DIP-APCI – Eine neue Ionenquelle für die Produktkontrolle

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Entwicklung der neuartigen Ionenquelle

Die DIP-APCI-Ionenquelle verwendet eine temperaturprogrammierbare Schubstange, welche normalerweise zur direkten Analyse fester und flüssiger Proben in einem GC-MS mit Elektronenstoß- oder Chemischer Ionisation ohne gaschromatographische Trennung eingesetzt wird. Diese kommerziell erhältliche Schubstange (SIM Scientific Instruments) wurde an eine selbstgebaute APCI-Quelle gekoppelt. Im Gegensatz zu ASAP erfolgt die Verdampfung durch das programmierte Aufheizen der Schubstange (mögliche Heizraten zwischen 0,1 und 2 °/s in Schritten von 0,1 °/s von 30 bis 400 °C und mit drei möglichen Temperaturrampen). Auf diese Weise kann eine teilweise Trennung der Probenbestandteile aufgrund unterschiedlicher Dampfdrücke der Analyten realisiert werden. Wie bei ASAP erfolgt die Ionisation durch Corona-Entladung unter standardmäßig verwendeten APCI-Bedingungen. Abbildung 1 zeigt die in diesem Labor verwendete DIP-APCI-Ionenquelle gekoppelt an ein Agilent Technologies 6538 UHD Accurate-Mass Q-TOF-Massenspektrometer mit (rechts) und ohne Abdeckung (links). Im APCI(+)-Modus wird die Schubstange mit Stickstoff umspült, um die verdampften Probenbestandteile zur Corona-Nadel zu führen (s. Abb. 2), wo dann durch chemische Ionisation normalerweise ein [M+H]⁺-Ion gebildet wird [5]. Im Zuge der Optimierung der DIP-APCI-Ionenquelle wurde sowohl der Stickstoff-Fluss um die Schubstange der Drying-Gas-Fluss und die Position der Probenspitze in der Ionenquelle optimiert. Um die Quelle im APCI(-)-Modus zu betreiben, muss lediglich der Stickstoff-Fluss um die Schubstange durch synthetische Luft ausgetauscht werden, um genügend Sauerstoffmoleküle für die Ionisation bereitstellen zu können.

Zur Überprüfung der Möglichkeit der Durchführung quantitativer Analysen wurden sechs Koffein-Lösungen im Konzentrationsbereich von 0,5 bis 25 µg/mL (je 1 µL wurde in die Probentiegel injiziert) in Dreifachanalyse untersucht. Die [M+H]⁺-Signale zeigten einen linearen Anstieg mit der Konzentration mit R² = 0,9984.

Die Reproduzierbarkeit der DIP-APCI-MS-Analyse wurde anhand eines Extraktes aus Radix Angelicae sinensis überprüft. Abbildung 3a zeigt die Total-Ion-Chromatogramme (TIC) von fünf aufeinanderfolgenden Analysen des Extraktes. Für jede Analyse wurden die erhaltenen Massenspektren über den gesamten Zeitraum der Analyse gemittelt. Die m/z-Signale mit einer Intensität > 10 000 counts im resultierenden Massenspektrum (17 Signale) zeigten relative Standardabweichungen (% RSD) ≤ 8,1%.

Zur Untersuchung der Möglichkeit der Reduktion von Ionensuppression und Ionen-Molekülreaktionen in der Quelle durch die temperaturprogrammierte Verdampfung von Probenbestandteilen, wurde ein Gemisch aus Hexansäuremethylester (C₇H₁₄O₂; Siedepunkt 151 °C) und Dodecansäuremethylester (C₁₃H₂₆O₂; Siedepunkt 262 °C) analysiert. Wie erwartet wird Hexansäuremethylester vor Dodecansäuremethylester verdampft und ionisiert (s. Abb. 3b). Die beiden Fettsäuremethylester werden aufgrund ihrer Siedepunktsdifferenz von 111 °C sehr gut voneinander getrennt.

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