GPC-Gel EuroClean

Probenreinigung mit gesteigertem Durchsatz

für die Analytik von Pestizidrückständen in verschiedenen Matrices
Bild 3: Probenreinigung eines Schlammextraktes gemäß EPA3550C 2007. Lösungsmittel: CH2Cl2.


Dr. Elmar Tepper, Dr. Silvia Marten*)

  1. Wissenschaftliche Gerätebau Dr. Ing. Herbert Knauer GmbH, 14163 Berlin, E-Mail: info@knauer.net.
Methoden zur Probenaufreinigung gemäß der EN 12393, EN 1528 und der US EPA SW<nonbreaking-hyphen>846-Methode 3640A sowie andere vergleichbare Methoden sind zeitaufwändig und lösungsmittelintensiv. Basis dieser Methoden ist stets eine GPC-Trennung mit Hilfe eines Polystyrol-Gels in Glassäulen. Mit dem häufig verwendeten Bio-Beads SX-3-Gel ist eine Probenreinigung mit Dichlormethan oder mit einer Mischung Cyclohexan/Ethylacetat als Eluenten innerhalb von 45 min möglich. Das hier vorgestellte EuroClean GPC-Gel bietet eine hohe Effizienz- und Trennleistung. Aus diesem Grund kann die Säulenlänge verringert, Lösemittel eingespart und der Aufreinigungsprozess in nur 30 min durchgeführt werden.

Die GPC-Aufreinigungsmethode für Umwelt- und Lebensmittelanalytik ist leistungstark, wenn es darum geht, die Nachweisgrenze der Rückstände von Pestiziden und anderen Spurenverunreinigungen zu erhöhen. In der Mehrzahl der Fälle ist das Vorgehen gleich: Der Extraktionsschritt der Lebensmittel- oder Umweltprobe erfolgt mit organischen Lösungsmitteln. Nach der Abtrennung der organischen Fraktion werden die hochmolekularen Verbindungen mit Hilfe einer GPC-Aufreinigungseinheit entfernt, da sie andernfalls die nachfolgende Spurenanalytik stören würden. 2 kDa ist dabei eine typische Trenngrenze bezogen auf das Molgewicht für solch ein GPC-Packungsmaterial. Da die zu isolierenden Zielsubstanzen bzw. -gruppen Molekularmassen im Bereich bis 400 Da haben, eluiert die Matrix mit der unerwünschten hohen Molekularmasse vor den gewünschten Verbindungen. Durch geschickte Fraktionierung ist so eine gezielte Probenaufreinigung möglich.

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Vorbereitung der GPC-Säule

Um die erforderliche Trennkapazität nach den genannten Methoden zur Probenvorbereitung zu erhalten, werden ca. 50 g trockenes GPC-Packungsmaterial auf Basis von Polystyrol für die Glassäule verwendet. Damit können 5...10 ml eines hochkonzentrierten Probenextraktes aufgereinigt werden. Zunächst aber quillt das Packungsmaterial unter dem Einfluss eines organischen Lösungsmittels wie THF, Dichlormethan oder Ethylacetat in einem Zeitraum von mindestens 4 h. Danach wird das Packungsmaterial in eine Glassäule von ca. 600 mm Länge und 25 mm Innendurchmesser gefüllt. Um Lösungsmittel zu sparen, wurde für die Langzeitstudien eine Säule mit einem geringeren Innendurchmesser (9 mm ID) mit vergleichbarer Bettlänge verwendet. Die Füllmenge reduziert sich entsprechend auf 10 g.

Zuerst wurde das Bio-Beads SX-3 Gel [1-3] gefüllt und die Säulenleistung gemäß der US EPA 3640A-Methode ermittelt (s. Bild 1). Die zweite Säule wurde mit dem EuroClean GPC-Material gefüllt und in gleicher Form getestet. Die GPC-Reinigungsschritte wurden mit einer Knauer GPC-Reinigungseinheit 6500 durchgeführt.

Ergebnisse

Im direkten Vergleich zeigt das EuroClean-Packungsmaterial eine deutlich höhere Auflösung als das Bio-Bead-Packungsmaterial (siehe Bild 1). Daraus eröffnet sich die Möglichkeit, Säulenlänge, Laufzeit und Lösungsmittelverbrauch zu verringern. Zunächst haben wir für eine Olivenölprobe das Eluentengemisch Cyclohexan/Dichlormethan (85:15) verwendet. Bereits nach wenigen Probenläufen nahm allerdings die Trennleistung rasch ab. Anscheinend reagiert das größere Porenvolumen des Materials empfindlich auf unpolare Lösungsmittelbestandteile wie Cyclohexan/Dichlormethan.

Eine schnelle Rekonditionierung mit 100 % Dichlormethan in einem vertretbaren Zeitfenster war nicht zu erreichen. Somit empfehlen wir dieses Lösungsmittel nicht für EuroClean. Für polare Lösungsmittel, wie z.B. Dichlormethan zeigt das untersuchte Säulenmaterial bei den aufgeführten Methodenparametern gemäß der US EPA SW-846-Methode 3640A für Olivenölproben nach 25 Läufen eine stabile Trennleistung (siehe hierzu Bild 2).

Fazit

Das EuroClean-GPC-Packungsmaterial zur Probenaufreinigung liefert eine deutlich höhere Auflösung bei der Trennung von Rückständen von Pestiziden. Dies gilt für verschiedene Probenmatrices, wenn Dichlormethan als Eluent eingesetzt wird. Mit kürzeren Euro- Clean-Säulenbetten sind daher erheblich kürzere Laufzeiten und darüber hinaus ein geringerer Lösungsmittelverbrauch möglich.

Die Langzeitvalidierung hat gezeigt, dass das EuroClean-Material robust ist und für die Probenaufreinigung von Pestizidrückständen verwendet werden kann. Es wurden zwei typische, allerdings sehr unterschiedliche Probenmatrices untersucht und wiederholt aufgereinigt, um die Eignung für Umwelt-, aber auch Lebensmittellaboratorien sicherzustellen.

Durch die deutliche Verringerung der GPC-Analysenzeiten können mit der automatisierten Knauer GPC-Aufreinigungseinheit 6500 zwei Sequenzen von 15 Proben vollständig pro Arbeitstag bearbeitet werden. Mit den kürzeren Säulen ist eine Lösungsmitteleinsparung von 30 % realisierbar.

Die Validierung zeigte auch, dass nicht-polare Lösungsmittelbestandteile für diese Art der Probenaufreinigung nicht empfehlenswert sind.

Referenzen

  1. Chamberlain, S. J. Analyst 1990, 115; 1161 – 1165.
  2. Di Muccio, A.; Ausilie, A.; Versori, L.; Camoni, I; Dammmanco, T.; Gannibetti, L; Santillo, A. and Versori, F. Analyst 1990,115; 1167 – 1169.
  3. Guardia-Rubio, M.; Fernandez-De Condova, M. L.; Ayovby-Canada, M. J. And Ruiz Medina, A. J. Chromatogr. A 2006 Volume 1108; 231 – 239.
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