GC-IRMS: Benefits of Static Headspace Sampling for carbon isotope analysis of methanol and ethanol in water matrix; applicability to wine and spirits ethanol δ13C determination

Význam tématu

Analýza izotopického složení uhlíku v metanolu a ethanolu v nápojích a vodných matricích je klíčová pro ověřování pravosti vín a destilátů a odhalování padělků. Statické odběry plynu (Static Headspace Sampling, SHS) v kombinaci s GC-IRMS výrazně usnadňují přípravu vzorku, omezují kontaminaci analytické kolony a snižují nároky na údržbu přístrojového vybavení.

Cíle a přehled studie

Cílem technické poznámky bylo optimalizovat a ověřit metodiku pro stanovení δ13C metanolu a ethanolu v nápojových matricích bez nutnosti izolace alkoholu před analýzou. Metoda využívá SHS vstřikování do GC-IRMS s cílem:

• Vytvořit chromatografickou metodu se split/splitless vstřikováním.
• Otestovat přesnost, opakovatelnost a linearitu v rozsahu 120–1500 ppm.
• Porovnat výsledky s oficiální EA-IRMS metodikou pro destiláty.

Použitá instrumentace

Systém zahrnoval GC IsoLink II IRMS s TriPlus RSH autosamplerem vybaveným SHS modulem a iConnect split/splitless injektorem. Kolona TraceGOLD TR-WAX (60 m × 0,25 mm × 0,25 μm) byla provozována v TRACE Series GC. Pro řízení a vyhodnocení dat sloužilo softwarové řešení Qtegra ISDS. Při každé sekvenci probíhalo krátké regenerační čištění kompaktního spalovacího reaktoru GC IsoLink II.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala vysokou přesnost a opakovatelnost: SD δ13C < 0,1 ‰ a odchylky od certifikovaných hodnot do ±0,2 ‰. Linearita byla zachována od 120 do 1500 ppm pro MeOH i EtOH. Kolona po více než 850 vstupech nevykazovala známky degradace ani změny separační schopnosti. Výsledky δ13C pro vína a destiláty korelovaly s oficiálním EA-IRMS měřením odchylkami pod 0,3 ‰.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda výrazně šetří čas a náklady díky zkrácení přípravy vzorku z hodin na minuty. Automatizované SHS vstřikování minimalizuje údržbu chromatografické kolony i injektoru. Postup lze snadno implementovat v rutině kontrol kvality vinařských a lihovarských provozů pro detekci příměsí čtyřuhlíkatých cukrů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodika SHS-GC-IRMS má potenciál rozšířit se do vysoce propustných laboratoří a může být adaptována na stanovení dalších těkavých sloučenin. Integrace víceizotopových analýz (H, O) a vývoj přenosných SHS jednotek otevírá cestu k rychlému terénnímu ověřování pravosti surovin a hotových produktů.

Závěr

Optimalizované SHS GC-IRMS představuje robustní, rychlý a přesný nástroj pro stanovení izotopového poměru uhlíku v metanolu a ethanolu v nápojových matricích. Metoda spoří čas, chrání chromatografickou kolonu a poskytuje data srovnatelná s tradičními EA-IRMS postupy.

Reference

• Yamada K, Yoshida N, Calderone G et al. Determination of hydrogen, carbon and oxygen isotope ratios of ethanol in aqueous solution at millimole levels. Rapid Commun Mass Spectrom. 2007;21:1431–1437.
• Cabañero AI, Recio JL, Rupérez M. Isotope ratio mass spectrometry coupled to liquid and gas chromatography for wine ethanol characterization. Rapid Commun Mass Spectrom. 2008;22:3111–3118.