GC-MS
Die Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GC-MS) ist ein Verfahren der chemischen Analytik, mit dessen Hilfe organische Verbindungen identifiziert und quantifiziert werden können.
Inhaltsverzeichnis
So unterstützt Sie Quality Analysis mit der GC-MS
In unserem akkreditierten Prüflabor trennen wir komplexe organische Stoffgemische mit Hilfe unseres modernen Gaschromatographen (GC) gekoppelt mit einem Massenspektrometer (MS), um Ihnen eine zuverlässige qualitative und quantitative Analyse Ihrer Probe zu bieten, die wir Ihnen in einem ausführlichen Prüfbericht zusammenfassen. Unsere Experten stehen Ihnen dabei auch kurzfristig zu Ihrer Verfügung.
Wie funktioniert die GC-MS?
Bei der GC-MS wird ein Gaschromatograph mit einem Massenspektrometer über eine beheizte Transferverbindung gekoppelt. Der Gaschromatograph dient dabei der Trennung der zu untersuchenden Probe, die Bestimmung der zu untersuchenden Substanz findet im Massenspektrometer statt.
Die Rolle des Gaschromatographen bei der GC-MS
Der Gaschromatograph dient der Trennung eines vorliegenden organischen Stoffgemisches. Dazu wird die verdampfte Substanz in die Trennsäule des Chromatographen eingespritzt. Die Säule als stationäre Phase wird von einem Inertgas, der mobilen Phase, durchströmt. Aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften hat jede Komponente des Stoffgemisches eine andere, charakteristische Mobilität.
Bei den meisten heute im Einsatz befindlichen besteht die Trennsäule nicht mehr aus einer langen, dünnen Glasröhre, sondern einem Kapillargeflecht mit einer Gesamtlänge von bis zu 100 Metern. Kapillar-Trennsäulen eignen sich besonders zur Trennung hochkomplexer Stoffgemische.
Im Gaschromatographen können auch komplexeste Stoffgemische zuverlässig getrennt werden, jedoch nur, sofern sie unzersetzt verdampfbar sind und ihre Molekülmasse gering ist (für gewöhnlich weniger als 1.000 Dalton). Bestimmte Stoffe, sogenannte kritische Paare, können nicht voneinander getrennt werden.
Ionisierung – Voraussetzung für die Untersuchung
Damit eine Massentrennung möglich ist, müssen die getrennten Substanzen ionisiert werden. Dies geschieht meist mit der Elektronenstoßionisation (electron impact, EI), also mit ionisierender Strahlung, doch kommen auch andere Verfahren zum Einsatz. Nach der Ionisation liegen die ursprünglichen Moleküle als einfach geladene Ionen vor. Die EI ist nicht nur sehr universell einsetzbar, sondern lässt anhand der charakteristischen Molekülbruchstücke bereits Schlüsse auf die Summen- und die Strukturformel der Substanzen zu.
Massentrennung und Detektion: das Entstehen der Spektren
Die Massentrennung erfolgt durch die Anlage elektrischer und/oder magnetischer Felder, die die Ionen nach ihrem Masse-zu-Ladung-Verhältnis trennen. Die Aufnahme der Massenspektren erfolgt entweder ebenfalls durch elektrische bzw. magnetische Felder, sogenannte Ionenfallen, oder mittels Quadrupol-Analysatoren; Time-of-Flight-Analysatoren (TOF) finden zunehmend Verbreitung in aufwendigen Massespektrometern.
Zur Detektion der Ionen sind ebenfalls verschiedene Verfahren etabliert, dazu zählen unter anderem spezielle Elektronenröhren wie Photomultiplier oder Sekundärelektronenvervielfacher (SEV), aber auch der Faraday-Becher und Szintillationsdetektoren, namentlich der Daly-Detektor, kommen zum Einsatz.
Herausforderungen der GC-MS und Lösungen
Bei allen Detektionsverfahren war der Anwender lange Zeit vor die Herausforderung gestellt, dass die Aufnahme der Spektren in der Geschwindigkeit hinter der der Auftrennung im Gaschromatographen zurückbleiben kann. Eine Reduktion der Nachweisempfindlichkeit oder der Qualität der Spektren war die Folge. Moderne Geräte sind jedoch in der Lage, mehrere komplette Massenspektren pro Sekunde aufzuzeichnen. Die Nachweisgrenzen bei der Analyse ausgewählter Ionen liegen mittlerweile bei 10-14 Mol.
Die GC-MS in der praktischen Anwendung
Ihre universelle Einsetzbarkeit macht die Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung zu einer verbreiteten Untersuchungsmethode der analytischen Chemie. Sie kann zur Untersuchung aller organischen Verbindungen eingesetzt werden, sofern diese verdampft werden können. Im Folgenden kann darum nur ein kleiner Einblick in die vielfältigen Anwendungsbereiche dieser Untersuchungsmethode gegeben werden.
Pharmazie und Pharmakologie
In der Pharmazie und Pharmakologie dient die GC-MS sowohl der Analyse chemischer Substanzen im Labor als auch der In-Vivo-Forschung. So kommt sie beispielsweise bei der Massenbestimmung und Strukturaufklärung von Substanzen in der Medikamentenproduktion zum Einsatz, aber auch zum Nachweis von Medikamentenmetaboliten in Proben aus dem menschlichen Körper.
Lebensmittelchemie
In der Lebensmittelindustrie kommt die GC-MS zur quantitativen und qualitativen Bestimmung der Inhaltsstoffe sowie zur Identifizierung von Fremdstoffen zum Einsatz. Eng damit verknüpft sind toxikologische Fragestellungen, bei denen die GC-MS einen wichtigen Beitrag zur Lebensmittelsicherheit leistet.
Kurz zusammengefasst: GC-MS
Die Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GC-MS) kommt im Rahmen der chemischen Analytik zum Einsatz, da mit ihrer Hilfe alle verdampfbaren Substanzen untersucht werden können. Der Gaschromatograph dient der Trennung der Probe, die quantitative und qualitative Bestimmung findet im Massenspektrometer statt. Das Verfahren kommt zum Beispiel in der Pharmazie, der Lebensmittelchemie und zahlreichen anderen Bereichen zum Einsatz.
