English China

Multikomponentenanalytik Methodenentwicklung für die Pestizid-Analytik

Autor / Redakteur: Martin Kaltenecker* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Selected Reaction Monitoring (SRM) und Multiple Reaction Monitoring (MRM) sind die Standard-Methoden für die Analytik von Targetkomponenten, wenn zur Detektion ein Triple-Quadrupol-Massenspektrometer eingesetzt wird. Lesen Sie, warum diese Systeme gerade in der Multikomponentenanalytik ihre Stärken ausspielen können.

Firmen zum Thema

1 Mit dem TSQ Quantum XLS können über 1000 Komponenten mit zwei oder mehr SRM-Übergängen in einem MRM-Lauf detektiert werden. (Bilder: Thermo Fisher Scientific)
1 Mit dem TSQ Quantum XLS können über 1000 Komponenten mit zwei oder mehr SRM-Übergängen in einem MRM-Lauf detektiert werden. (Bilder: Thermo Fisher Scientific)
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Kombination von Gaschromatographen mit modernen Massenspektrometern gehört zu den weitverbreitesten und häufig auch empfindlichsten Kombinationen von Analysesystemen. Setzt man als Detektor ein Triple-Quadrupol-Massenspektrometer ein, sind Selected Reaction Monitoring (SRM) und Multiple Reaction Monitoring (MRM) die Standard-Methoden für die Analytik von Targetkomponenten. Beim MRM werden die gewünschten Analytionen von einem Massenfilter (Quadrupol 1) selektiert, durch Kollision mit Stickstoffmolekülen fragmentiert (Quadrupol 2) und ein spezifisches Fragment durch einen zweiten Massenfilter (Quadrupol 3) zum Detektor geleitet.

Thermo Fisher Scientific bietet mit dem TSQ Quantum XLS (s. Abb. 1) neben diesen beiden Techniken auch verbesserte analytische Möglichkeiten für die Multikomponentenanalytik an, die insgesamt niedrigere Nachweisgrenzen ermöglichen. Speziell in der Rückstandsanalytik, wenn eine große Anzahl an Pestiziden, Drogen oder anderen Stoffen in matrixbelasteten Proben analysiert werden müssen, zeigt sich die Stärke des TSQ Quantum XLS. Dabei zeichnet sich das System insbesondere auch durch die gute Nachweisempfindlichkeit, die große Anzahl an zu messenden Stoffen und die EZ-Methode mit „Timed-SRM“ aus.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

Das TSQ Quantum XLS eröffnet dem Anwender die Möglichkeit, über 1000 Komponenten mit zwei oder mehr Selected-Reaction-Monitoring-Übergängen in einem einzigen Multiple-Reaction-Monitoring-Lauf zu detektieren. Dabei können die Übergänge auch von verschiedenen Precursor-Ionen stammen. Thermo Fisher Scientific bietet damit nun ein Massenspektrometer für die GC mit 3000 „Timed-SRM“ an.

Was verbirgt sich hinter „Timed-Selected Reaction Monitoring“?

Für die Erstellung einer Methode werden bei Single-Quadrupolen – sowie bisher auch bei den Triple-Quadrupol-Geräten – mehrere Segmente über einen gewissen Zeitabschnitt im Chromatogramm gewählt. Diese Fenster werden in der Regel so festgelegt, dass sie nicht mehr als 20 Komponenten enthalten. Der Grund für diese Reglementierung ist die immer geringer werdende Messzeit, die für jede einzelne Komponente zur Verfügung steht, je mehr dieser Komponenten gemessen werden müssen.

Eine zu kleine Messzeit führt allerdings zu schlechteren Nachweisgrenzen. Muss nun aber eine Vielzahl an Komponenten gemessen werden – in der Pestizidanalytik geht man zum Beispiel von bis zu 400 Wirkstoffen aus – ist die Methodenerstellung sehr umfangreich: Es müssen genügend Segmente mit vielen Pestiziden geschaffen werden. Hinzu kommt, dass sich neue Verbindungen nur umständlich hinzufügen lassen.

Reduzierte Komplexität in der Methodenentwicklung

Abbildung 2 zeigt eine typische Methode in einem kleinen Ausschnitt des Chromatogramms. Es ist zu erkennen, dass beim Setzen der Segmente Probleme auftreten. Zum einen sollen möglichst wenige Komponenten in einem Segment zusammengefasst werden, zum anderen möchte man aber auch relativ wenige Segmente haben, um ein Coeluieren von Substanzen in zwei Segmenten zu vermeiden. Diese Balance zwischen optimaler Messzeit und minimaler Anzahl von Überlappungen in zwei Segmenten ist bisher das Hauptproblem beim Erstellen einer Methode gewesen.

Die neue „Timed-Selected Reaction Monitoring“ (t-SRM) Datenaufnahme des TSQ Quantum XLS bietet dem Anwender nun die Möglichkeit, Komponenten in fast unbegrenzter Zahl einfach und schnell in einer Methode zu erfassen.

Der entscheidende Unterschied zu den bekannten Segmenten ist, dass nun jede einzelne Komponente ein eigenes Messzeitfenster erhält. Dieses kleine Fenster benötigt lediglich die Retentionszeit der Verbindung. Dadurch müssen nur noch wenige Massen zur gleichen Zeit gemessen werden, was zu besseren Nachweisgrenzen führt. Zum anderen ist die Methodenerstellung sehr einfach.

Automatische Berechnung von Messzeiten

Abbildung 4 zeigt den neuen EZ-Editor zum Timed-Selected Reaction Monitoring. Mithilfe dieser Software muss der Anwender nur noch den Komponentennamen, die Retentionszeit beziehungsweise das Retentionszeitfenster und die zu messenden Massen festlegen. Dies kann einfach in einer Excel-Tabelle geschehen, die mit dem Pesticide Reference Manual mitgeliefert wird. Die Software erkennt nun automatisch, wann das System welche Massen messen muss. Außerdem wird die Messzeit (dwell time) automatisch berechnet und der Anwender muss sich keine Gedanken mehr über zu geringe Messzeiten machen.

Kommt eine neue Komponente hinzu, muss die Methode nicht umständlich verändert werden, sondern es wird lediglich die neue Substanz mit ihrer Retentionszeit und der SRM-Transition in der Tabelle eingetragen beziehungsweise aus der Pestizidmethoden-CD übernommen. Die Software erkennt die neue Substanz dann automatisch und misst sie entsprechend ab sofort mit.

In Abbildung 3 ist eine Methode mit Timed-SRM abgebildet. Jede Substanz wird anhand der Retention zeitgesteuert gemessen. Der große Vorteil im Vergleich zu Abbildung 2 ist dabei die deutlich höhere Messzeit für jede Substanz, da weniger Massen zur gleichen Zeit gemessen werden müssen. Abbildung 5 und 6 zeigen die besseren Nachweisgrenzen wenn „Timed-SRM“ eingesetzt wird.

Zusätzliches Handbuch für die Pestizidanalytik

Das Handbuch „Pesticide Analyzer Reference“ von Thermo Fisher Scientific ist die ideale Ergänzung zum TSQ Quantum XLS. Diese Sammlung enthält die Daten von rund 700 Pestizid-Verbindungen und listet mehr als 1800 SRM-Übergänge, die alle im Labor erprobt wurden. Für den Anwender heißt das: kein mühseliges Suchen nach Übergängen und Kollisionsenergien, denn die sind bereits auf der CD enthalten.

*Dr. M. Kaltenecker, Thermo Fisher Scientific GmbH, 63303 Dreieich,

(ID:335888)