IMSC 2012: Simultaneous analysis of anionic, amphoteric and non-ionic surfactants using ultra-high speed LC-MS/MS
Postery | 2012 | ShimadzuInstrumentace
Surové vodní a půdní vzorky mohou obsahovat širokou škálu povrchově aktivních látek používaných v detergentních prostředcích, šamponech či zubních pastách. Proto je klíčové zavést analytickou metodu, která dokáže současně detekovat aniontové, amfoterní i neiontové surfaktanty s vysokou citlivostí a přesností. Rychlá a úsporná analýza přispívá ke sledování environmentální zátěže a kontrole kvality výrobků.
Cílem studie bylo vyvinout a validovat metodu ultra-vysokorychlostní UHPLC ve spojení s tandemovým hmotnostním spektrometrem se schopností ultra-rychlého přepínání polarity. Metoda měla umožnit simultánní kvantifikaci pěti homologů lineárních alkylbenzensulfonátů (LAS C10–C14), tří amfoterních betainů (C10, C12, C14) a neiontového heptaethyleneglycoldodecyletheru (HEDE).
Bylo použito UHPLC systému Nexera MP (Shimadzu) spojeného s triple kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem LCMS-8040. Jako kolona sloužila YMC-Triart C8 (100×2,0 mm, 1,9 µm). Mobilní fáze A tvořil 10 mM acetát amonný, fáze B pak 10 mM acetát amonný/acetonitril/isopropanol (1/4/5). Gradientní program: 0 min 75 % B, 1,5–3 min 95 % B, 3,01–5 min 75 % B, průtok 0,3 mL/min, teplota kolony 40 °C, injekce 10 µL. Hmotnostní spektrometrie probíhala v režimu MRM s ESI ionizací a ultra-rychlým přepínáním polarity (15 ms), umožňujícím sledování až 555 přechodů za sekundu.
Metoda dosáhla separace všech devíti analytů během 2,5 minuty. Detekční limity na úrovni jednotek ppb (0,5–1 ppb) a lineární odezva s koeficienty determinace r2 ≥ 0,997 potvrzují vysokou citlivost a přesnost. Grafy kalibrace a chromatogramy ukázaly čisté a dobře rozlišené píky LAS C10–C14 (negativní ionizace), betainy C10–C14 a HEDE (pozitivní ionizace). Aplikace na reálné vzorky ukázala, že 1:1000 naředěný tekutý mýdlový přípravek obsahoval 5–6 ppb LAS C12–C13 (což odpovídá ~5–6 ppm v původním vzorku). Kuchyňské detergenty obsahovaly 40–75 ppb LAS a amfoterní složky 31–44 ppb (odpovídá desítkám ppm v koncentrátu).
Dalším směrem rozvoje je rozšíření metodiky o detekci kationtových surfaktantů a biodegradabilních oligomerů. Integrace automatizovaného vzorkování a on-line přípravy vzorků umožní vysokopropustné monitorovací platformy. Také kombinace se spektroskopií a datovou analýzou podporovanou strojovým učením přinese pokročilou identifikaci méně běžných či neznámých povrchově aktivních sloučenin.
Vyvinutá UHPLC–MS/MS metoda s ultra-rychlým přepínáním polarity nabízí spolehlivou, rychlou a citlivou simultánní analýzu aniontových, amfoterních i neiontových surfaktantů. Je plně využitelná pro kvalitativní a kvantitativní stanovení v laboratorních i průmyslových aplikačních scénářích.
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Surové vodní a půdní vzorky mohou obsahovat širokou škálu povrchově aktivních látek používaných v detergentních prostředcích, šamponech či zubních pastách. Proto je klíčové zavést analytickou metodu, která dokáže současně detekovat aniontové, amfoterní i neiontové surfaktanty s vysokou citlivostí a přesností. Rychlá a úsporná analýza přispívá ke sledování environmentální zátěže a kontrole kvality výrobků.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a validovat metodu ultra-vysokorychlostní UHPLC ve spojení s tandemovým hmotnostním spektrometrem se schopností ultra-rychlého přepínání polarity. Metoda měla umožnit simultánní kvantifikaci pěti homologů lineárních alkylbenzensulfonátů (LAS C10–C14), tří amfoterních betainů (C10, C12, C14) a neiontového heptaethyleneglycoldodecyletheru (HEDE).
Použitá metodika a instrumentace
Bylo použito UHPLC systému Nexera MP (Shimadzu) spojeného s triple kvadrupólovým hmotnostním spektrometrem LCMS-8040. Jako kolona sloužila YMC-Triart C8 (100×2,0 mm, 1,9 µm). Mobilní fáze A tvořil 10 mM acetát amonný, fáze B pak 10 mM acetát amonný/acetonitril/isopropanol (1/4/5). Gradientní program: 0 min 75 % B, 1,5–3 min 95 % B, 3,01–5 min 75 % B, průtok 0,3 mL/min, teplota kolony 40 °C, injekce 10 µL. Hmotnostní spektrometrie probíhala v režimu MRM s ESI ionizací a ultra-rychlým přepínáním polarity (15 ms), umožňujícím sledování až 555 přechodů za sekundu.
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda dosáhla separace všech devíti analytů během 2,5 minuty. Detekční limity na úrovni jednotek ppb (0,5–1 ppb) a lineární odezva s koeficienty determinace r2 ≥ 0,997 potvrzují vysokou citlivost a přesnost. Grafy kalibrace a chromatogramy ukázaly čisté a dobře rozlišené píky LAS C10–C14 (negativní ionizace), betainy C10–C14 a HEDE (pozitivní ionizace). Aplikace na reálné vzorky ukázala, že 1:1000 naředěný tekutý mýdlový přípravek obsahoval 5–6 ppb LAS C12–C13 (což odpovídá ~5–6 ppm v původním vzorku). Kuchyňské detergenty obsahovaly 40–75 ppb LAS a amfoterní složky 31–44 ppb (odpovídá desítkám ppm v koncentrátu).
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá simultánní analýza více tříd surfaktantů v jediném běhu.
- Vysoká citlivost a linearita ve stopových koncentracích.
- Vhodné pro environmentální monitoring i kontrolu kvality osobní a domácí chemie.
- Snížení doby analýzy a spotřeby mobilní fáze.
Budoucí trendy a možnosti využití
Dalším směrem rozvoje je rozšíření metodiky o detekci kationtových surfaktantů a biodegradabilních oligomerů. Integrace automatizovaného vzorkování a on-line přípravy vzorků umožní vysokopropustné monitorovací platformy. Také kombinace se spektroskopií a datovou analýzou podporovanou strojovým učením přinese pokročilou identifikaci méně běžných či neznámých povrchově aktivních sloučenin.
Závěr
Vyvinutá UHPLC–MS/MS metoda s ultra-rychlým přepínáním polarity nabízí spolehlivou, rychlou a citlivou simultánní analýzu aniontových, amfoterních i neiontových surfaktantů. Je plně využitelná pro kvalitativní a kvantitativní stanovení v laboratorních i průmyslových aplikačních scénářích.
Podobná PDF
Simultaneous analysis of anionic, amphoteric and non-ionic surfactants using ultra-high speed LC-MS/MS
2012|Shimadzu|Postery
Simultaneous analysis of anionic, amphoteric and non-ionic surfactants using ultra-high speed LC-MS/MS ASMS 2012 TP31-612 Keiko Matsumoto1, Jun Watanabe1, Junko Iida1 1 Shimadzu Corporation.1, Nishinokyo-Kuwabaracho Nakagyo-ku, Kyoto 604–8511, Japan Simultaneous analysis of anionic, amphoteric and non-ionic surfactants using ultra-high speed…
Klíčová slova
hede, hedesurfactants, surfactantsionic, ionicultra, ultrakitchen, kitchenmrm, mrmdetection, detectionspeed, speedprotonated, protonatednon, nonppb, ppbpolarity, polaritysoap, soaptransition, transitionsurfactant
High throughput analysis of anion surfactant using ultra-high speed LC-MS/MS and 1 mm inside diameter column
2012|Shimadzu|Postery
High throughput analysis of anion surfactant using ultra-high speed LC-MS/MS and 1 mm inside diameter column ASMS 2012 TP31-611 Keiko Matsumoto1, Jun Watanabe1, Manabu Yukiyama1, Junko Iida1, Itatu Yazawa2 1 SHIMADZU CORPORATION; 2 Imtakt Corporation High throughput analysis of anion…
Klíčová slova
surfactant, surfactantanion, anionlas, lashigh, highthroughput, throughputanalysis, analysisppb, ppbutrafast, utrafastusing, usingalkyl, alkylarea, areathoughput, thoughputnexera, nexeraimtakt, imtaktspeed
Analysis of linear alkylbenzene sulfonate in environmental water using online SPE LC system coupled with LC-MS/MS
2013|Shimadzu|Postery
PO-CON1326E Analysis of linear alkylbenzene sulfonate in environmental water using online SPE LC system coupled with LC-MS/MS ASMS 2013 WP03-028 Benjamin Figard1, Keiko Matsumoto2, Jun Watanabe2, Yoshihiro Hayakawa2 1 SHIMADZU SCIENTIFIC INSTRUMENTS,INC., Columbia, MD; 2 SHIMADZU CORPORATION, Kyoto, Japan Analysis…
Klíčová slova
alkylbenzene, alkylbenzenesulfonate, sulfonatewater, wateronline, onlinespe, spelas, lascoupled, coupledenvironmental, environmentalriver, riversystem, systemlinear, linearpreparation, preparationusing, usingcolumn, columnanalysis
Analysis of Anionic Surfactants Using Triple Quadrupole Mass Spectrometry Based on Water Quality Standards
2024|Shimadzu|Aplikace
High Performance Liquid Chromatograph Mass Spectrometer LCMS-8050RX Application News Analysis of Anionic Surfactants Using Triple Quadrupole Mass Spectrometry Based on Water Quality Standards Saho Yoshioka and Kazuhiro Kawakami User Benefits Anionic surfactants stipulated in Japan’s Drinking Water Quality Standards…
Klíčová slova
mhlw, mhlwtap, tapwater, waterconcentration, concentrationrecovery, recoverysurfactants, surfactantsdrinking, drinkinganionic, anionicintra, intraministerial, ministerialprecision, precisionratio, ratiocompound, compoundordinance, ordinancespike