet dessen bleibt je nach Herstellungsprozess das Restrisiko einer Kontamination, dem man allerdings mit analytischen Mitteln zu begegnen weiß und so den Schutz des Verbrauchers gewährleistet. Der Gesetzgeber reagierte folgerichtig: Im Jahr 2006 wurde von der Europäischen Arzneibuch-Kommission eine Guideline on the Limits of Genotoxic Impurities beschlossen, wonach Arzneimittel auf eine Belastung mit genotoxischen Verunreinigungen zu untersuchen sind. Von der European Medicines Agency (EMA) wurde in diesem Zuge ein offizieller Grenzwert festgelegt (TTC = threshold of toxicological concern), der die Aufnahme genotoxischer Verunreinigungen auf maximal 1,5 µg pro Person und Tag beschränkt. [1] Alkylsulfonate im Fokus Für die Bestimmung genannter Alkylsulfonate wurden in der Vergangenheit verschiedene Methoden entwickelt; wie der Blick in die Fachliteratur offenkundig macht, basieren die heute wichtigsten auf der Gaschromatographie in Verbindung mit der massenselektiven Detektion. Auf die GC/MS-Methode zum Nachweis u. a. von Ethylmethansulfonat (EMS) aus der Medikamentenmatrix setzen auch die Experten unterschiedlicher international namhafter Pharmafirmen wie Astra- Zeneca, Pfizer, GlaxoSmithKline und Roche Pharma AG. In einem unternehmens- bzw. konzernübergreifenden Projekt in Zusammenarbeit mit dem Research Institute for Chromatography (RIC) unternahmen sie den Versuch, Mechanismen und Kinetik der Bildung von Sulfonsäureestern in der Wirkstoffmatrix besser zu verstehen. Ihren Fokus legten sie zu Anfang der Experimente auf die Reaktion von Methansulfonsäure und Ethanol zu Ethylmethansulfonat (EMS). Im Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis [2] schildern sie u. a. das GERSTEL Aktuell April

18 In Gegenwart niedermolekularer Alkohole können unter ungünstigen Bedingungen aus Sulfonsäuren Alkylsulfonate entstehen (obere Reaktionsgleichung). Die untere Reaktionsgleichung demonstriert den Prozess der Umsetzung von EMS mit PFTP. Ergebnis der MPS-HS-GC/MS: Das durch die Umsetzung von EMS mit PFTP entstandene Pentafluorphenylethylsulfid (Et-TPFB) eluierte bei 9 min, der deuterierte Standard (Et-TPFB-d5) kurz zuvor. Manko bisher gängiger GC/MS-Methoden. Diese besäßen zwar eine hohe Sensitivität im ppm-bereich (µg/g), litten aber darunter, dass etwa eine unmittelbare Injektion der Medikamentenmatrix zu einer Kontamination des GC-Inlets oder auch zu einer Stoffzersetzung führe. Obendrein sei beobachtet worden, dass sich im beheizten GC-Inlet durch thermische Zersetzung oder unter Einfluss des verwendeten Lösungsmittels Sulfonsäureester bilden könnten, deren Gegenwart die Richtigkeit des resultierenden Messergebnisses infrage stellt. Als zuträglich für die Stabilität der Substanzen und deren Nachweis im unteren ppm-bereich hingegen erwies sich die In-situ-Derivatisierung, gefolgt von der tischen Headspace, dank der eine Konta- stamination des GC/MS-Systems verhindert wird. Damit war die Richtung für die tere Arbeit wei- vorgegeben. GC/MS mit Derivatisierung und automatisierter Headspace-Technik Für ihre Messung verwendeten die Wissenschaftler eine Gerätekombination, bestehend aus einem Agilent GC 6890 und Agilent MSD Sämtliche Schritte, von der Dosierung des nen Standards (deuterierter Alkohol) über inter- die Zugabe des Derivatisierungsreagenz genz (6,4 mg/l Pentafluorthiophenol [PFTP] P] und 20 mg/ml Natriumhydroxid in Wasser) bis zur statischen Headspace-Extraktion und benaufgabe, erfolgten vollständig automatisiert mit dem GERSTEL-MultiPurpose- Sampler (Dual-Rail-MPS), der aufgrund seiner Bauweise zwei unterschiedliche he Sprit- -Prozen handhaben kann für die Dosierung von Flüssigkeiten wie auch für die Aufgabe förmiger Headspace-Proben. Die Äquilibrierung der statischen Headspace-Extraktion gas- erfolgte im Agitator bei 105 C für eine Dauer von 15 min, wobei die Probe mit einer Drehzahl von 600 pro Minute geschüttelt wurde. Die Aufgabe von 1 ml Headspace geschah mit einer gasdichten Spritze im Splitmodus 1:10 bei einer Temperatur des Injektors von 250 C. Für die Trennung der Analyten wurde eine DB-VRX-Säule (20 m x 0,18 mm ID x 1 µm df ) von Agilent Technologies verwendet. Beim Trägergas handelte es sich um Helium, das mit 0,8 ml/min durch die Säule strömte. Der GC-Ofen wurde von 60 C (1 min) mit 10 C/min auf 130 C aufgeheizt und von diesem Punkt aus mit 30 C/min auf die Endtemperatur von 250 C. Die massenselektive Erfassung erfolgte im SIM-Modus. Mit dem Dual-Head-GERSTEL-MPS lässt sich die Dosierung von Flüssigkeiten sowie die Aufgabe gasförmiger Headspace-Proben komfortabel und sicher automatisieren. Das Resultat der MPS-HS-GC/MS: Das durch die Umsetzung von EMS mit PFTP gebildete Pentafluorphenylethylsulfid (Et-TPFB) eluierte bei 9 min, der deuterierte Standard (Et-TPFB-d5) kurz zuvor. Beide Signale ließen sich mittels der extrahierten Ionenchromatogramme bei m/z 228 bzw. 233 quantifizieren. In ihrem Beitrag schlussfolgern die Wissenschaftler, dass sie mit der von ihnen verwendeten Methode und dem eingesetzten GC/MS-System überaus zufriedenstellende Resultate erzielt haben, sprich: eine exzellente Linearität (R 2 = 0,999) und Wiederholbarkeit sowie eine Robustheit, die kinetische Studien hinsichtlich der Bildung von Text: Guido Deußing 18 GERSTEL Aktuell April 2012

19 Fotos Seite 19: AstraZeneca Herstellung von Arzneimitteln bei AstraZeneca Qualitätssicherung bei AstraZeneca Verpackung von Arzneimitteln bei AstraZeneca Sulfonaten aus Sulfonsäuren erlaubt. Die Nachweisgrenze (Limit of detection, LOD) von EMS lag bei < 0,5 µg/l, die relative Standardabweichung (RSD) bei 3,5 %. Autosampler für die leichte Handhabung unterschiedlicher Volumina Von ähnlich erfreulichen Resultaten berichten Johanna Ubben, Amy Birch und Fenghe Qiu von der Boehringer Ingelheim Pharmaceuticals, Inc. in Ridgefield, Connecticut/ USA [3]. Ebenso wie ihre europäischen Kollegen setzten die US-Experten beim Nachweis von Methylmethansulfonat (MMS) auf die GC/MS, allerdings bei der Probenvorbereitung nicht auf die statische Headspace-Technik, sondern auf die Flüssig-flüssig-Extraktion, wobei sie die Dual-Head- Variante des GERSTEL-MPS einsetzten, und zwar unter Verwendung von zwei Spritzen: zur Handhabung großer Flüssigkeitsmengen (250 µl) für die Dosierung der Reagenzien und für die Probenaufgabe von Mikrolitermengen ins GC/MS-System (10 µl). Das grundlegende Ziel der Wissenschaftler war es, die relative Reaktivität von Methansulfonsäure (MSA) und Natriummethansulfonat (MSA-Na) in methanolischer Umgebung auf die Bildung von MMS zu untersuchen. Hierzu kann man sich der Flüssig-flüssig-Extraktion (FFE) bedienen; manuell ein überaus arbeits- und zeitintensives Verfahren, das obendrein nur einen geringen Probendurchsatz erlaubt. Dieser Sachverhalt war Johanna Ubben und ihren Kollegen offenbar bewusst, denn es bestand der Plan, die bislang praktizierte manuelle FFE quasi eins zu eins auf den MPS-Laborroboter zu übertragen und damit die Effizienz der Probenvorbereitung nachhaltig zu steigern. Besonders bestach der Aspekt, dass sich die Proben mit dem MPS rühren lassen, was die automatisierte Durchführung von In-situ-Extraktionen erlaube. Der MPS füllte 100 µl der Probe in ein Röhrchen mit 500 µl deionisiertem Wasser und 500 µl Methylenchlorid. Es folgte die Extraktion bei 600 Umdrehungen pro Minute für die Dauer von einer Minute. Für die Phasentrennung wurden 20 Minuten veranschlagt; durch stündliche Injektion ins GC/MS-System wurde die MMS-Bildung verfolgt. Ihre Analyse führten die Wissenschaftler auf einem GC 7890A in Kombination mit einem MSD 5975C, beide von Agilent Technologies, durch. Die Trennung erfolgte auf einer Kapillarsäule von Restek (Rtx- VRX, 30 m x 0,25 mm, 1,4 µm). Als Trägergas diente Helium mit einem konstanten Fluss von 1,0 ml/min. Der GC-Ofen wurde temperaturprogrammiert von 100 C (1 min) mit 10 C/min auf 160 C aufgeheizt. Die Injektion der Probe (1µL) erfolgte mit einem Splitverhältnis von 10:1, die massenselektive Detektion nach Elektronenstoßionisierung im SIM-Modus, wobei folgende Parameter berücksichtigt wurden: für Methylmethansulfonat (MMS) Retentionszeitraum 3,0-5,0 min, Target-Ion 80 (m/z), Qualifier-Ion 110 (m/z), Verweilzeit 100 ms; für Ethylmethansulfonat (EMS) Retentionszeitraum 5,0-7,0 min, Target-Ion 109 (m/z), Qualifier-Ion 79, Verweilzeit 100 ms. Ende gut, alles gut? So oder ähnlich darf wohl die Aussage von Johanna Ubben, Amy Birch und Fenghe Qiu von der Boehringer Ingelheim Pharmaceuticals Inc. in Ridgefield, Connecticut/USA gewertet werden. Die Wissenschaftler fanden nämlich heraus, dass sich mehr Methylmethansulfonat bildet, je weiter sich das Verhältnis von MSA/ MSA-Na in Richtung Methansulfonsäure verschob: Die MMS-Bildung beschleunigte sich in der Lösung mit 50 % oder mehr MSA, bringen es Ubben und Kollegen auf den Punkt. Erstes Ziel erreicht, auf zum nächsten: Darüber hinaus habe die Automatisierung der Methode auf dem MPS eine unkomplizierte stündliche Datenerfassung ermöglicht. Sie wurde validiert und habe sich als selektiv und linear erwiesen; die statistischen Daten für Wiederfindung und Wiederholbarkeit überzeugten, und die Lösung war über einen Zeitraum von 24 Stunden stabil. Während die manuelle Methode die Präsenz eines Anwenders erforderte, bot der MPS die Chance, Proben unbeobachtet auch über Nacht zu vermessen. Auf den Punkt gebracht, schreiben die Wissenschaftler, habe der MPS die Probenvorbereitung auf ein Viertel der bislang üblichen Zeit reduziert. Sie schließen ihre Arbeit mit einem Verweis auf die Möglichkeit der In-situ-Extraktion: Dieser neue Prozess macht nicht nur die Forschung effizienter, sondern reduziert auch die Variabilität der Resultate, was wiederum zu einer robusteren Analyse führt. Klingt, wie schon mal gehört, Literatur [1] Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit [2] K. Jacq, E. Delaney, A. Teasdale, S. Eyley, K. Tayler-Worth, A. Lipczynski, V. D. Reif, D. P. Elder, K. L. Facchine, S. Golec, R. Schult Oesterich, P. Sandra, F. David: Development and validation of an automated static headspace gas chromatography-mass spectrometry (SHS-GC-MS) method for monitoring the formation of ethyl methane sulfonate from ethanol and methane sulfonic acid. J. Pharm. Biomed. Anal. 48(5) (2008) [3] J. Ubben, A. Birch, F. Qui: Use of the GERSTEL Multi-Purpose Sampler (MPS) as a sample preparation tool to enhance the efficiency of mesylate formation studies. Posterpräsentation. GERSTEL Aktuell April

20 Pestizide Rückstandsanalytik vom Feinsten Pestizidrückstände in Lebensmitteln lassen sich sicher und sensitiv bestimmen. Zur GC/MS- bzw. LC/MS-Analyse gelangen zunehmend QuEChERS-Extrakte, die aufgrund ihrer hohen Matrixlast jedoch aufzureinigen sind. Die konventionelle manuelle Vorgehensweise ist mit zahlreichen zeit- und arbeitsintensiven Schritten verbunden. Die Automatisierung der Aufreinigung erweist sich als sinnvoll und möglich. Der chromatographische Nachweis von Pestizidrückständen in einer Reihe von Lebensmitteln [1], insbesondere in Obstund Gemüseproben, erfolgt zunehmend nach Extraktion der Analyten gemäß der QuE- ChERS-Methode. Sie empfiehlt sich sowohl dem Namen als auch der Laborpraxis nach als schnelle, einfache, preiswerte, effektive, robuste und sichere Art der Probenvorbereitung (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe). Allerdings sind die resultierenden Extrakte in der Regel immer noch stark matrixbehaftet, sodass sie vor der GC/MSbeziehungsweise LC/MS-Analyse mittels dispersiver SPE und Zentrifugieren aufzureinigen sind manuell ein sehr zeit- und arbeitsintensiver Prozess. Hierin liegt das wohl einzige Manko der revolutionären QuEChERS-Methode, das sich allerdings ausschalten lässt, wird die Aufbereitung des Extrakts automatisiert. Ziel der hier vorliegenden Arbeit war es, eine dispersive Festphasenextraktion ( d SPE) zur Reinigung der QuEChERS-Extrakte zu automatisieren, verbunden mit unmittelbar sich anschließender LC-MS/MS-Analyse [2] der gereinigten Extrakte. Material und Methoden Instrumentierung: Die Automatisierung der Probenvorbereitung erfolgte auf einer GERSTEL-MPS-PrepStation (XL Dual- Head-MultiPurposeSampler), ausgestattet mit einer Zentrifuge. Getrennt wurden die Analyten auf einem Agilent 1290 HPLC, detektiert vermittels eines Agilent G6460A Triple-Quadrupol-Massenspektrometers. Sensitivität und Selektivität des LC-MS/ MS-Systems ermöglichen eine Realisierung der von Kontrollbehörden geforderten niedrigen Nachweisgrenzen. Die Injektion der Proben erfolgt via Probenschleife (2 µl). Materialien: Untersucht wurden von der US Food and Drug Administration (FDA) zur Verfügung gestellte und mit Pestiziden angereicherte Hopfen- und Ginsengproben. Gleiches gilt für in Acetonitril angesetzte Stammlösungen unterschiedlicher Pestizide (siehe Tabelle auf Seite 22). Durch Verdünnung der Stammlösung mit mobiler Phase sowie reinem Hopfen- und Ginsengextrakt wurden Kalibrierungs- und Matrix-angepasste Standards mit Konzentrationen von: 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200; 500 und 1000 ng/ml hergestellt. Vorbehandlung des QuEChERS-Acetonitril-Extrakts: 1 ml Extrakt werden aus dem ersten Zentrifugationsschritt der QuEChERS-Methode in ein Vial pipettiert, das mit einem zur Aufreinigung fetthaltiger Proben geeigneten Sorptionsmaterial gefüllt ist. Anschließend wird das Gefäß an entsprechender Stelle in der GERSTEL- MPS-PrepStation positioniert. Die Schritte der nachfolgenden automatisierten QuEChERS-Aufreinigung sind im nebenstehenden Schema dargestellt. GERSTEL-DualHead- MultiPurposeSampler (MPS XL), konfiguriert für automatisierte Aufreinigung und LC-MS/MS-Analyse von QuEChERS-Extrakten. 20 GERSTEL Aktuell April 2012

21 Schema (unten): Prep-Sequenz für die Durchführung eines automatisierten QuEChERS-LC-MS/ MS-Durchlaufs. Rechts: Screenshot des Probenvorbereitungsszenarios in der MAESTRO-Software. Probenvorbereitung Automatisierte QuEChERS-Aufreinigung. Schütteln der jeweiligen Probe für 1 Minute. Zentrifugieren bei 575 g für eine Dauer von 3 Minuten. Filtrieren von 500 μl des resultierenden Überstands durch einen 0,45 μm Filter. Mischen von 100 μl des resultierenden Filtrats mit 400 μl mobiler Phase A in einem sauberen 2-mL-Vial. Schütteln des Probenvials (30 Sekunden). Injektion von 2 μl in das LC-MS/MS-System. Die Vorbereitung aller Standards erfolgte mit der für die automatisierte QuEChERS- LC-MS/MS-Analyse konfigurierten GERSTEL-MPS-PrepStation: Transfer von 100 μl vorher extrahierter reiner Matrix oder 100 % Acetonitril in ein leeres 2-mL-Autosampler-Vial. Transfer von 250 μl der mobilen Phase A in das Vial. Transfer von 150 μl der jeweiligen Stammlösung in das Vial. Schütteln des Vials (30 Sekunden). Charakteristisches Chromatogramm für eine niedrig konzentrierte QC-Probe. Ergebnis und Diskussion Die Erfassungsparameter des Massenspektrometers und die jeweiligen Quantifier/ Qualifier-Ionenübergänge wurden mithilfe der Pestizid-Datenbank für die MassHunter-Software ausgewählt. Rund 200 Pestizide wurden mit der hier vorgestellten automatisierten MPS-PrepStation-LC-MS/MS- Methode untersucht (siehe Tabelle auf Seite 22) und erfolgreich in pflanzlichen Extrakten (Hopfen und Ginseng) bestimmt. Die Gesamtzeit, die per Probe für die Reinigung des QuEChERS-Extrakts benötigt wurde, betrug 15 Minuten und damit weniger als die Dauer des LC-MS/MS-Analyselaufs. Probenvorbereitung und Analyse ließen sich zeitlich verschachteln; der Probendurchsatz wurde maximiert und die Produktivität des Verfahrens signifikant gesteigert. Analysenbedingungen LC Mobile Phase: A 5 mm Ammoniumformiat in Wasser mit 0,01 % Ameisensäure B 0,01 % Ameisensäure in Acetonitril Gradient: 0,0 min 94 % A / 6 % B 0,3 min 94 % A / 6 % B 14 min 5 % A / 95 % B 17 min 5 % A / 95 % B Druck: 600 bar Flussrate: 500 μl/min Laufzeit: 17 min Equilibrierzeit: 2,5 min Säule: 2,1 mm x 100 mm, 1,8 μm, Zorbax Eclipse Plus C18 RRHT (Agilent) Ofen: 55 C Injektionsvolumen: 2 μl Analysenbedingungen MS Betriebsmodus: Elektrospray, positiver Modus (Jet Stream) Zeitfilter: 0,04 min Scan-Typ: Dynamischer MRM Delta EMV: 0 V Zykluszeit: 660 ms Gastemperatur: 225 C Gasfluss (N 2 ): 10 L/min Zerstäuberdruck: 25 psi Hüllgas (N 2 ): 350 C / 11 L/min Kapillarspannung: 4500 V Düsenspannung: 500 V GERSTEL Aktuell April

22 Charakteristisches Chromatogramm eines reinen Standards von 10 ppb. Charakteristisches Chromatogramm eines Hopfenmatrix-basierten Standards von 10 ppb. Charakteristisches Chromatogramm eines Ginsengmatrix-basierten Standards von 10 ppb. Übersicht der rund 200 Pestizide, die mit der automatisierten QuEChERS-LC-MS/MS-Methode bestimmt wurden. 3-Hydroxycarbofuran Acephat Acetamiprid Acibenzolar-S-methyl Alanycarb Aldicarb Aldicarbsulfon Aldicarbsulfoxid Aspon Avermectin B1a Avermectin B1b Azadirachtin Azoxystrobin Benalaxyl Bendiocarb Benfuracarb Benoxacor Benthiavalicarb Benzoximat Bifenazat Bifenthrin Bitertanol Boscalid Bromuconazol-1 Bromuconazole-2 Bupirimat Buprofezin Butafenacil Butocarboxym Butoxycarboxim Cadusafos Carbaryl Carbendazim Carbetamid Carbofuran Carboxin Carfentrazonethyl Chlordimeform Chlorfenvinphos-beta Chlorfluazuron Chlorotoluron Chloroxuron Clethodim Clofentezin Clothianidin Coumaphos Cumyluron Cyanazine Cyanophos Cyazofamid Cycluron Cymoxanil Cyproconazol Cyprodinil Cyromazin d10-diazinon d6-dichlorvos d6-dimethoat d6-diuron d6-linuron d6-malathion Daimuron Dazomet Deltamethrin Diazinon Dichlorvos Dicrotophos Diethofencarb Difenoconazol Diflubenzuron Dimethenamid Dimethoat Dimethomorph A Dimethomorph B Dimoxystrobin Diniconazol Dinotefuran Dioxacarb Disulfoton Dithiopyr Diuron Dodemorph 1 Dodemorph 2 E-Fenpyroximat Emamectin B1a Emamectin B1b Epoxiconazol Eprinomectin B1a EPTC Esprocarb Ethidimuron Ethiofencarb Ethion Ethiprol Ethirimol Ethofumesat Ethoprop Etobenzanid Etofenprox Etoxazol Famoxadon Fenamidon Fenarimol Fenazaquin Fenbuconazol Fenhexamid Fenoxanil Fenoxycarb Fenpropathrin Fenpropimorph Fenuron Flonicamid Flucarbazone Fludioxinil Flufenacet Flufenoxuron Flumetsulam Flumioxazin Fluometuron Fluquinconazol Flusilazol Fluthiacetmethyl Flutolanil n Flutriafol Forchlorfenuro Formetanat Fuberidazol Furalaxyl Furathiocarb Heptenophos Hexaconazol Hexaflumuron Hexythiazox Hydramethylnon Imazalil Imazapyr Imibenconazol Imidacloprid Indanofan Indoxacarb Ipconazol Iprovalicarb Isocarbamid Isofenfos Isopropalin Isoproturon Isoxaben Isoxaflutol Kresoximmethyl Lactofen Leptophos Linuron Lufenuron Mandipropamid Mefenazet Mepanipyrim Mepronil Metalaxyl Metconazol Methabenzthiazuron Methamidophos Methiocarb Methomyl Methoprotryn Methoxifenozid Metobromuron Metribuzin Mevinphos Mexacarbat Molinat Monocrotophos Monolinuron Moxidectin Myclobutanil Neburon Nitenpyram Norflurazon Novaluron Nuarimol Omethoat Oxadixyl Oxamyl Paclobutrazol Penconazol Pencycuron Phenmedipham Picoxystrobin Piperonylbutoxid Pirimicarb Prochloraz Promecarb Prometon Prometryn Propachlor Propamocarb Propargit Propazin Propham Propiconazol Propoxur Pymetrozin Pyracarbolid Pyraclostrobin Pyridaben Pyrimethanil Pyriproxyfen Quinoxyfen Rotenon Sebuthylazin Secbumeton Siduron Simazin Simetryn Spinosyn A Spinosyn D Spirodiclofen Spiromesifen Spiroxamin Sulfentrazon Tebuconazol Tebufenozid Tebufenpyrad Tebuthiuron Teflubenzuron Temephos Terbumeton Terbutryn Terbutylazin Tetraconazol Tetramethrin cis Thiabendazol Thiacloprid Thiametoxam Thiazopyr Thidiazuron Thiobencarb Thiofanox Thiophanatemethyl Triadimefon Triadimenol Trichlamide Trichlorfon Tricyclazol Trifloxystrobin Triflumizol Triflumuron Triticonazol Uniconazol Vamidothion Zoxamide Automatisierte Vorbereitung eines reinen Standards: Thiabendazol. Die Kalibriergeraden waren von mindestens 1 bis 200 ppb linear, wobei eine lineare 1/x-Regressionsmethode verwendet wurde. Autoren Fred Foster GERSTEL, Inc., 701 Digital Dr. Suite J, Linthicum, MD 21090, USA Paul Roberts Anatune, Ltd., Broadway House, St. Neots Road, Hardwick, Cambridge, CB23 7QJ, UK Peter Stone Agilent Technologies, 5301 Stevens Creek Blvd., Santa Clara, CA , USA Joan Stevens Agilent Technologies, 2850 Centerville Rd., Wilmington, DE 19808, USA Jon Wong, Kai Zhang US FDA, 5100 Paint Branch Parkway, HFS-3 36, College Park, MD 20740, USA Literatur [1] Fully Automated QuEChERS clean-up and LC/MS-QQQ analysis of pesticides in Fruits and Vegetables. Anatune Chromatography Technical Note, No. AS90, Paul H. Roberts, Anatune Ltd., [2] Determination of pesticide residues in foods by acetonitrile extraction and partitioning with magnesium sulfate: collaborative study. Lehotay, SJ., J. AOAC Int. 90 (2007) 485 Hinweis Weitere Informationen erhalten Sie im Internet unter: 22 GERSTEL Aktuell April 2012

23 Literatur Massenspektrometrie und Lebensmittelsicherheit ine sichere Versorgung mit reichhaltigen und gesunden Lebensmitteln ist für das Wohl des Menschen unerlässlich. E Laboratorien sind bemüht, sicherzustellen, dass kontaminierte Lebensmittel nicht auf den Tellern der Verbraucher landen. In dem Buch Mass Spectrometry in Food Safety vermitteln ausgewiesene Experten sowohl Hintergrund- als auch Detailinformationen. Es werden die Regelungen verschiedener Länder sowie moderne Methoden und Instru- mente vorgestellt. Schlüsselthemen der Lebensmittelsicherheit werden diskutiert, einschließlich der Bestimmung niedrig konzentrierter Pestizide, Mycotoxine, Tierarzneimittel und schädlicher Chemikalien aus Verpackungsmaterialien. Unter anderem präsentiert Dr. Norbert Helle, ein anerkannter Experte für die LC/MS und Lebensmittelanalytik, in seinem mit Koautoren verfassten Beitrag insbesondere die automatisierte Festphasenextraktion für die Vorbereitung, Aufreinigung und Anreicherung von Analyten aus Lebensmittelproben in Verbindung mit LC-MS/ MS. Der Aufbau der Kapitel im Buch folgt Dr. Norbert Helle einer einheitlichen Struktur: Das jeweilige Thema wird verständlich eingeführt, es folgt eine Aufstellung der erforderlichen Materialien und Reagenzien, dann geht es schrittweise über zur Laborroutine und zur Erstellung von Laborprotokollen. Ebenfalls finden sich Tipps und Ratschläge, Fehler zu vermeiden, beziehungsweise solche zum Troubleshooting. Unsere Empfehlung Mass Spectrometry in Food Safety, Methods and Protocols Series: Methods in Molecular Biology, Vol. 747 Zweigenbaum, Jerry (Ed.) 1 st Edition., 2011, XII, 416 p. 104 illus. Humana Press, ISBN Innovation Multi-Position Evaporation Station ( m VAP) M anuell Proben im Stickstoffstrom einengen war gestern! Erstmals ist eine Sechs-Positionen-Evaporation-Station ( m VAP) für den GERSTEL-MultiPurposeSampler (MPS) erhältlich. Bis zu sechs Proben lassen sich mit dem m VAP kontrolliert temperaturoptimiert und unter Vakuum einengen und aufkonzentrieren. Auf diese Weise lassen sich effizient und komfortabel bessere Nachweisgrenzen erzielen. Um die Chromatographie der Proben zu optimieren, kann ein automatisierter Austausch mit HPLC- oder GC-kompatiblen Lösungsmitteln erfolgen. D i e m VAP- Station lässt sich in Verbindung mit der Festphasenextraktion (SPE), der disper- siven SPE (DPX) oder der Flüssig-flüssig-Extraktion (LLE) einsetzen, um Extrakte einzuengen oder durch einen Wechsel des Lösungsmittels eine Analyse der Probe sowohl mit einem GC/MS- als auch mit einem LC/MS-System zu ermöglichen. Jeder Schritt wird per Mausklick mithilfe der MAESTRO- PrepBuilder-Software kontrolliert. Der gesamte Prozess, einschließlich GC/MS oder LC/ MS, erfordert nur eine Methode und nur eine Sequenztabelle. Olfaktometrie Mehr als GERSTEL-ODP verkauft Will man geruchsverursachenden Verbindungen auf die Spur kommen, stoßen übliche Analysemethoden schnell an ihre Grenzen. Nur der Einsatz analytisch sensitiver und präziser Instrumente im Verbund mit unserem Geruchssinn erzielt aussagekräftige Antworten. Der GERSTEL Olfactory Detection Port (ODP) macht s möglich! Inzwischen haben sich mehr als eintausend Anwender für den ODP in Verbindung mit ihrem GC/MS-System entschieden. Der gesamte Transferweg der Probe ist effektiv beheizt. Der ODP ermöglicht die sensorische Bestimmung von Gerüchen durch die Nase zeitgleich mit der analytischen Bestimmung der Analyten mit allen gängigen GC-Detektoren einschließlich MSD, FID und FPD. Die integrierte Spracherkennungssoftware ermöglicht dem Sensoriker, Gerüche oder Düfte in Echtzeit zu beschreiben und aufzuzeichnen; die in Worten formulierten Geruchsempfindungen lassen sich in editierbare Textdokumente umwandeln. Für jeden GC/MS-Lauf wird ein Bericht erstellt, einschließlich eines Chromatogramms, überlagert mit einem kommentierten Olfaktogramm. Der Text der gesprochenen Beschreibung wird über den jeweiligen Peak auf dem Olfaktogramm platziert. Der Anwender kann jedem eluierenden Bestandteil eines von vier Intensitätsniveaus zuordnen; das Olfaktogramm wird mit dieser Intensitätsinformation aufgezeichnet. Fazit: Der ODP ist ein effektives Instrument für die gleichzeitige Erstellung sensorischer und analytischer Informationen zur Bestimmung von Aromen und Gerüchen in Lebensmitteln, Getränken, Düften und anderen komplexen Proben. Gleichzeitig erweist sich der ODP als große Hilfe etwa bei der Identifikation von Geruchsquellen und Geruchsverursachern. GERSTEL Aktuell April

24 Für die Arbeit des forensischen Toxikologen ist es bedeutsam, schnell Auskunft zu erhalten, ob eine von ihm untersuchte Urin-, Blut- oder Gewebeprobe, die in der Regel im Zusammenhang mit einer Ordnungswidrigkeit oder einem Kriminalfall genommen wurde, Drogen- oder Arzneimittelrückstände enthält. Durch ein Screening verschafft sich der Toxikologe einen Überblick über mögliche Analyten. Verläuft die Qualifizierung negativ, also ohne den Nachweis eines forensisch relevanten Inhaltsstoffs, ist der Fall für ihn abgeschlossen. Nicht so, verläuft das Screening positiv; dann folgt die Quantifizierung, die mengenmäßige Bestimmung der Analyten. Die Qualifizierung stellt somit den grundlegenden Schritt bei der Beurteilung des forensisch-toxikologischen und auch des juristischen Sachverhaltes dar. Wie die Praxis indes zeigt, reicht selten eine einzige Methode zur umfassenden Qualifizierung einer Körperflüssigkeit oder eines Körpergewebes; vielmehr kommt es auf eine kluge Kombination verschiedener Verfahren, Methoden und Techniken an, um den Sachverhalt hinreichend genau zu erhellen. Ungeachtet des- Arzneimittel- und Drogenscreening Analytik mit Köpfchen Die Analyse von Blut, Urin und Gewebe auf Arzneimittel- und Drogenrückstände zählt zu den Hauptaufgaben des forensisch-toxikologischen Labors. US- Anwender haben die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) erfolgreich für die effiziente Extraktion einer großen Bandbreite relevanter Analyten getestet. Auch die Mitglieder der Gesellschaft für Toxikologische und Forensische Chemie (GTFCh) konnten sich im Rahmen ihres Workshops Post Mortem Toxikologie an der Universität Düsseldorf von der Wirksamkeit der SBSE mit dem GERSTEL-Twister in der forensisch-toxikologischen Praxis überzeugen [6,7]. Versuchsaufbau Die Analyse der Proben wurde an zwei GC/MS-Systemen (GC 6890/MSD 5973 von Agilent Technologies) durchgeführt. Für die Analyse der Twister-Proben wurde der GC 6890 mit einem GERSTEL-KaltAufgabeSystem (KAS) und einer GERSTEL-ThermalDesorptionUnit (TDU) ausgestattet. Für die Analyse der Flüssig-flüssig-Extraktionen wurde der zweite GC/MS mit dem Agilent-Split/Splitless-Eingang und dem 7673 ALS ausgestattet. Die verwendete Säule, das Ofentemperaturprogramm, der Säulenfluss und die MS-Bedingungen waren dieselben wie für die TDU-Anwendung beschrieben. Twister-Methode Säule: 35 m Rtx-5Sil (Restek) 5 m Integraguard (Restek) di = 0,20 mm, df = 0,33 μm Pneumatik: Helium Solvent-vent 50 ml/min konst. Säulenfluss = 1,3 ml Ofen: 70 C (1 min); 25 C/min; 310 C (19,4 min) MSD: Scan, amu TDU: Splitless, 30 C; 60 C/min; 270 C (5 min) KAS: Split 20:1-120 C; 12 C/s; 280 C (5 min) Flüssiginjektion S/SL: Inj.-menge: 250 C, Splitless 2 μl sen liegt es im Interesse von Anwender, Polizei und Justiz, möglichst schnell und zeitoptimiert verlässliche und gerichtsverwert-ertbare Resultate zu erhalten. Attraktive Alternative zur Flüssigflüssig-Extraktion Optimierungspotenzial bietet vor allem die Probenvorbereitung, namentlich die Isolation und Anreicherung der Analyten, die im Bereich der forensischen Toxikologie häufig auf der Flüssig-flüssig-Extraktion, der Festphasen-Extraktion oder der Proteinabscheidung basiert. Mit dem Ziel, eine möglichst breite Palette forensisch relevanter Verbindungen in einem Schritt beziehungsweise mit einer Extraktionstechnik zu erfassen, haben Joseph A. Crifasi und Kollegen vom Saint Louis University Forensic Toxicology Laboratory in St. Louis, USA, die StirBar- SorptiveExtraction (SBSE) mit dem GERS- TEL-Twister auf den Prüfstand gestellt und sie mit der Flüssig-flüssig-Extraktion verglichen. Das Ergebnis ihrer Untersuchung lasse den Schluss zu, äußern sich die Wissenschaftler im Journal of Analytical Toxicology (30 [2006] ), dass sich die SBSE als wirksame und attraktive Alternative gegenüber den in forensisch-toxikologischen Laboratorien gängigen Extraktionstechniken darstelle. Der Einsatz des Twisters geschah im vorliegenden Fall mit dem Wissen, schreiben die Wissenschaftler, dass sich die SBSE bereits in einem breiten Anwendungsspektrum zur Extraktion und Analyse GC-gängiger organischer Analyten aus wässrigen Matrices bewährt habe, unter anderem beim Nachweis von Drogen- und Arzneimittelrückständen aus Urin, Wasser, Speichel und Rinderserum, Pestiziden in Wein, Verunreinigungen in Oberflächengewässern sowie Fremd- Text: Guido Deußing 24 GERSTEL Aktuell April 2012

25 Vergleich der Chromatogramme von der SBSE mit dem GERSTEL- Twister (A) mit der Flüssig-flüssig-Extraktion (B) vom Drogenund Medikamentenscreening einer Blutprobe (Fallstudie). Die Blutprobe war positiv für Propofol mit 0,5 mg/l und Diazepam mit 0,08 mg/l. Screening von Medikamentenrückständen in Blut (A) und Urin (B) mit dem GERSTEL-Twister (SKF: interner Standard). und Konservierungsstoffen in Lebensmitteln. Um das Potenzial der SBSE für den Nachweis forensisch-toxikologischer Inhaltsstoffe aus biologischen Proben zu bestimmen, untersuchten Crifasi und Kollegen unter anderem Blutproben, die sie zuvor mit 145 verschiedenen Drogen- und Arzneimittelwirkstoffen versetzt hatten. Die anschließende Extraktion der Analyten erfolgte unter Routinebedingungen mittels der SBSE und zum Vergleich mittels der Flüssig-flüssig- Extraktion. Die Analyse wurde mit der GC/ MS beziehungsweise der GC/NPD (Stickstoff-Phosphor-Detektion) vorgenommen. Am Rande bemerkt: Unter den eingesetzten Analyten befanden sich Wirkstoffe, die Bestandteil der Standard-Drogen- und Medikamentenmischung der Gesellschaft für Toxikologische und Forensische Chemie (GTFCh) sind, etwa Kokain, Kodein, Diazepam, Doxepin und Morphin. Als internen Standard setzten die US-Toxikologen Proadifen (SKF-525A) ein. Kleiner Unterschied, große Wirkung Das Handling macht den Unterschied: Die Flüssig-flüssig-Extraktion erfordert eine Vielzahl zeit- und arbeitsintensiver Schritte, bis die Probe in eine analysierbare Form überführt ist. Der ph-wert muss mittels eines Carbonat-Bicarbonat-Puffers eingestellt werden, der interne Standard dosiert, die Probe gemischt, die Extraktionslösung erstellt und dosiert, die Probe extrahiert und zentrifugiert und der Überstand abgenommen, angesäuert und unter Stickstoff eingeengt, der Rückstand in Ethylacetat aufgenommen und in ein Autosampler-Vial überführt werden. Der Aufwand für die SBSE erweist sich demgegenüber als ungleich geringer: Die jeweilige Probe wird in ein 20-mL-Headspace-Vial gegeben und mit 50 µl der Internen-Standard-Lösung versetzt. Anschließend gibt man den Twister in die Probe und füllt das Vial mit Pufferlösung auf. Die Vials werden verschlossen, auf einem Magnetrührer platziert und die Proben über Nacht auf höchster Stufe durchmischt. Tags darauf werden die Twister der Probe entnommen, mit destilliertem Wasser von anhaftenden Matrixbestandteilen befreit, trocken getupft und in ein TDU-Glasröhrchen überführt. Die automatisierte Desorption und GC-Analyse schließen sich an. Innovative Extraktionsmethode für forensisch-toxikologische Laboratorien Abgesehen vom Handling der Probenvorbereitung, das, auf den Punkt gebracht, kürzer und einfacher nicht sein kann, liefert die SBSE forensisch-toxikologisch relevanter Verbindungen aus komplexen und schwierigen Matrices wie Blut, Urin, Mageninhalt, Gallenflüssigkeit und Gewebe vergleichbar gute Resultate wie die alteingefahrene Flüssig-flüssig-Extraktion. Die Twister-Extraktionsmethode erweist sich laut den Wissenschaftlern als brauchbare Alternative zu Flüssig-flüssig- oder Festphasenextraktionen für das Screening nach gängigen Drogen und Arzneistoffen in biologischen Proben. Sie vereinfache die Extraktion im Vergleich zur typischen mehrstufigen Probenvorbereitung und mache den Einsatz von Lösungsmitteln, die normalerweise für Extraktionen gebraucht werden, überflüssig. Darü- ber hinaus erweise sich die SBSE aufgrund des relativ großen Phasenvolumens (24 µl) als sehr sensitiv, da sich die in der Sorbensphase des Twisters angereichterten Analyten zu 100 Prozent auf die GC-Säule transferieren lassen. Die Wiederfindungen eines Testgemisches aus 25 basischen Drogen liege je nach Verbindung zwischen 23 und 99 Prozent; durch Auswahl geeigneter Parameter für das Einlasssystem am Gaschromatographen (GERSTEL-KaltAufgabeSystem, KAS) und durch Konditionierung der wiederverwendbaren Twister-Rührstäbchen ließen sich Verschleppungen (Carry-over) verhindern. Auf dem Weg aus der Versuchsphase in die Routineanalytik untersuchten die US-Wissenschaftler schließlich postmortal gewonnene Blutproben aus früheren Fällen und verglichen die Messergebnisse mit den Resultaten, die sie unter Einsatz der Flüssigflüssig-Extraktion ermittelt hatten. Ihr Fazit: Twister-Extraktionen halten dem Vergleich mit den Flüssig-flüssig-Extraktionen, gefolgt von der GC/MS-Analyse, gut stand. Weiterführende Literatur [1] Sandra, P., Baltussen, E., David, F., Hoffmann, A., GERSTEL AppNote 1/2000. [2] Vendenin, A., Suvorkin, V. und Kachur, E., GERSTEL AppNote 7/2004. [3] Pfannkoch, E., Whitecavage, J., Bramlett, R., GERSTEL AppNote 6/2005. [4] Crifasi, J., Bruder, M., Long, C. und Janssen, K. J. Anal. Tox. Ausgabe 30 (2006) [5] Crifasi, J., Bruder, M., Long, C. und Janssen, K. J., GERSTEL AppNote 11/2006. [6] GERSTEL Aktuell 44 (2011) 11 [7] Lerch, O., Sperling, S., GERSTEL AppNote 8/2010. GERSTEL Aktuell April

26 Neue Twister-Extraktionsphasen im Test Doppelt misst besser Neue kombinierte Sorptionsphasen wurden für die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) mit dem GERSTEL-Twister entwickelt und getestet, um den Extraktionsbereich nun auch auf polare Analyten auszuweiten. In diesem Artikel wird die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Twister-Typen untersucht, und zwar bei der Erstellung qualitativer Geschmacksprofile von Getränken wie Whisky, Weißwein und Multivitaminsaft. Die Nase vorn im Test hat das Duo EG-Silikon- und PDMS-Twister. Die Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) basiert auf einem der Festphasenmikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction, SPME) vergleichbaren Funktionsprinzip. Bei beiden Methoden erfolgt die Extraktion der Analyten aus flüssiger (wässriger) Phase (Probe) in eine polymere Sorptionsphase, die mit der Probe in Kontakt gebracht wird. Bei der SPME befindet sich die Sorptionsphase aufgebracht auf eine Faser; bei der SBSE wiederum wird als Träger des Sorptionsmaterials ein glasgekapseltes Rührstäbchen für Magnetrührer (GERSTEL-Twister) verwendet, das mit dem jeweiligen Sorptionsmedium regelrecht ummantelt ist: Der Twister bietet seiner Geometrie wegen nicht nur den Vorzug einer der SPME gegenüber deutlich großvolumigeren Sorptionsphase, sondern ebenfalls eine überaus effiziente Handhabung. So erfolgt die Extraktion der Analyten, während der Twister seiner Natur nach ein Rührfisch die Probe durchmischt. Anschließend wird der Twister der Probe entnommen, trocken getupft, in ein Glasröhrchen überführt und mittels GERSTEL-MultiPurposeSampler (MPS) in Verbindung mit der GERSTEL-ThermalDesorptionUnit (TDU) oder dem GERSTEL-ThermalDesorptionSystem (TDS/TDSA) automatisiert in einem Trägergasfluss thermisch desorbiert, wobei die Analyten freigesetzt und in ein GC/MS-System überführt werden. Seit mehr als zehn Jahren erfolgreich im Einsatz: der GERSTEL-PDMS-Twister Die am häufigsten genutzte Twister-Phase ist das vergleichsweise unpolare Polydimethylsiloxan (PDMS). Wie sich der einschlägigen Fachliteratur entnehmen lässt, besitzt der PDMS-basierte Twister eine bis zu 250-mal höhere Extraktionseffizienz als eine mit PDMS beschichtete SPME-Faser [1], was am deutlich höheren Sorptionsphasenvolumen liegt und woraus sich ein günstigeres Phasenverhältnis ergibt. Die genannten Aspekte begründen die effiziente Extraktion vor allem größerer Probenvolumina bis zu 50 oder 100 ml. Obgleich erst um die Jahrtausendwende in den Markt eingeführt, konnte sich die SBSE in den zurückliegenden Jahren in einer Vielzahl von Anwendungsfällen gegenüber herkömmlichen Extraktionstechniken durchsetzen und etablieren. Bislang wurde die SBSE erfolgreich angewendet zur Extraktion und Bestimmung etwa von VOCs, SVOCs, PAHs, Pestiziden und Fremdgerüchen aus wässrigen Proben, Drogenwirkstoffen wie Tetrahydrocannabinol (THC), Barbituraten und Benzodiazepinen aus Körperflüssigkeiten und -geweben, Phthalaten und verschiedenen Metaboliten in biologischen Flüssigkeiten sowie Geschmacks- und Geruchsstoffen, Konservierungsmitteln, Trichloranisol, Pestiziden und Fungiziden in Lebensmitteln und Getränken [2,3]. Für polare Verbindungen mit einem Oktanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten (K ow ) unter (log K ow < 4) gilt: Unter Einsatz des PDMS-Twisters nimmt die Wiederfindung der Analyten mit kleiner werdendem K ow allmählich ab. Zu den stärker hydrophilen Verbindungen zählen zum Beispiel polare Pestizide, Alkohole, Ester und phenolische Verbindungen (siehe Kasten auf Seite 31). Die Extraktion vieler polarer Pestizide konnte in den letzten Jahren erfolgreich verbessert werden, etwa durch Hinzufügen von 30 % NaCl (w/w) zur Probe. Diese Methode des Aussalzens zeigt allerdings 26 GERSTEL Aktuell April 2012

27 Analysenbedingungen TDU: 40 ml/min Solvent-vent (0,5 min) EG-Silikon- und PA-Twister: 40 C (0,5 min); 120 C/min; 220 C (5 min) PDMS-Twister: 40 C (0,5 min); 120 C/min; 270 C (5 min) KAS: Split 1: C (0,5 min); 12 C/s; 300 C (5 min) Polare Trennung Säule: Pneumatik: GC-Ofen: Unpolare Trennung Säule: Pneumatik: GC-Ofen: 15 m ZB-FFAP (Phenomenex) di = 0,25 mm, df = 0,25 μm He, konstanter Fluss = 1,4 ml/min 50 C (2 min); 5 C/min; 60 C; 10 C/min; 165 C; 20 C/min; 250 C (5 min) 30 m ZB-5 (Phenomenex) di = 0,25 mm, df = 0,25 μm He, konstanter Fluss = 1,2 ml/min 60 C (2 min); 5 C/min; 200 C; 10 C/min; 300 C (5 min) nicht notwendigerweise bei allen polaren Verbindungen Wirkung. (Siehe auch GERSTEL Aktuell 43, Seite 18: (Nimm 2) 2 über den Einsatz der sequentiellen SBSE als Multirückstandsmethode zum Nachweis einer großen Bandbreite unterschiedlich polarer Pestizide.) Nachvollziehbar, warum vonseiten der Anwender der Ruf nach einem Twister laut wurde, der über eine polare Phase verfügt. Daraufhin hat GERSTEL im Rahmen eines geförderten, umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsprojekts verschiedene Sorptionsmaterialien auf Eignung getestet; durchgesetzt und als überaus wirksam in der Praxis haben sich zunächst der sogenannte Polyacrylat (PA)-Twister und im Nachgang des Förderprojektes der Ethylenglycol (EG)-Silikon-Twister. Beide neuen Twister-Phasen extrahieren aufgrund ihrer chemischen Natur verschiedene Klassen polarer Verbindungen effizienter als der PDMS-Twister. Der EG-Silikon-Twister zeigt sich zudem seines unpolaren Silikonanteils wegen geeignet für die Extraktion nicht-polarer Verbindungen. Neue Twister-Phasen auf dem Prüfstand Für den Phasenvergleich wurden mit dem PDMS-, EG-Silikon- und PA-Twister unterschiedliche Probenmatrices untersucht, namentlich handelt es sich dabei um Scotch Whisky (40 % EtOH v/v), Weißwein (Sauvignon blanc; 13 % EtOH v/v) und Multivitaminsaft. Nach der Extraktion der jeweiligen Proben beziehungsweise Analyten wurden die Twister auf den GERSTEL-MultiPurposeSampler (MPS) übertragen und automatisiert in der GERSTEL-ThermalDesorptionUnit (TDU) thermisch desorbiert; die Analyten wurden auf das GERSTEL-KaltAufgabeSystem (KAS) mit temperaturgesteuertem Verdampfungs-(PTV)-Inlet überführt. Die anschließende Trennung und Detektion der Analyten erfolgte mit einer Gerätekombination GC 6890 N/MSD 5975 B von Agilent Technologies. Das gesamte Analysesystem wurde unter Kontrolle der GERSTEL-MAESTRO-Software betrieben, integriert in die Agilent ChemStation-Software unter Verwendung einer einzelnen integrierten Methode und einer einzelnen integrierten Sequenztabelle. Abbildung 1. Chromatogramme der Whisky-Extraktion unter Einsatz des EG- Silikon-, Acrylat- und PDMS-Twisters: 5 ml Whiskyprobe (20 % EtOH (v/v), 1:1 Verdünnung mit Wasser, 1000 UpM) für die Dauer einer Stunde bei Zimmertemperatur. Peak-Identifikation: 1. Phenol; 2. Ethylhexanoat; 3. o-kresol; 4. p-kresol; 5. Phenethylalkohol; 6. o-ethylphenol; 7. 2,4-Xylenol; 8. Ethyloctanoat; 9. Octansäure; 10. Ethyldecanoat; 11. Decansäure; 12. Ethyldodecanoat; 13. Dodecansäure. Tabelle 1. Peakflächen markanter Peaks, erhalten durch Anwendung dreier verschiedener Twister-Typen. Peak Komponente Extracted Peak-Flächen Nr. [m/z] Ion EG-Silikon PA PDMS 1 Phenol 94 1,1E+07 2,3E+06 6,0E+04 2 Ethylhexanoat 88 1,8E+06 2,8E+05 7,6E+06 3 o-cresol 108 1,5E+07 1,7E+06 1,8E+05 4 p-cresol 108 1,1E+07 1,4E+06 1,6E+05 5 Phenethylalkohol 91 2,4E+07 7,9E+06 1,6E+06 6 o-ethylphenol 107 9,3E+06 6,1E+05 2,1E ,4-Xylenol 107 1,7E+07 1,3E+06 43E+05 8 Ethyloctanoat 88 1,5E+08 4,0E+06 1,4E Ethyldecanoat 88 2,3E+08 1,2E+07 2,3E Ethyldodecanoat 88 1,1E+08 5,0E+06 7,0E+07 GERSTEL Aktuell April

28 Blick auf den allgemeinen Extraktionsprozess Die Extraktion wässriger Proben mit einem EG-Silikon- oder einem PA-Twister wird in exakt derselben Weise durchgeführt wie mit einem PDMS-Twister. Ihrer Natur folgend lagern die stärker polaren PAund EG-Silikon-Twister allerdings während der Extraktion wässriger Proben etwas Wasser ein. Dieses kann jedoch vor der GC/MS-Analyse in Kombination mit dem Thermodesorptionsschritt automatisiert durch Trocknung entfernt werden. Hierzu wird die TDU für eine gewisse Dauer im Solvent-vent-Modus betrieben und das Lösungsmittel Wasser durch Verdunsten bei niedriger Ausgangstemperatur, etwa C, und geringem Tabelle 2: Whisky-Verbindungen nach SBSE mithilfe des PDMS- beziehungsweise des EG-Silikon-Twisters. Komponentenklasse PDMS EG- Silikon Phenole und aromatische Verbindungen Fuselalkohole Fettsäuren aliphatische Säureethylester andere Ester-Verbindungen Lactone 1 2 Acrolein-Derivate 7 7 Terpene und Norisoprenoide 6 7 verschiedene 6 12 gesamt Druck (0 kpa) aus dem System durch hohen Carrier- Gasfluss beseitigt. Eine Alternative zur Reduzierung des Wassereinflusses ist es, die Twister für etwa 15 min der Luft auszusetzen. Zur Twister-Extraktion wurde wässrige Probe in 20-mL-Headspace-Vials eingefüllt. Der jeweilige Twister wurde hinzugefügt und das Röhrchen mit einer Schraubkappe verschlossen. Die Extraktion erfolgte bei Zimmertemperatur für die Dauer von 60 min bei 1000 (800 bei den polaren Twistern!) Umdrehungen pro Minute (UpM) auf einem Multipositions- Magnetrührer (GERSTEL). Nach Abschluss der Extraktionsphase wurde der Twister mit einem Magnetstab der Probe entnommen, kurz mit HPLC-Wasser abgespült und vorsichtig mit einem fusselfreien Papiertuch trocken getupft, in ein 1,5-mL-Vial überführt und bis zur GC/MS-Analyse aufbewahrt. Hierzu wurde der Twister auf einem abgedichteten Probentray des MPS in einem TDU-Glasliner platziert. Extraktion und Analyse von Scotch Whisky Der EG-Silikon-Twister eignet sich in besonderer Weise für die Extraktion polarer Verbindungen, die wie Phenole und ähnliche Verbindungen Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden. Dies belegt die Extraktion von Scotch Whisky (Abbildung 1): Der EG-Silikon-Twister lieferte die beste Wiederfindung für Phenole, Ethylester und Fettsäuren. Der EG-Silikon-Twister extrahiert deutlich mehr Verbindungen in größerer Menge (siehe dazu Tabelle 1). Die Peakflächen, die aus der Extraktion mit dem EG-Silikon-Twister stammen, sind für fast alle Verbindungen eine Größenordnung höher als die Signale der Verbindungen, die mit dem PA- oder PDMS-Twister extrahiert wurden. Aufgrund seiner Polydimethylsiloxan-Basis besitzt der EG-Silikon-Twister ebenfalls eine starke Affinität für nicht-polare Verbindungen wie Ethylester sowie Säuren mit langen Kohlenstoffketten. Wie der Chromatogrammvergleich offenkundig macht, liefert der EG-Silikon-Twister im Elutionsbereich nach 25 Minuten dieselbe Anzahl an Peaks wie der PDMS-Twister, allerdings sind die Peaks deutlich größer, sprich: die Wiederfindung ist erheblich besser. Peakflächenvergleiche belegen, dass der EG-Silikon-Twister phenolische Substanzen sehr effizient extrahiert und für die Bestimmung vieler nicht-polarer Verbindungen bestens geeignet ist. Wie in Tabelle 2 deutlich zu sehen, wurde mit dem EG-Silikon-Twister eine wesentlich höhere Anzahl an Phenolen und aromatischen Verbindungen aus der Whiskyprobe extrahiert als mit dem PDMS-Twister. Die Gesamtzahl der extrahierten Verbindungen beträgt 126 für den EG-Silikon- Twister und nur 92 für den PDMS-Twister. Für die anderen Verbindungsgruppen extrahieren beide Twister eine ähnliche Anzahl Verbindungen, doch erzielt der EG-Silikon-Twister generell eine bessere Wiederfindung. Um eine bessere Trennung polarer Verbindungen aus der Whiskyprobe zu erreichen, wurde eine ZB-FFAP-Säule verwendet. Das resultierende Chromatogramm ist in Abbildung 2 zu sehen; das Whiskyprofil wurde auf Basis der Extraktion mit einem EG-Silikon-Twister gewonnen. Die gefundenen und mit den Daten der Massenspektren (Datenbank Wiley 6N) verglichenen Verbindungen sind in Tabelle 3 gelistet. Die Substanzbenennungen zeigen eine Trefferqualität von über 80. Tabelle 3. Vorläufig identifizierte Verbindungen, die in Scotch Whisky durch Twister-Extraktion und GC/MS-Analyse auf einer ZB-FFAP-Säule gefunden wurden. Peak Verbindung Peak Verbindung Peak Verbindung Nr. gemäß Datenbank Nr. gemäß Datenbank Nr. gemäß Datenbank 1 Ethyloctanoat 9 Trans-Whiskylacton 17 Caprinsäure 2 Ethylnonanoat 10 o-cresol 18 Farnesol 3 Ethyldecanoat 11 p-ethylguaiacol 19 Laurinsäure 4 1-Decanol 12 d-nerolidol 20 Vanillin 5 Phenethylacetat 13 Octansäure 21 Ethylvanillin 6 Ethyldodecanoat 14 o-ethylphenol 22 Myristinsäure 7 Guaiacol 15 2,4-Xylenol 8 Phenethylalkohol 16 p-ethylphenol Abbildung 2. SBSE-TD-GC/MS-Chromatogramm, polare Säulentrennung, resultierend aus EG-Silikon-Twister-Extraktion einer 5-mL-Whiskyprobe, 1:1 mit Wasser verdünnt (20 % EtOH v/v). Die Probe wurde für eine Stunde bei Zimmertemperatur extrahiert. 28 GERSTEL Aktuell April 2012

29 Tabelle 4. Identifizierte Verbindungen, gefunden in Multivitaminsaft durch Twister-Extraktion und GC/MS-Analyse auf einer ZB-5-Säule. Peak Verbindung Peak Verbindung Peak Verbindung Nr. gemäß Datenbank Nr. gemäß Datenbank Nr. gemäß Datenbank 1 Ameisensäure 14 gamma-terpinen 27 Nerolidol 2 Essigsäure 15 alpha-terpinolen 28 Methoxyeugenol 3 Furfural 16 Linalool 29 alpha-cubeben 4 Furfuralalkohol 17 Apfelöl 30 Myristinsäure 5 Isoamylacetat 18 2,3-Dihydro-3,5-31 Nootkaton dihydroxy-6-methyl- 4H-pyran-4-one 6 2-Hydroxycyclopent Terpineol 32 8-Hydroxy-6-2-en-one methoxy 7 alpha-pinene 20 alpha-terpineol 33 9-Hexadecensäure 8 3-Methyl-2,5-21 Hydroxymethyl- 34 Palmitinsäure Furandion furfurol (HMF) 9 5-Methyl-2-furfural 22 Eugenol 35 Limetin 10 beta-myrcene 23 trans-caryophyllen 36 Xanthotoxin 11 delta-3-carene 24 alpha-humulen 37 Linolsäure 12 D-Limonen 25 Valencen 38 Isopimpinellin 13 Isoamylbutyrat 26 Elemicin 39 Squalen Die Plausibilität der Identifikation wurde durch Literaturvergleiche geprüft, um sicherzustellen, dass die gefundenen Verbindungen bekanntermaßen in Whisky vorkommen. Unter Einsatz der polaren Säule zeigen die Peaks für Säuren, Phenole und andere polare Verbindungen eine bessere Signalform im Chromatogramm. Viele wichtige Whiskyverbindungen (Vanillin, Ethylvanillat usw.), die von breiten, koeluierenden Säurepeaks überdeckt wurden, wenn die ZB-5 (nicht-polare Säule) benutzt wurde, erweisen sich als gut getrennt und einfach zu identifizieren. Extraktion und Analyse von Multivitaminsaft Die Extraktion von Multivitaminsaft oder anderen Fruchtsäften wird häufig durch Fruchtfleisch negativ beeinflusst, das den Zugang Abbildung 3. Multivitaminsaft-Chromatogramm, erhalten nach Extraktion mittels EG-Silikon- und PDMS-Twister; Trennung auf einer unpolaren Säule. 10-mL-Probe, eine Stunde, Zimmertemperatur. der Analyte zur Extraktionsphase blockiert und/oder die Phasentrennung nach der Extraktion beeinträchtigt. Fruchtfleisch übt allerdings keinen Effekt auf den SBSE-Extraktionsprozess für Multivitaminsaft aus. Eine 10-mL-Probe wurde direkt in ein 10-mL-Vial gefüllt, der Twister wurde hinzugegeben und die Probe für die Dauer von einer Stunde gerührt. Extrahiert wurde sowohl mit dem EG-Silikon- als auch mit dem PDMS-Twister. Wie die Chromatogramme (Abbildung 3) der anschließenden Thermodesorptions-GC/MS-Analyse zeigen, extrahiert der EG-Silikon-Twister mehr Verbindungen mit einer besseren Wiederfindung als der PDMS-Twister. Tabelle 5. Peakflächenvergleich ausgewählter Terpene aus Twister-Extraktionen von Multivitaminsaft. Peak Nr. Komponente Extracted Ion Peakfläche [m/z] EG-Silikon PDMS 7 alpha-pinen 93 1,7E+05 3,9E beta-myrcen 93 1,4E+06 2,6E delta-3-carene 93 2,8E+06 4,7E D-Limonen 68 1,3E+07 1,8E Linalool 71 1,5E+06 4,3E Terpineol 71 4,3E+05 2,7E alpha-terpineol 59 1,5E+06 4,3E Nerolidol 69 5,2E+05 4,8E+05 Die Bestimmung der mit dem EG-Silikon-Twister extrahierten Analyten erbrachte 39 klar zu identifizierende Peaks. Mit dem PDMS- Twister wurden hingegen neun Verbindungen gar nicht gefunden oder identifiziert: Ameisensäure, Essigsäure, Furfural, Furfuralalkohol, 2-Hydroxycyclopent-2-en-on, 3-Methyl-2,5-Furandion, 5-Methyl- 2-Furfural, 2,3-Dihydro-3,5-Dihydroxy-6-Methyl-4H-Pyran-4-on und Hydroxymethylfurfurol (HMF). Die meisten dieser Verbindungen sind Furfurale und Furan-Derivate. Die Analyse des EG-Silikon-Twisters erbrachte hingegen für die besagten neun Verbindungen sehr große Peaks, wie es zum Beispiel Peak 3 (Furfural) und Peak 21 (HMF) belegen (siehe Abbildung 3). Einige wichtige Terpene im Multivitaminsaft wurden von beiden Twistern extrahiert; diese sind in Tabelle 5 aufgelistet. Die Signale von acht ausgewählten Terpenen wurden basierend auf extrahierten Ionen-Chromatogrammen (EICs) integriert. Die verwendeten EIC-Massen und die resultierenden Peakflächen sind in Tabelle 6 aufgeführt. Es ist offenkundig, dass EG-Silikon- und PDMS-Twister eine ähnliche Extraktionseffizienz für Terpene besitzen, ausgehend von den sehr ähnlichen Signalflächen im Chromatogramm, die mit den beiden Twister-Typen erhalten wurden. Für die stärker polaren Alkohol-Terpene Linalool, 4-Terpineol, alpha-terpineol und Neridol gelang dem EG-Silikon-Twister GERSTEL Aktuell April

30 eine bessere Wiederfindung als dem PDMS-Twister. Im Gegensatz dazu erreicht der PDMS-Twister eine bessere Wiederfindung für Monoterpene wie alpha- Pinen, beta-myrcen, delta-3-caren und d-limonen. Extraktion und Analyse von Weißwein (Sauvignon blanc) EG-Silikon-, PA- und PDMS-Twister wurden verwendet, um ein breites Spektrum flüchtiger Verbindungen zu extrahieren und ein Aromasubstanzprofil von Weißwein zu erstellen; anschließend wurden die Extraktionsresultate verglichen. Während sich die Weinproben mit dem PA- und PDMS-Twister ohne Modifikation extrahieren lassen, erforderte der Einsatz des EG-Silikon-Twisters eine ph-anpassung der Weinprobe auf 3,6, um eine partielle Hydrolyse der Sorptionsphase zu verhindern. Die thermodesorbierten Analyten wurden sowohl auf einer unpolaren ZB-5- als auch auf einer polaren ZB-FFAP-Säule getrennt. Die vorläufig identifizierten Weinverbindungen finden sich in Tabelle 6. Während die Temperaturprogramme und die Säulenflussraten von Fall zu Fall variierten, wurden die Bedingungen für TDU, KAS und MSD in allen Fällen konstant gehalten. Es zeigte sich: Der EG-Silikon-Twister extrahiert gegenüber dem PDMS- und PA-Twister eine größere Anzahl individueller Substanzen (30 vorläufig identifizierte Peaks) aus Wein (siehe Abbildung 4). Substanzen wie Furfural, cis- und trans-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-dioxolan, Glycerin, Äpfelsäure und Methyl-2,3-Dihydroxybenzoat werden, wie die Chromatogramme zeigen, offenkundig nur von EG-Silikon- und PA-Twister extrahiert. Darüber hinaus sind die meisten Peaks im EG-Silikon-Twister-Chromatogramm deutlich größer als die im PA-Twister-Chromatogramm. Der EG-Silikon- Twister extrahiert Säuren effizienter aus Wein als der PDMS-Twister, wie die Signale 11, 17, 21, 22 und 24 im Chromatogramm belegen. Ähnlich verhält es sich in Bezug auf Alkohole wie 2,3-Butandiol (3), 1-Hexanol (6) und Phenethylalkohol (15). Im Gegensatz zum EG-Silikon-Twister extrahiert der PDMS- Twister größere Mengen Esterverbindungen (4, 7, 12, 13, 18, 25). Um eine bessere Auflösung und Trennung der aus dem Wein extrahierten polaren Verbindungen zu erzielen, wurde eine polare Säule verwendet. Wie in Abbildung 5 ersichtlich, produziert die polare Säule scharfe Säure-Peaks, und sie ermöglichte die Trennung verschiedener polarer Schlüsselverbindungen, die im Chromatogramm der nicht-polaren Säule von dominanten Signalen koeluierender Ester überdeckt werden. Obwohl die Säulen in ihrer Polarität variieren, ergibt die Identi- Weitere Informationen AppNote 3/2011 ( Tabelle6. Vorläufig identifizierte Verbindungen in den Chromatogrammen (Abb. 4), extrahiert aus Weißwein mithilfe verschiedener Twister und getrennt auf einer ZB-5-GC-Säule. Peak gemäß Datenbank Peak gemäß Datenbank Peak gemäß Datenbank Nr. Nr. Nr. 1 2-Methyl-butanol 11 Hexansäure 21 Nonansäure 2 3-Methyl-butanol 12 Ethylhexanoat 22 Äpfelsäure 3 2,3-Butanediol 13 1-Hexylacetat 23 Methyl-2,3-dihydroxybenzoat 4 Ethylbutanoat 14 Glycerin 24 Caprinsäure 5 Furfural 15 Phenethylalkohol 25 Ethyldecanoat 6 1-Hexanol 16 2,3-Dihydro-3,5-26 p-hydroxyphenethyldihydroxy-6-methyl- alkohol 4H-pyran-4-one 7 Isoamylacetat 17 Octansäure 27 2,4-Di-tert-butylphenol 8 trans-4-hydroxymethyl- 18 Ethyloctanoat 28 Methyl-2,5-dihy- 2-methyl-1,3-dioxolane droxybenzoat 9 cis-4-hydroxymethyl- 19 Phenethylacetat 29 Laurinsäure 2-methyl-1,3-dioxolane 10 Citraconsäureanhydrid 20 Ethyl-dl-Malat 30 Ethyllaurat Abbildung 4. Chromatogrammvergleiche der Analyse eines Weißweins nach thermischer Desorption der EG-Silikon-, PDMS- und PA-Twister: 5-mL-Proben, Extraktion für eine Stunde, ZB-5-Säule. fizierung der EG-Silikon- und PDMS-Twister-Extraktionen bei den verschiedenen Verbindungsklassen gute Übereinstimmungen. Einige polare Säuren, Alkohole und andere polare Verbindungen konnten nur mit dem EG-Silikon-Twister extrahiert werden. Allerdings ließen sich folgende Verbindungen nur dann aufklären, wenn die Trennung der mittels EG-Silikon-Twister extrahierten Analyten auf einer polaren Säule erfolgte (siehe Tabelle 7): 5-Methyl-2-Furfural (11), Hydroxymethylfurfurol (HMF) (24), p-hydroxyphenethylalkohol (27) und Ethyl-3-(4-Hydroxyphenyl)-Propenoat (Z oder E) (29). Zusammenfassung Wie die vorliegende Arbeit zeigt, ermöglicht der neuartige EG-Silikon-Twister von Fall zu Fall eine höhere Extraktionseffizienz als der traditionelle PDMS-Twister, und zwar für polare Verbindungen; untersucht wurden im Rahmen dieser Studie Whisky, Multi- 30 GERSTEL Aktuell April 2012

31 vitaminsaft und Weißwein. Der EG-Silikon-Twister überzeugt bei der Extraktion vor allem polarer Komponenten wie Phenole, Furane, Alkohole und Säuren. Nicht so das PA-Material, aufgrund dessen wird im Folgenden nicht darauf eingegangen. Entscheidend für eine gute Extraktionseffizienz der Verbindungen mit dem EG-Silikon-Twister scheint die Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen als H-Donoren zu sein. Für nichtpolare Verbindungen wie Terpene und Ethylester u. a. bieten EG- Silikon-Twister aufgrund ihrer unpolaren Dimethylsiloxan-Basis eine Extraktionseffizienz vergleichbar dem PDMS-Twister. Das Resultat der vorliegenden Studie lässt den Schluss zu, dass sich ein umfangreiches Profil der unterschiedlichen Analyten einer Probe erstellen lässt, werden der EG-Silikon-Twister und der PDMS-Twister in Form einer sequenziellen SBSE auf die zu untersuchende Probe angewandt [5]. Der ph-wert der Probe ist eine kritische Marke für den EG-Silikon-Twister. In wasserbasierten Standards liegt der optimale Bereich zwischen ph 3,5 und 10,0, bei Weinproben zwischen ph 3,6 und 7,0. Die Durchführung der SBSE mit dem EG-Silikon-Twister ist ähnlich einfach wie mit dem PDMS-Twister; es bedarf ausschließlich der Abstimmung einiger instrumenteller Parameter. Hervorzuheben sind im Fall der thermischen Desorption des EG-Silikon-Twisters die niedrige Desorptionstemperatur und die Einstellung des Solvent-vent-Modus am TDU, um überschüssiges Wasser zu entfernen, welches aufgrund seiner polaren Natur im Sorptionsmaterial zurückbehalten wird. Durch die Ausblendung des Lösungsmittels bleibt das GC/MS-System unbelastet. Das Fazit der Experten: PDMS-Twister und EG-Silikon-Twister bilden ein starkes Duo mit enormem Potenzial für die Extraktion einer deutlich erweiterten Bandbreite unterschiedlich polarer Verbindungen. Tabelle 7. Vorläufig identifizierte Verbindungen in den Chromatogrammen (Abb. 5), extrahiert aus Weißwein mit verschiedenen Twistern und getrennt auf einer ZB-FFAP-Säule. Peak gemäß Peak gemäß Peak gemäß Nr. Datenbank Nr. Datenbank Nr. Datenbank 1 1-Hexylacetat 11 5-Methyl-2-furfural 21 Glycerin 2 1-Hexanol 12 Phenethylacetat 22 2,3-Dihydrobenzofuran 3 Ethyloctanoat 13 Hexansäure 23 Laurinsäure 4 Essigsäure 14 Phenethylalkohol 24 Hydroxymethylfurfurol (HMF) 5 Furfural 15 Ethyl-dl-malat 25 Äpfelsäure 6 trans-4-hydroxy- 16 Octansäure 26 Myristinsäure methyl-2-methyl- 1,3-dioxolan 7 2,3-Butanediol 17 Nonansäure 27 p-hydroxyphenethylalkohol 8 Ethyldecanoat 18 2,3-Dihydro-3,5-28 Palmitinsäure dihydroxy-6-methyl- 4H-pyran-4-on 9 cis-4-hydroxymethyl- 19 Decansäure 29 Ethyl-3-(4-2-methyl-1,3-dioxolan hydroxyphenyl)- propenoat (Z oder E) 10 Clorius 20 2,4-Di-tert-butylphenol Danksagung Unser Dank gilt in besonderer Weise Dr. Kevin Mac Namara, Irish Distillers, Pernod-Ricard, Irland, für seine freundliche Unterstützung. Des Weiteren bedanken wir uns beim Bundeswirtschaftsministerium der Bundesrepublik Deutschland, die das vorliegende Projekt im Rahmen des Programms ProINNO II finanziell gefördert hat (Förderkennzeichen KF VT). Ebenfalls bedanken wir uns beim Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung (IOM) in Leipzig für die Entwicklung der Acrylatphasen. Referenzen [1] Frank David, Bart Tienpont, Pat Sandra: Stir-bar sorptive extraction of trace organic compounds from aqueous matrices, LCGC North America, 21 (2003) [2] Kevin Mac Namara, Michelle Lee, Albert Robbat Jr., J. Chromatogr. A 1217 (2010) 136 [3] Kevin Mac Namara, Dagmara Dabrowska, Meike Holtmann, Norbert Helle, LC/GC Chromatography, Sept [4] M. W. Maylan, P. H. Howard: Atom/Fragment contribution method for estimating octanol-water partition coefficients. J. Pharm Sci. 84 (1995) [5] G. Deußing. (Nimm zwei) 2. GERSTEL Aktuell 44 (2011) Autoren Yunyun Nie, Dr. Eike Kleine-Benne, GERSTEL GmbH & Co. KG, Eberhard- Gerstel-Platz 1, D Mülheim an der Ruhr, Deutschland Abbildung 5. Sauvignon-blanc-Chromatogrammprofile, erhalten durch SBSE von 5-mL-Proben mit EG-Silikon- und PDMS-Twister; eine Stunde Extraktion, Trennung auf einer polaren Säule. Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizient Der Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizient (K ow ) ist ein dimensionsloser Wert, der das Verhältnis der Konzentrationen einer Chemikalie in einem Zweiphasensystem, bestehend aus 1-Octanol und Wasser, angibt. Der Logarithmus des K ow einer Substanz beschreibt in guter Annäherung ihr Verteilungsverhalten in einem PDMS/Wasser-System. Der K ow dient dazu, die hydrophoben beziehungsweise hydrophilen Eigenschaften einer Chemikalie zu beschreiben [4]. Ein großer Log K ow -Wert steht für hohe Hydrophobizität, was bedeutet: Die Substanz sorbiert sehr gut im PDMS und lässt sich mit entsprechend hoher Wiederfindung mit dem GERSTEL-Twister extrahieren. GERSTEL Aktuell April

32 Geisterjäger in der Wüste Verduften ausgeschlossen Weinaromen auf dem analytischen Prüfstand Naturphänomenen auf der Spur Pestizide Rückstandsanalytik vom Feinsten mittels LC-MS/MS Doppelt misst besser Neue Twister-Phase im Test GERSTEL GmbH & Co. KG Postfach Mülheim an der Ruhr Deutsche Post AG Entgelt bezahlt Mülheim Das lesen Sie in unserer nächsten Ausgabe Im Internet Labor im Porträt: PAK-Analytik bei EUROFINS EUROFINS in Hamburg hat sich die Frage gestellt, wie es ein Standardverfahren zum Nachweis von PAK-Rückständen u. a. in Öl auf Basis der GPC optimieren kann. In Zusammenarbeit wurde ein Online-Festphasenextraktions-GC/MS entwickelt und damit die Effizienz der Analyse deutlich und nachhaltig gesteigert. Doping im Reitsport Auch im Reitsport wird zu leistungssteigernden Mitteln gegriffen. Doch das ist illegal. Um allerdings Dopingwirkstoffe in Körperflüssigkeiten von Pflanzenfressern nachzuweisen, braucht es eine effiziente Probenvorbereitung. Die dispersive Festphasenextraktion (DPX) erweist sich als überaus interessante Alternative zu konventionellen Techniken. GERSTEL online: Hinweise zu Produkten, Terminen, Veranstaltungen und Applikationen sowie weitere Informationen über das Unternehmen und seine kundenorientierten Lösungen finden Sie im Internet unter Dort finden Sie u. a. auch die vorliegende GERSTEL Aktuell 45 sowie viele weitere Ausgaben als PDF- Dateien zum Herunterladen. Impressum Sollten Sie Fragen zu einem der Beiträge in dieser 45. Ausgabe der GERSTEL Aktuell haben oder Kundenzeitschrift der GERSTEL GmbH & Co. KG Eberhard-Gerstel-Platz Mülheim an der Ruhr Telefon gerstel@gerstel.de Nr. 45 April 2012 Frischer Wind im Labor! Intelligent automatisierte Probenvorbereitung für die LC/MS und GC/MS und lösungsmittelfreie Extraktion ergänzende e Informationen wünschen, freuen wir uns auf Ihre an aktuell@gerstel.de. Umfangreiches Informationsmaterial über die Produkte und Systemlösungen des Unternehmens finden Sie wie gewohnt im Internet unter ISSN Pheromone ins Profil gesetzt Je mehr die Wissenschaft über Pheromone in Erfahrung bringt, desto mehr Fragen wirft sie auf. Bei der Untersuchung der chemischen Botenstoffe bedarf es einer der Duftstoffforschung vergleichbaren Analysenmethode. Zum Nachweis der meist gering konzentrierten, flüchtigen chemischen Verbindungen bedient man sich der Kapillar-GC im Verein mit einer effektiven Extraktionstechnik. Herausgeber GERSTEL GmbH & Co. KG Eberhard-Gerstel-Platz Mülheim an der Ruhr Konzeption, Text, Redaktion Redaktionsbüro Guido Deußing Presse Text Kommunikation Uhlandstraße 16, Neuss guido.deussing@pressetextkom.de Wissenschaftlicher Beirat Dr. Eike Kleine-Benne eike_kleine-benne@gerstel.de Dr. Oliver Lerch oliver_lerch@gerstel.de Dr. Malte Reimold malte_reimold@gerstel.de Leserservice Andrea Hamm aktuell@gerstel.de Grafische Umsetzung Paura Design GmbH ISSN / S GERSTEL, Inc., USA sales@gerstelus.com GERSTEL BRASIL gerstel_brasil@gerstel.com G L O B A L A N A L Y T I C A L S O L U T I O N S GERSTEL GmbH & Co. KG, Deutschland gerstel@gerstel.de GERSTEL AG, Schweiz gerstel@ch.gerstel.com GERSTEL K.K., Japan info@gerstel.co.jp GERSTEL LLP, Singapur sea@gerstel.com GERSTEL, GRAPHPACK und TWISTER sind eingetragene Marken der GERSTEL GmbH & Co. KG. Änderungen vorbehalten. Copyright by GERSTEL GmbH & Co. KG