Optimierung einer realen Pestizidmethode für die Routineanalytik- schneller und empfindlicher auf der HPLC, robuster auf der UHPLC

13.10.2014

Bestimmung von 130 Pestizide in unterschiedlichen Wässern (Mineral- und Trinkwasser, Brunnen- und Oberflächengewässer, Roh- und Brauchwasser, Abwasser) mittels Direktinjektion von 50-100 µL Probe auf HPLC/MS- (bis max. 400 bar) und UHPLC/MS-Geräten (bis max. 600 bar).

Optimierung einer realen Pestizidmethode für die Routineanalytik - schneller und empfindlicher auf der HPLC, robuster auf der UHPLC


Unser Kunde (SGS INSTITUT FRESENIUS GmbH, Taunusstein) bestimmt 130 Pestizide in unterschiedlichen Wässern (Mineral- und Trinkwasser, Brunnen- und Oberflächengewässer, Roh- und Brauchwasser, Abwasser) mittels Direktinjektion von 50-100 µL Probe auf HPLC/MS- (bis max. 400 bar) und UHPLC/MS-Geräten (bis max. 600 bar).

Beide Methoden konnten durch Umstellung auf 2.7 µm Raptor™ ARC-18 Säulen optimiert werden (siehe Tabelle). Die HPLC-Methode (bisher 5 µm Partikel) konnte bei gleichem Druck beschleunigt und vor allem empfindlicher werden, die UHPLC-Methode (bisher 1.7 µm Partikel) konnte bei gleichbleibender Trennleistung und niedrigerem Druck robuster gestaltet und darüber hinaus sogar noch beschleunigt werden.

   

HPLC/MS
bisher

HPLC/MS mit
Raptor™ ARC-18

 

UHPLC/MS
bisher

UHPLC/MS mit
Raptor™ ARC-18

Säulenlänge [mm]

 

150

100

 

100

100

ID [mm]

 

2.1

2.1

 

2.1

2.1

Partikelgröße [µm]

 

5

2.7

 

1.7

2.7

Temperatur [°C]

 

25

25

 

45

30

Eluent A

 

A: 90% Wasser,
10% Methanol,
5mM Puffer *

A: 90% Wasser,
10% Methanol,
5mM Puffer *

 

A: 90% Wasser,
10% Methanol,
10mM Puffer *

A: 90% Wasser,
10% Methanol,
10mM Puffer *

Eluent B

 

B: 100% Methanol, 5mM Puffer *

B: 100% Methanol, 5mM Puffer *

 

B: 100% Methanol, 10mM Puffer *

B: 100% Methanol, 10mM Puffer *

Gradient **

 

0 - 89% B

0 - 89% B

 

27 - 100% B

15 - 100% B

Flussrate [mL/min]

 

0.3

0.3

 

0.25

0.4

Druck [bar]

 

150 - 350

150 - 300

 

450 - 570

250 - 350

Injektionsvolumen [µL]

 

50

50

 

100

100

Analysenzeit bis zum Ende der Trennung [min]

 

11.4

3.3

 

13.5

7.8

Analysenzeit komplett bis zur nächsten Injektion [min]

 

19.5

10

 

19.5

10.5

Vorteile durch Raptor

   

Schärfere Peaks, bessere Empfindlichkeit, kürzere Analysenzeit

 

Gleiche Trenn-
effizienz, aber längere Standzeit, geringerer Druck, kürzere Analysenzeit

 
 

* Puffer = Ammoniumformiat, ** Details zum Gradienten auf Anfrage


Bei beiden Gerätetypen wird ein 0,2 µm Partikelfilter vor der Säule verwendet. Die Raptor™ Säule kann mit passender Vorsäule im nutzerfreundlichen EXP-System betrieben werden, was bisher aufgrund der Drücke am Limit der Anlagen nicht möglich war. Raptor™ Säulen können übrigens bis 600 bar im Dauerbetrieb eingesetzt werden.

Für manche Anwendungen ist die UHPLC tatsächlich das "Non-Plus-Ultra", für andere aber ein Kampf um Robustheit, der oft nur durch höheren Aufwand bei Filtration und Probenvorbereitung gewonnen werden kann (oder durch Austausch der Säule). Da bei kleinen Partikeln auch die Zwischenräume kleiner sind, verstopfen diese Säulen naturgemäß eben schneller als solche mit gröberen Partikeln. Insbesondere in der Routineanalytik mit wechselnden Probentypen hat man damit zu kämpfen. Daher sind die Raptor™ 2.7 µm Core-Shell Partikel eine sehr gute Alternative zu < 2 µm Phasen.

Besonders wichtig bei solchen Multimethoden ist auch die gleichmäßige Verteilung der Analyten über die gesamte Laufzeit, um eine optimale Empfindlichkeit im MS zu erreichen. Wenn zu viele Substanzen gleichzeitig eluieren, wird die Messzeit pro Analyt im MRM-Modus zu klein, wodurch die Empfindlichkeit sinkt. Das "ausgewogene Retentionsprofil" der Raptor™ ARC-18 erfüllt auch diese Anforderung (Abbildung 1).


Abbildung 1: LC/MS-Lauf der 130 Pestizide


Die Robustheit und Stabilität der Raptor™ ARC-18 Core-Shell Säulen zeigt der folgende Vergleich (Abbildung 2 und 3): exemplarisch wurden 4 Sustanzen ausgewählt, die im vorderen und hinteren Bereich des Chromatogramms eluieren. Trennung, Peakform und Retentionszeitstabilität sind einwandfrei.


Abbildung 2: Desisopropylatrazin, Fenuron, AIPA (Anthranilsäureisopropylamid) und Diazinon auf neuer Raptor™ ARC-18


Abbildung 3: Desisopropylatrazin, Fenuron, AIPA (Anthranilsäureisopropylamid) und Diazinon auf Raptor™ ARC-18 nach etwa 5.000 Injektionen (verschiedenste Wasserproben, von Reinstwasser bis zu stinkendem Abwasser)



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Weitere Pestizid-Applikationen auf Raptor™ ARC-18 Säulen und Informationen zu unseren Pestizid-Standards für die LC/MS finden Sie auf unserer Webseite.


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