Entwicklung und Evaluation einer 2D-LC-IRMS-Kopplung zur Nutzung konventioneller Umkehrphasen-Chromatographie in der komponentenspezifischen Stabilisotopenanalyse

• Antragsteller: Professor Dr. Torsten Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537343248

Die komponentenspezifische Analyse stabiler Isotope (CSIA) ist eine Methode zur Bestimmung des Verhältnisses der natürlich vorkommenden Isotope in einzelnen Molekülen. Die Kopplung der Flüssigkeitschromatographie (LC) mit einem Isotopenverhältnis-Massenspektrometer (IRMS) ermöglicht die Bestimmung von Kohlenstoff-Isotopenverhältnissen in komplexen Proben und wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, u. a. zur Bestimmung der Herkunft und des Verbleibs organischer Schadstoffe in der Umwelt und zur Authentizitätsanalyse bei der Lebensmittelüberwachung. Die LC-IRMS-Kopplung nutzt die nasschemische Oxidation der Analyten, bei der der gesamte oxidierbare Kohlenstoff in CO2 umgewandelt wird. Aus diesem Grund müssen jegliche organischen Zusätze als Eluenten oder Puffer vermieden werden, da sie die Kohlenstoff-Isotopenbestimmung verfälschen können. Da jedoch 90 % der etablierten LC-Methoden organische Lösemittel verwenden, ist der Einsatz der LC-IRMS bisher sehr begrenzt. Um dieses Problem der CSIA durch LC-IRMS zu überwinden, soll im beantragten Projekt das Konzept der zweidimensionalen LC (2D-LC) für die Stabilisotopenanalyse entwickelt und validiert werden. Dazu sollen in der ersten Dimension etablierte Trennungen aus der Literatur verwendet werden, die mit organischen Lösemitteln arbeiten. In der zweiten Dimension wird das organische Lösemittel vom Analyten getrennt, bevor dieser an dem LC-IRMS-Interface zu CO2 oxidiert wird. Es werden verschiedene Methoden wie die Probenschleifenmethode, die At-Column-Verdünnungsmethode und die Trap-Methode untersucht. Dabei stehen die Parameter Lösemittelkompatibilität, Sensitivität und Integrität der gemessenen Isotopensignaturen im Fokus der Validierung. Neben der Abtrennung des Lösemittels sollen in der zweiten Dimension durch Wahl geeigneter Trennmechanismen auch koeluierende Verbindungen aus der ersten Dimension getrennt werden. Im Rahmen der Untersuchung der Trap-Methode wird zusätzlich die Verwendung von thermoresponsiven Phasen in der Trap-Säule untersucht, um den Transfer des Analyten von 1D zu 2D durch eine moderate Temperaturänderung zu ermöglichen. Im letzten Teil des Projekts sollen die gewonnenen Erkenntnisse genutzt werden, um die Anwendbarkeit der entwickelten Methoden an verschiedenen Beispielen der Charakterisierung von chemischen Substanzen und Transformationsprozessen zu demonstrieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen