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Schwerpunkt
Metabolomics ermöglicht ein besseres Verständnis der
Auswirkungen unterschiedlicher Anbauweisen oder
Lagerungsbedingungen auf die Qualität eines Lebensmittels.
Vorteile der GCxGC / MS
Für Metabolomics-Anwendungen wird generell
eine universelle und robuste Plattform
mit hoher Trennleistung benötigt. Mittels eindimensionaler
Kapillarsäulen-GC lassen sich
– zumindest innerhalb akzeptabler Analysenzeiten
– kaum mehr als etwa 150 Analyten
rein chromatographisch trennen [2]. Metabolomics-Analysen
konfrontieren den Analytiker
jedoch mit deutlich komplexeren Proben.
Zwar lassen sich koeluierende Analyten zum
Teil mittels mathematischer Dekonvolution
der Fragmentspektren rechnerisch separieren,
jedoch arbeiten die entsprechenden Algorithmen
nicht fehlerfrei [3]. Für ungerichtete
Metabolomics-Analysen ist somit ein System
mit optimaler chromatographischer Trennleistung
wie die umfassende zweidimensionale
Gaschromatographie (GCxGC) eine hervorragende
Wahl. Das Prinzip der GCxGC besteht
in der Anwendung zweier hintereinander
geschalteter Kapillarsäulen. Während bei der
sog. Multidimensionalen GC (MDGC) jeweils
nur ein Teil des Eluats der ersten Säule auf
die zweite Säule gelangt, wird bei der GCxGC
die gesamte Probe zweidimensional analysiert.
Klassischerweise werden die Analyten
zunächst auf einer langen, konventionellen
ersten Säule mit einer apolaren Phase (z. B.
DB-5, 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm) nach ihrem
Abb. 1: 2D-Chromatogramm der GCxGC-Analyse einer Tomatenprobe. Die Trennung auf der
ersten und der zweiten Säule werden auf der x-Achse bzw. der y-Achse dargestellt. Jeder Punkt
steht für eine Verbindung; die Signalintensität wird farblich codiert. Oben rechts eingefügt:
3D-Plot eines Ausschnitts des 2D-Chromatogramms.
Siedepunkt getrennt. Am Kopf der zweiten
Säule befindet sich der sog. Modulator, ein
kontinuierlich arbeitenden Fraktionssammler,
der die von der ersten Säule eluierenden
Analyten mittels heißer und kalter Gasströme
abwechselnd arretiert und wieder mobilisiert.
Dadurch gelangen die Analytbanden
in konzentrierter Form auf die kurze, meist
polare oder mittelpolare zweite Säule (z. B.
DB-17, 1-2 m x 0,1 mm x 0,1 µm), wo eine
Trennung der isovolatilen Analyten auf Basis
von polaren Wechselwirkungen innerhalb
von 4-8 s erfolgt. GCxGC-Rohdaten bestehen
also aus einer Serie von vielen Kurz-Chromatogrammen,
die jeweils einer durch den
Modulator erzeugten Fraktion entsprechen.
Zur adäquaten Erfassung der sehr schlanken
GCxGC-Peaks (Peak-Basisbreiten von ca. 50-
500 ms) sind schnelle, Strukturinformationen
liefernde Detektoren nötig, üblicherweise
TOF-MS- oder alternativ schnelle Quadrupol-
MS-(qMS)-Detektoren [4].
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GIT Labor-Fachzeitschrift 9/2013 ▪▪▪ 557