Direct Determination of Small Organic Acids in Sea Water by IC-MS

Význam tématu

Analýza nízkomolekulárních organických kyselin v mořské vodě je klíčová pro pochopení uhlíkového cyklu, regulace pH a biologických procesů v prostředí s vysokou iontovou silou.
Tyto sloučeniny ovlivňují rozpustnost stopových kovů, životní prostředí v akvakultuře a mohou nahradit antibiotika jako krmné acidifikátory.

Cíle a přehled studie

• Vyvinout dvoudimenzionální iontovou chromatografii spojenou s hmotnostní spektrometrií (2D-IC-MS) pro přímé stanovení C1–C5 organických kyselin v mořské vodě.
• Oddělit nízkokoncentrované kyseliny od silně pufrovaného matrixu pomocí zachytávání na past, následné separace a detekce ve vybraných iontových módech.
• Dosáhnout nízkých detekčních limitů bez nutnosti derivatizace nebo složité přípravy vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda kombinuje dvě chromatografické kolony s kontinuálně regenerovaným explozečním zachytávacím patronem a elektrolyticky generovaným KOH gradientem.
Speciální přepínací ventily řídí tok mezi dimenzemi a směrují nechtěné složky do odpadu.
Ionizace probíhá v ESI negativním módu s vybraným iontovým monitorováním (SIM) pro zvýšení specificity.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex ICS-3000/ICS-5000 RFIC systém (DP Dual Pump, EG Eluent Generator, EGC III KOH cartr.
• CR-ATC Continuously Regenerated Anion Trap Column a Dionex IonPac UTAC-ULP1 Ultra Trace Anion Concentrator
• ASRS 300 Anion Self-Regenerating Suppressor, Dionex CD Conductivity Detector a AS-AP Autosampler
• Thermo Scientific MSQ Plus Single Quadrupole Mass Spectrometer s Dionex AXP-MS Auxiliary Pump
• Řídící software Thermo Scientific Dionex Chromeleon 6.8 SR10

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla lineárních kalibračních křivek s korelačními koeficienty >99,98 % a detekčních limitů v rozmezí 3,8–200 ppb.
Recovery pro 100 ppb koncentraci v DI vodě se pohybovala mezi 90–105 %, pro 1 ppm mezi 88–108 %.
Díky 2D oddělení byly minerální složky z mořské vody efektivně vyloučeny, což umožnilo robustní detekci organických kyselin.
SIM módu zajistil vysokou selektivitu i při výrazném pozadí anorganických iontů.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou analýzu bez derivatizace, minimalizuje dobu přípravy vzorku a nabízí spolehlivé výsledky pro monitorování kvality mořské vody v akvakultuře a environmentální analytice.
Senzitivita a přesnost jsou vhodné pro sledování stopových koncentrací karboxylových kyselin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace s hmotnostní spektrometrií vyšší rozlišovací schopnosti (HRMS) a tandemové MS/MS může dále zlepšit selektivitu.
Automatizace vzorkování a on-line monitoring v terénu otevře možnosti nepřetržité kontroly prostředí.
Rozšíření metody na jiné polar­ní sloučeniny či nanopřístroje umožní širší aplikační spektrum.

Závěr

2D-IC-MS metoda přímého stanovení malých organických kyselin v mořské vodě nabízí vysokou citlivost, selektivitu a spolehlivost bez složité přípravy vzorku. Výsledky ukazují vynikající linearitu, nízké MDL a dobré recoveries, což dokazuje vhodnost pro environmentální a akvakulturní aplikace.

Reference

• Robinson GG, Hendzel LL, Gillespie DC. Relationship Between Heterotrophic Utilization of Organic Acids and Bacterial Populations in West Blue Lake, Manitoba. Limnol. Oceanogr. 1973;18:264–269.
• Lückstädt C. The Use of Acidifiers in Fisheries and Aquaculture. In: Lückstädt C, editor. Acidifiers in Animal Nutrition. Nottingham: Nottingham University Press; 2007.