Profiling of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Crude Oil with the Agilent 1290 Infinity 2D-LC Solution

Význam tématu

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) jsou významnými kontaminanty v životním prostředí i v potravinách a vykazují silnou karcinogenitu. Surová ropa obsahuje složitou směs nesubstituovaných i alkylovaných PAH včetně heterocyklických derivátů, jejíž komplexita překračuje schopnosti jednorozměrných chromatografických metod. Proto je klíčové nasadit vysoce rozlišovací techniky pro kvalitativní a kvantitativní profilování PAH frakcí v minerálních olejích.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat využití Agilent 1290 Infinity 2D-LC Solution pro komplexní dvourozměrnou kapalinovou chromatografii (LC×LC) k profilování PAH frakce izolované z ropného vzorku. Studie ilustruje orthogonální separaci nesubstituovaných a substituovaných PAH pomocí kombinace cyanopropyl kolon a specializované PAH kolony v druhé dimenzi s paralelní detekcí DAD a FLD.

Použitá metodika

Vzorek aromatické frakce ropy byl izolován liquid–liquid extrakcí hexan/nitromethan. V první dimenzi byla použita columna ZORBAX SB-CN (2.1×150 mm, 5 μm) s gradientem voda/methanol (40→100 % B, 0–80 min), v druhé dimenzi ZORBAX RRHD Eclipse PAH (3.0×50 mm, 1.8 μm) s gradientem voda/acetonitril a modulací o délce 0,5 min. Modulační systém využíval dvě paralelní 60 μL kroužky. Injekce 1 μL se směsnou vodní zátkou zamezila rozšíření špiček.

Použitá instrumentace

• Agilent 1290 Infinity 2D-LC Solution s dvěma binárními pumpami, autosamplerem, termostatizovaným modulem kolony, dvoupolohovým ventilem pro 2D-LC
• ZORBAX SB-CN 2.1×150 mm, 5 μm (1. dimenze)
• ZORBAX RRHD Eclipse PAH 3.0×50 mm, 1.8 μm (2. dimenze)
• Diode-array detektor (DAD) při 220 nm a fluorescenční detektor (FLD) s Ex 260 nm/Em 350, 430, 500 nm
• Software Agilent OpenLAB CDS ChemStation Edition a GC Image LCxLC Edition

Hlavní výsledky a diskuse

Jednorozměrná separace na koloně SB-CN odhalila značné překrývání piků v extraktu surové ropy. Aplikace LC×LC přinesla vysokou orthogonalitu a výrazné rozšíření kapacity separace: izomerní páry fenanthren/anthracen, benzo(a)anthracen/chrysen a benzo(b/k)fluoranthen se rozdělily do oddělených regionů konturových zobrazení. FLD navíc odhalila řady alkylovaných a heterocyklických PAH, které nebyly detekovatelné v 1D. Neúplná separace benzo(ghi)perylenu a indeno(1,2,3-cd)pyrenu poukazuje na potenciál další optimalizace.

Přínosy a praktické využití metody

• Komplexní profilování PAH frakcí v minerálních olejích, bitumenech a ropných produktech
• Rychlá detekce a rozlišení substituovaných a nesubstituovaných PAH
• Možnost nasazení v QA/QC laboratořích a environmentálních analýzách jako doplněk ke GC×GC

Budoucí trendy a možnosti využití

• Kombinace LC×LC s hmotnostní spektrometrií (např. APPI-MS) pro identifikaci neznámých piků
• Nasazení UHPLC kol ve 2D pro zvýšení rychlosti a rozlišení
• Vývoj pokročilého softwaru a datové analýzy pro automatizovanou interpretaci 2D chromatogramů

Závěr

Agilent 1290 Infinity 2D-LC Solution prokázal vysoký profilovací výkon při analýze polyaromatické frakce ropných vzorků. Metoda nabízí orthogonální separaci a selektivní detekci PAH, čímž umožňuje detailní charakterizaci složité směsi, kterou 1D-LC nedokáže plně rozlišit.

Reference

1. EFSA Journal 2012;10(6):2704, European Food Safety Authority