L’Orbitrap enfin accessible en CPG

GC orbitrap

Commercialisée depuis 2005 par Thermo, la technologie Orbitrap n’était jusqu’à présent disponible qu’en couplage LC (Liquid Chromatography).

Avec la sortie du nouveau Q Exactive Orbitrap GC-MS/MS, Thermo permet aux utilisateurs de chromatographie en phase gazeuse de bénéficier des performances de l’Orbitrap.

Olive

Propriété exclusive de Thermo, l’Orbitrap a été développé par le physicien russe Alexander Makarov en 1999. Le principe du piège orbitalaire est semblable à celui des autres trappes d’ions. Lorsqu’ils sont dans la trappe, tous les ions engagent une trajectoire identique autour de l’«olive ». En revanche, leur vitesse varie en fonction de leur masse.

Ce spectromètre affiche des performances de résolution pouvant aller de 60 000 à 120 000 (pour un rapport m/z de 200). Pour rappel cette résolution est le rapport m/Dm où Dm représente l’écart de masse entre le pic d’interêt et son voisin le plus proche. Cette résolution permettra d’accéder à la masse exacte des molécules. Il est toutefois important de noter que la précision en masse ne fournira la masse exacte qu’à la condition que le spectromètre ait été étalonné avec précision (!).

Généralement, ces spectromètres dits, à haute résolution, sont davantage utilisés pour des études d’élucidation structurales. La quantification de molécules dans des échantillons semble néanmoins possible. En effet, les performances annoncées pour cet appareil en mode full scan sont comparables à celles d’un triple quadripôle opérant en mode SRM (Selected Reaction Monitoring). La limite de détection est de l’ordre du ppt.

Si les performances de l’Orbitrap ne sont plus à démontrer, le coût élevé de ces appareils ne permettra hélas pas à tous les laboratoires de s’équiper…

Analyse de l’additif E476 par SFC nouvelle génération

La chromatographie par fluide supercritique (SFC) a longtemps été utilisée pour quelques applications très spécifiques comme la séparation d’énantiomères.Depuis 2010 la chromatographie par fluide supercritique est revenue sur le devant de la scène grâce à l’arrivée d’une nouvelle génération d’instruments dédiés à cette technique.

UPC waters Deux systèmes appartiennent à cette nouvelle génération, la SFC ACQUITY UltraPerfromance Convergence Chromatography (UPC2) de Waters (2012) et le 1260 Infinity Hybrid SFC/UHPLC system d’Agilent Technologies (2010).

SFC agilent

Comme son nom l’indique le système d’Agilent est « hybride » et permet de basculer grâce à un système de valve de la SFC à l’UHPLC alors que l’instrument Waters est totalement dédié à la SFC.

En parcourant les notes d’applications de ces deux systèmes pour les années 2012 à 2014, nous en avons recensés 73 qui traitent de l’Acquity UPC2 (contre 336 pour le système UPLC) et 29 pour l’Infinity Hybrid (contre 264 pour le système UHPLC Infinity 1290). Sur ces 102 notes d’application une seule (Waters) traite des acides gras saturés et insaturés. Il nous a donc semblé intéressant de continuer à élargir le portefeuille des applications et des possibilités des nouveaux systèmes SFC en vous présentant nos travaux sur l’analyse d’un ester glycérique d’acide gras utilisé comme épaississant alimentaire (additif E476).

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Intérêt de la chromatographie en phase liquide bidimensionnelle

A l’occasion du 11ème  congrès francophone de l’AFSEP sur les sciences séparatives et les couplages, Amélie D’Attoma a présenté un poster qui, de notre point de vue résume très bien les potentialités de la chromatographie liquide bidimensionnelle. Avec l’autorisation des auteurs, nous relayons donc ici ces travaux qui peuvent modifier l’approche des développements contraints par des méthodes déjà déposées et/ou utilisées en contrôle.

SEP15-Poster-LC2D-compatibilitéMS

En SFC : Colonnes poreuses ou noyau dur ?

De la même manière que nous nous étions intéressés à cette comparaison en UHPLC, nous présentons ici des résultats d’analyse de 4 acides gras saturés par SFC-MS (Supercritical Fluid Chromatography Mass Spectrometry) obtenus sur cinq colonnes.

Le mélange d’acides gras est composé des acides laurique C12:0, myristique C14:0, palmitique C16:0 et stéarique C18:0.
Les colonnes testées sont indifféremment utilisables en chromatographie liquide ou supercritique:

  • Colonnes à particules poreuses
    Aquity HSS C18 100 x 3 mm – 1,8 µm (Waters)
    ACE Excel 2 super C18 100 x 3 mm – 2 µm (AIT)
    XBridge 100 x 3 mm – 3,5 µm (Waters)
  • Colonnes à noyaux durs
    Kinetex C18 100 x 3 mm – 2,6 µm (Phenomenex)
    Nucleoshell RP18 100 x 3 mm – 2,7 µm (Macherey-Nagel)

Nous avons utilisé un système chromatographique UPC2™ (Waters) couplé à une détection masse (quadripôle avec source electro-spray). Pour chaque colonne, le débit et le gradient ont été adaptés à la granulométrie pour maintenir les conditions optimales de vitesse linéaire de la phase mobile.

chromatos

tableau

Comme attendu, les performances des colonnes poreuses s’améliorent avec la diminution de la granulométrie.
Par contre, il est plus étonnant  de constater que l’efficacité des 2 colonnes noyaux durs testées reste en deçà de celle des poreuses sub 2 µm et simplement comparable à celle d’une phase poreuse 3.5 µm (XBridge).

Nous n’avions pas observé cela jusqu’à présent en UHPLC. Le coefficient de diffusivité élevé du COà l’état supercritique est un des facteurs majeur expliquant les performances des colonnes sub 2µm dans cette expérience, il favorise le processus de transfert de masse entre les deux phases et a donc tendance à niveler cet avantage connu des colonnes core-shell.

Analyse d’acides gras par SFC-MS (Supercritical Fluid Chromatography Mass Spectrometry)

Dans une note d’applicationpubliée en juillet 2013, Waters® a présenté des travaux sur le développement d’une méthode de dosage d’une série de corps gras par SFC-MS (Supercritical Fluid Chromatography Mass Spectrometry).

La SFC est une technique de séparation chromatographique où la phase mobile est un fluide porté à l’état supercritique ou subcritique. On utilise couramment le CO2 car son point critique est facilement accessible (31,0°C et 73,8 bars). La phase stationnaire, contenue dans une colonne, peut être constituée de particules solides de granulométrie fine (silice ou graphite poreux par exemple), ou être chimiquement modifiée comme les phases utilisées en chromatographie liquide.

La mise en oeuvre de cette technique au laboratoire nous a permis d’obtenir la séparation rapide de 4 acides gras saturés (à titre d’exemple, nous avons choisi d’étudier l’acide laurique C12:0, l’acide myristique C14:0, l’acide palmitique C16:0 et l’acide stéarique C18:0) en s’affranchissant de l’étape de dérivatisation habituellement pratiquée en CPG (Chromatographie en Phase Gazeuse) pour l’analyse des acides gras.

Chromato

Nous retenons particulièrement de cette note l’utilisation d’un co-solvant acidifié (méthanol-acide formique 0.1%) qui permet d’utiliser un mécanisme de suppression d’ion (habituel en chromatographie liquide) et d’un make-up de méthanol alcalinisé (ammoniac ou acétate d’amonium dans notre cas) qui rend possible une détection en masse par un électrospray négatif.

La méthode présentée dans cette note d’application est donc aisément transposable dans un laboratoire disposant de l’UPC² couplé à un spectromètre de masse et pourrait être déclinée à d’autres composés ionisables.

1 : Fast and Simple Free Fatty Acids Analysis Using UPC²/MS, Giorgis Isaac et al., Application note, Waters Corporation, Manchester, UK.