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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Isotopenverhältnisanalyse und Verwendungen hierfür. Aus einer Analysesubstanzen enthaltenden Flüssigkeit wird ein Gas erzeugt, und zwar in Gegenwart der Flüssigkeit. Dann wird das die Isotopeninformation der Analysesubstanzen enthaltende Gas von der Flüssigkeit getrennt und schließlich einem Isotopenmassenspektrometer zugeführt und dort analysiert. Bevorzugt wird das Verfahren durchgeführt zur Bestimmung der Kohlenstoffisotope durch Erzeugung von gasförmigem Kohlendioxid und Trennung desselben von der Flüssigkeit. Die die Analysesubstanzen enthaltende Flüssigkeit kann durch einen Flüssigchromatographen mit Trennsäule bereitgestellt werden, so dass eine zeitliche Verteilung einzelner Komponenten vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann eine flüssige Probe ohne Trennung der Komponenten (bulk analysis) bereitgestellt werden, etwa am Ausgang des Flüssigchromatographen oder bei Verwendung eines Flüssigchromatographen ohne Trennsäule.
    公开号:DE102004010969A1
    申请号:DE200410010969
    申请日:2004-03-03
    公开日:2005-09-29
    发明作者:Alexander Dr. Duhr；Andreas Dr. Hilkert；Hans-Joachim Dr. Hübschmann；Michael Dr. Krummen；Reinhold Dr. Pesch；Hans-Jürgen Dr. Schlüter
    申请人:Thermo Electron Bremen GmbH；
    IPC主号:B01D59-26
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Isotopenverhältnisanalyseund Verwendungen hierfür.
    [0002] ZurDurchführungder Isotopenverhältnisanalysewerden hochpräziseIsotopenmassenspektrometer (IRMS) verwendet. Diesen sind gasförmige Substanzenzuzuführen.Besonderheiten sind deshalb bei der Analyse von Flüssigkeitenoder Feststoffen zu berücksichtigen.Die Bereitstellung von Gas aus einer Analysesubstanzen enthaltendenFlüssigkeitist in der DE-A-10216 975 beschrieben. Auf den Inhalt dieser Veröffentlichungwird ausdrücklichBezug genommen. Der Inhalt dieser Schrift soll Bestandteil der Offenbarungder vorliegenden Patentanmeldung sein.
    [0003] Für die Analyseorganischer Proben, insbesondere durch Bestimmung der Kohlenstoffisotope(Verhältnis 13C/12C), sind imWesentlichen zwei Methoden gebräuchlich.Zum einen werden Produkte eines Gaschromatographen (GC) verbranntund im IRMS analysiert. Die Technik wird auch als Isotope RatioMonitoring GC/MS oder IRM-GCMS bezeichnet. Eine weitere bekannteMöglichkeitist die Verbrennung einer Probe insgesamt (bulk combustion of samples)in einem organischen Element-Analysator. Beide bekannte Verfahren sindnachteilig. Biologisch oder pharmazeutisch bedeutsame Verbindungen/Zusammensetzungensind entweder (fürdie Handhabung im Gaschromatographen) nicht ausreichend flüchtig oder(im Element-Analysator) nicht in Einzelkomponenten trennbar. DieIsotopenverhältnisbestimmungder genannten Verbindungen ist deshalb in der Praxis, d.h. in Gegenwartkomplexer Verbindungen entweder unmöglich oder zumindest äußerst arbeitsintensiv.
    [0004] Einin der DE-A-102 16975 beschriebenes Verfahren kombiniert in besonderer Weiseeinen Flüssigchromatographen(LC) mit einem Isotopenmassenspektrometer und gehört zur Gruppeder als IRM-LCMS bezeichneten Verfahren. Die Besonderheit bestehtin der Erzeugung und Trennung des die Analysesubstanzen enthaltendenGases aus einer Flüssigkeit.
    [0005] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Verfahren und dieVorrichtung weiter zu verbessern. Daneben besteht die Erfindungin der Bereitstellung von Anwendungen für das bekannte oder erfindungsgemäße Verfahren.
    [0006] DieMerkmale der erfindungsgemäßen Verfahrenund Vorrichtungen und der Verwendungen ergeben sich aus den unabhängigen Patentansprüchen.
    [0007] Gemäß dem Verfahrenzur Isotopenverhältnisanalysewird Gas aus einer Analysesubstanzen enthaltenden Flüssigkeiterzeugt, und zwar in Gegenwart der Flüssigkeit, dann das die Isotopeninformationder Analysesubstanzen enthaltende Gas von der Flüssigkeit getrennt und schließlich dasGas einem Isotopenmassenspektrometer (IRMS) zugeführt unddort analysiert. Die Erzeugung des Gases aus der Flüssigkeit,und/oder die Trennung des Gases von der Flüssigkeit und/oder die Zufuhrdes Gases zum IRMS könnenkontinuierlich bzw. on-line erfolgen. Bevorzugt wird das Verfahrendurchgeführtfür dieIsotopenverhältnisanalysevon Bestandteilen organischer Proben, etwa zur Bestimmung der Kohlenstoffisotope 13C/12C, durch Erzeugungvon gasförmigemKohlendioxid und Trennung desselben von der Flüssigkeit.
    [0008] Diedie Analysesubstanzen enthaltende Flüssigkeit kann durch einen Flüssigchromatographenmit Trennsäulebereitgestellt werden, so dass eine zeitliche Verteilung einzelnerKomponenten vorliegt. Alternativ oder zusätzlich kann eine flüssige Probeohne Trennung der Komponenten (bulk analysis) bereitgestellt werden,etwa am Ausgang des Flüssigchromatographenoder bei Verwendung eines Flüssigchromatographen ohneTrennsäule.Als flüssigeProbe wird auch eine in FlüssigkeitgelösteProbe angesehen, etwa eine (wasserlösliche) Probe in wässrigerLösung.Gegenüberder Analyse einer Probe im Elementanalysator benötigt die Bereitstellung auseiner flüssigenProbe in Verbindung mit einem IRMS eine weit geringere Probenmenge.
    [0009] DieErzeugung des Gases aus der Flüssigkeitund in Gegenwart derselben erfolgt vorteilhafterweise chemisch,z.B. durch Zufuhr einer Reagenz und/oder eines Aktivierungsmittels.Insbesondere erfolgt die Zugabe von Säure. Verschiedene Substanzensind besser in Säurelöslichals in neutralem Wasser.
    [0010] ZurVerbesserung oder Steigerung der Gaserzeugung erfolgt diese in einemReaktor, der beheizbar ist und/oder einen Katalysator enthält, beispielsweiseSilberionen oder Platin. Der Katalysator kann auch an anderer Stellezugeführtwerden, beispielsweise mit dem Reagenz oder dem Aktivierungsmittel.
    [0011] ImReaktor oder an anderer Stelle kann auch eine Bestrahlung der Flüssigkeit,insbesondere mit ultraviolettem Licht erfolgen.
    [0012] DieTrennung des Gases von der Flüssigkeiterfolgt an einer flüssigkeitsundurchlässigen Membran. Daserhaltene Gas wird zusammen mit einem Trägergas-Strom einer Trocknungseinheit(Nafion-Tube) zugeführtund anschließend über eineoffene Kopplung an das IRMS weitergeleitet. Im Bereich der offenenKopplung erfolgt außerdemdie Zufuhr des fürdie Isotopenverhältnisanalyse üblicherweiseverwendeten Referenzgases und ggf. weiteres Trägergas.
    [0013] Vorzugsweisewerden die Reagenzien, Aktivierungsmittel und/oder Katalysatorenunmittelbar der Gaserzeugungseinheit zugeführt. Eine Mischung der genanntenKomponenten erfolgt in der Gaserzeugungseinheit oder unmittelbardavor.
    [0014] AlsReagenz ist zumindest ein Oxidationsmittel vorgesehen. Das Aktivierungsmittelist vorzugsweise eine Säure,dient der Einstellung des ph-Wertes, erhöht das Oxidationspotentialder Mischung insgesamt und reduziert die Löslichkeit des erzeugten Gases,so dass dieses aus der Flüssigkeitausgetrieben wird. Ein Katalysator ist vorzugsweise dem Aktivierungsmittelbeigefügt.
    [0015] Einerfindungsgemäßes Verfahrenzur Bestimmung der Isotopenverhältnisseder in einer löslichen Analysesubstanzenthaltenen Kohlenstoffe, insbesondere in einem kontinuierlichenFlussverfahren, weist folgende Merkmale auf: a)aus einer die Analysesubstanz enthaltenden Lösung wird ein Gas erzeugt,welches die Isotopeninformation des Kohlenstoffs aus anorganischenund organischen Verbindungen in der Analysesubstanz enthält, b) das (durch Schritt a) erzeugte Gas wird einer Einrichtungzur Isotopenverhältnisanalysezugeführt,dabei wird ein Wert TDC fürden insgesamt in der Analysesubstanz enthaltenen Kohlenstoff auslöslichenVerbindungen erhalten (TDC = Total Dissolved Carbon),
    [0016] Analogkann das Verfahren folgende Schritte umfassen: a)aus der Lösung(entsprechend Schritt a oben) wird ein Gas erzeugt, welches dieIsotopeninformation des Kohlenstoffs nur aus organischen Verbindungenin der Analysesubstanz enthält, b) das erzeugte Gas wird einer Einrichtung zur Isotopenverhältnisanalysezugeführt,dabei wird ein Wert TDC fürden insgesamt in der Analysesubstanz enthaltenen Kohlenstoff ausanorganischen Verbindungen erhalten (TOC = Total Organic Carbon).
    [0017] Für die Erzeugungdes Gases aus der Lösungwird letzterer als Reagenz ein Oxidationsmittel und eine Säure alsAktivierungsmittel, ggf. in Verbindung mit einem Katalysator, beigegeben.Ziel ist die Analyse nur des in anorganischen Verbindungen enthaltenenKohlenstoffs, der TIC-Wert (Total Inorganic Carbon). Dieser Wert istermittelbar, in dem der TDC-Wert durch entsprechende Messung ermitteltwird, ebenso der TOC-Wert nach Beigabe geeigneter Reagenzien, Aktivierungsmittelund/oder Katalysatoren μ-EA.Anschließendkann aus der Differenz dieser beiden Werte der TIC-Wert berechnet werden.Vor der Bestimmung des TOC-Wertes können die anorganischen Bestandteiledurch Zugabe von Säureaus der Lösungausgetrieben werden.
    [0018] Diebeiden beschriebenen Verfahren könnendemnach sinnvoll miteinander kombiniert werden. Auch ohne Kombinationsind die Verfahren vorteilhaft verwendbar für die schnelle Analyse kleinsterMengen und somit schneller und mit höherer Empfindlichkeit als imElement-Analysator. Die neuen Verfahren werden deshalb auch als μ-EA-Verfahren bezeichnet.
    [0019] Eineerfindungsgemäße Vorrichtungzur Isotopenverhältnisanalyseweist folgende Merkmale auf: a) ein Flüssigchromatographist mit einer Einheit (Gaserzeugungseinheit) zur Erzeugung von Gasaus dem Eluat des Flüssigchromatographengekoppelt, b) die Gaserzeugungseinheit ist mit einer Einheit (Gastrenneinheitzur Trennung des Gases vom Eluat im Übrigen gekoppelt, c) die Gastrenneinheit ist mit einer Einheit (Gaszufuhreinheit)für dieZufuhr von Gas zu einem Isotopenmassenspektrometer (IRMS) gekoppelt, d) der Gaserzeugungseinheit vorgeordnet ist außerdem eineEinheit (Lösungszufuhreinheit)für dieZufuhr einer Lösungohne Umweg überden Flüssigchromatographen.
    [0020] Mitder erfindungsgemäßen Vorrichtungkönnendie Analyseergebnisse der Messungen von über den Flüssigchromatographen geführten Lösungen mitden Messungen der direkt zugeführtenLösungenabgeglichen werden. Üblicherweiseist der Flüssigchromatographangepasst an die Eigenheiten der zu analysierenden Probe. Eine zumVergleich mit der jeweiligen Probe vorgesehene Standardlösung istnicht immer fürdie Durchleitung durch den Flüssigchromatographengeeignet. Oftmals ist die Standard vorgesehene Lösung gerade nicht LC-gängig. DieStandard-Lösungkann auf einfache Weise unter Umgehung des LC vor der Gaserzeugungseinheitder Vorrichtung zugeführtwerden. So ist es möglich,eine überLC-IRMS untersuchte Substanz mit einer über dieselbe Vorrichtung laufendenStandard-Substanz zu vergleichen. Die Standard-Substanz muss lediglichfür die μ-EA-Analysegeeignet, insbesondere wasserlöslichsein.
    [0021] Diebeschriebenen Verfahren sind vorteilhaft im Zusammenhang mit nachstehendenVerwendungen durchführbar: a) zur Kontrolle der Verfälschung von Nahrungsmitteln,Nahrungsmittelzusätzen,Aromen, insbesondere Kohlenhydrate, Honig, Zuckeralkohole,Aminozucker, organische Säuren,Fruchtsäfte,Alkohole, Spirituosen, alkoholische Getränke, Aromastoffe und -Komponenten,Lipide (Fette), Phospholipide, b) zur Kontrolle der Echtheit von Arzneimitteln, Drogen, Wirkstoffen,pharmazeutischen Produkten, Schmerzmittel, Entzündungshemmer, Aspirin, Paracetamol, c) fürMetabolismus-Untersuchungen durch Analyse von Aminosäuren, Kohlenhydraten,Metabolisierung von Zuckern, Peptiden, Proteinen, Lipiden, Purinbasen,Pyrimidinbasen, Nucleosiden, Nucleotiden, DNA-/RNA-Syntheseraten, d) zur Bestimmung biogeochemischer Kreisläufe durch Analyse kurzkettigerSäurenin Sedimenten, e) zur Qualitätskontrollevon Prozessen und Produkten, insbesondere individuelle oder biotechnischeProzesse, etwa die Herstellung von Acrylamid, f) fürUmweltstudien, ökologischeStudien oder ökologische Überwachung,insbesondere die Herkunft und Wege von Stoffen, etwa von Phenolen.
    [0022] Ausführungsbeispieleder Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.Es zeigen:
    [0023] 1 eineprinzipielle Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einerzur Durchführung deserfindungsgemäßen Verfahrensgeeigneten Vorrichtung,
    [0024] 2 eineVorrichtung ähnlichder in 1 dargestellten Vorrichtung, die die Positionder Probenzuführungvor und nach der Trennsäulezeigt,
    [0025] 3 dieErgebnisse einer LC-IRMS Analyse der wasserlöslichen Bestandteile einerSchmerztablette, die Paracetamol einerseits und Acetylsalicylsäure andererseitsenthält,dargestellt als Messwert fürdie Masse 44 (m/z) überder Zeit und neben der Wiedergabe der Standardwerte für ein Referenzgas(Standardisiertes CO2),
    [0026] 4 eineDarstellung ähnlich 3,ebenfalls als Ergebnis eines LC-IRMS-Verfahrens, d.h. mit zeitlicher Auflösung imFlüssigchromatographenjedoch zusätzlichmit nachgeschalteter μ-EA(Direct Loop Injection) innerhalb der gleichen Datenaufnahme, beiAnalyse einer Tablette, die als Wirkstoff nur Paracetamol enhält.
    [0027] EineflüssigeProbe oder eine Flüssigkeitmit darin gelösterProbe werden übereinen Hochleistungs-Flüssigchromatographen(High Performance Liquid Chromatograph/HPLC) 10 geleitet.Am Ausgang des Flüssigchromatographenstehen die einzelnen Komponenten zeitlich nacheinander zur Verfügung und werdeneinem Reaktor 11 zugeführt.In diesem erfolgt vorzugsweise eine Oxidation der in der Flüssigkeitenthaltenen Analysesubstanzen, etwa zu CO2,so dass am Ausgang 12 des Reaktors 11 ein Gemischaus Flüssigkeitund Gas vorliegt.
    [0028] AmEingang 13 des Reaktors 11 oder vorher kann derFlüssigkeitein Reagenz zugeführtwerden, insbesondere zur Verbesserung oder Herbeiführung derOxidationsreaktion.
    [0029] Dasoxidierende Reagenz weist zwei Bestandteile auf, nämlich Ammoniumperoxodisulfatin wässriger Lösung alsoxidierendes Agens, und einen Katalysator in wässriger Lösung, nämlich Silbernitrat mit Phosphorsäure. Agensund Katalysator werden separat pumpengesteuert dem Eingang 13 zugeführt undsomit erst dort vermischt. Dies hat Vorteile für die Wirksamkeit der angestrebtenGasungsreaktion im Reaktor 11.
    [0030] ImReaktor 11 erfolgt die Gasungsreaktion der mobilen Phase.Dabei werden vorzugsweise alle organischen Bestandteile im Eluatdes Flüssigchromatographenquantitativ zu CO2 oxidiert. Zur Beschleunigung derReaktion kann im Reaktor 11 eine Erwärmung und/oder eine Bestrahlungmit UV-Licht vorgesehen sein.
    [0031] DemAusgang 12 nachgeordnet ist eine Entgasungseinheit 14,in der die flüssigemobile Phase an einer Membran vom entstandenen Gas getrennt wird.Hierfürkann beispielsweise eine Membran aus Teflon verwendet werden.
    [0032] AmAusgang 15 der Entgasungseinheit 14 liegt nurdas abgetrennte Gas vor, welches Restmoleküle an Wasser enthalten kannund deshalb noch durch eine Trocknungseinheit 16 geleitetwird. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine sogenannte Nafion-Röhre.
    [0033] Dasgetrocknete Gas wird schließlichvon der Trocknungseinheit 16 über eine offene Kopplung 17 dem Isotopenmassenspektrometer(IRMS) zugeführt.
    [0034] Beidem im Reaktor 11 entstandenen Gas handelt es sich wiebereits ausgeführtzumindest um CO2. Diesem wird im Bereichder Entgasungseinheit 14 und/oder der Trocknungseinheit 16 einTrägergasstrom,vorzugsweise aus Helium zugemischt. In den Eingang 18 deroffenen Kopplung 17 gelangt somit eine Mischung aus Trägergas undCO2. Nicht eingezeichnet ist die Zufuhrdes Standardgases im Bereich der offenen Kopplung. Auch dabei handeltes sich um eine Mischung aus Trägergasund CO2.
    [0035] Inder Zeichnung erkennbar sind noch die im Zeitablauf aus dem Flüssigchromatographenaustretenden unterschiedlichen organischen Bestandteile, hier C12H22O11,ein mittlerer nicht näherbezeichneter Bestandteil und schließlich C6H12O6. Demgegenüber tretenin zeitlicher Abfolge in die offene Kopplung 17 unterschiedlicheMengen CO2 mit Trägergas ein.
    [0036] ImMassenspektrometer werden die fürCO2 möglichenunterschiedlichen Signale aufgefangen und ausgewertet, zur Bestimmungder Isotopenverhältnisse 13C/12C.
    [0037] Vordem Reaktor 11, hier vor dem Eingang 13 des Reaktors 11 istein Anschluss 19 vorgesehen für die Zufuhr einer eine Analysensubstanzenthaltenden Lösung.Dabei kann es sich um die gleiche Lösung handeln, die im Übrigen demFlüssigchromatographenzugeführtwird. Die Zufuhr der zu analysierenden Substanz über den Anschluss 19 undunter Umgehung des Flüssigchromatographenwird auch als Direct Loop Injection bezeichnet. Die weitere Handhabungder Lösungentspricht dem zuvor beschriebenen Verfahren. Die Direct Loop Injectionzusammen mit dem beschriebenen Verfahren ersetzt die sonst übliche Analyseeiner Probe in einem Elementanalysator und weist demgegenüber erheblicheVorteile auf. Die fürdie Messung im IRMS erforderliche Probenmenge ist wesentlich geringerals füreinen Elementanalysator. Das Verfahren wird deshalb auch als μ-EA by DirectLoop Injection bezeichnet.
    [0038] Die μ-EA by DirectLoop Injection wird vorzugsweise mit dem über den Flüssigchromatographen laufendenVerfahren kombiniert. Beispielsweise wird zu Beginn oder am Endeeines Zyklus (einschließlichFlüssigchromatographen)ein Teil der Probe in wässrigerLösungfür die μ-EA über denAnschluss 19 geführt.Hierzu ist insbesondere die in 2 gezeigteVorrichtung geeignet.
    [0039] In 2 erkennbarsind die meisten auch in 1 gezeigten Bauteile. Zum Teilsind diese zu Einheiten zusammengefasst. So sind der Reaktor 11,Eingang 13, Entgasungseinheit 14 und Trocknungseinheit 16 zusammengefasst.In den Anschluss 19 ist die bereits genante Direct LoopInjection integriert. Vor dem Flüssigchromatographen 10 istein Loop Injector 20 fürdie Zufuhr einer Lösungin den Flüssigchromatographen vorgesehen.Dem Loop Injector vorgeordnet ist noch eine Pumpe 21 für ein Laufmittel.
    [0040] Einebevorzugte Verwendung des Verfahrens betrifft die Überprüfung vonmöglicherweisedurch Zusatz von Zucker gefälschtenProdukten, insbesondere Nahrungsmitteln. Ein Beispiel ist Honig.In Versuchen wurden 8 Honigsorten untersucht und dabei der δ13C-Wert mit herkömmlicherElementanalyse einerseits und mit dem beschriebenen Verfahren andererseits,einschließlich μ-EA by DirektLoop Injection, durchgeführt.Die verschiedenen Werte sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Dabei enthaltendie einzelnen Spalten folgende Angaben: 1.Spalte: Nummerdes analysierten Honigs 2.Spalte: δ13C-Wertder im Honig enthaltenden Sucrose, ermittelt mit dem beschriebenenVerfahren 3.Spalte: δ13C-Wertder im Honig enthaltenden Glucose, ermittelt mit dem beschriebenenVerfahren 4.Spalte: δ13C-Wertder im Honig enthaltenden Fructose, ermittelt mit dem beschriebenenVerfahren 5.Spalte: dasMengenverhältnisvon Fructose zu Glucose, berechnet über die Peak-Flächen durchAuswertung der Ergebnisse des IRMS im beschriebenen Verfahren 6.Spalte: den δ13C-Wertder Honigprobe insgesamt, ermittelt durch herkömmliche Elementanalyse 7.Spalte: den δ13C-Wertder Eiweißanteiledes Honigs, ermittelt durch herkömmlicheElementanalyse 8.Spalte: einenFälschungskoeffizienten,berechnet auf der Basis der Ergebnisse der herkömmlichen Elementanalyse 9.Spalte: den δ13C-Wertder in Wasser gelöstenHonigprobe, ermittelt durch μ-EAby Direkt Loop Injection.
    [0041] Honigenthältin jeweils etwa gleicher Menge die Zuckerarten Glucose und Fructosesowie eine geringere Menge Sucrose. Zur Erhöhung der "Honigmenge" könnendie einzelnen Zuckerarten aus anderen Quellen beigefügt werden.Bekannt ist die Beigabe von Fructose aus C4 basierten Zuckerarten.C4-Zuckerarten weisen einen erhöhten δ13C-Wertauf, so dass der δ13C-Wert des Honigs insgesamt durch die Beigabedes Zuckers verändertwird. C3-Zuckerarten weisen demgegenüber einen geringeren Anteilan 13C und somit einen entsprechend geringeren δ13C-Wertauf. Mit der herkömmlichenElementanalyse ist ein gefälschterHonig erkennbar, sofern mindestens etwa 7% einer C4-Zuckerart hinzugefügt sind.Schwierig ist die Aufdeckung von Fälschungen bei Beigabe geringererMengen C4-Zuckerarten und insbesondere bei Beigabe von C3-Zuckerarten.
    [0042] Diein Spalte 6 ausgewiesenen Werte lassen die beiden ersten Honigsortenauf Grund der untypischen δ13C-Werte als gefälscht erkennen. Durch die herkömmlicheElementanalyse nicht als Fälschungerkennbar sind zwei weitere Honigsorten. Offenbar haben hier dieFälscherdurch Auswahl der Zuckerarten den δ13C-Wertan das gewünschteErgebnis angepasst.
    [0043] Einegenauere Analyse ermöglichtdas beschriebene Verfahren, z.B. durch Vergleich der Peak-Flächen für Fructoseund Glucose, siehe Spalte 5 der Tabelle 1. Üblich sind etwa gleiche Anteileinnerhalb gewisser Schwankungen. Auffallend sind die Abweichungenvon dieser Regel fürdie Honigproben 5 und 8. Auch hier handelt es sich um gefälschte Honigsorten,trotz der im zulässigenBereich liegenden δ13C-Werte der herkömmlichen Elementanalyse.
    [0044] Die δ13C-Wertein Spalte 9 weichen gegenüberden Werten der Spalte 6 um jeweils etwa 0,5 ab. Dies kann durchunterschiedliche Referenzierung bedingt sein, ebenso wie durch denUmstand, dass mit dem μ-EA-Verfahrennur wasserlöslicheKomponenten analysiert wurden.
    [0045] Beider Honigprobe Nr. 2 konnte mit dem beschriebenen Verfahren außerdem festgestelltwerden, dass der δ13C-Wert der Fructose um 2,7 Promillepunktenegativer ist als der der Glucose. Dies belegt die Fälschungder Probe Nr. 2.
    [0046] Inder Honigprobe Nr. 8 auffälligist eine Differenz im δ13C-Wert für Glucose einerseits und Fructose andererseits.Auch dies weist auf eine Fälschunghin. In Verbindung mit dem Mengenverhältnis von 2,17 in Spalte 5kann hier sogar die Aussage getroffen werden, dass Fructose auseiner C3-Zuckerart hinzugefügt wurde.
    [0047] Durchdas beschriebene Verfahren der Kombination aus Flüssigchromatographie(HPLC) und Isotopenmassenspektrometrie (IRMS) können in einem Durchgang (SingleHPLC Run) der δ13C-Wert jeder einzelnen Zuckerart bestimmtund mit dem der jeweils anderen Zuckerart verglichen, ungewöhnlicheZuckerarten aufgespürtund die Mengenverteilung (Sugar pattern) der Zuckerarten ermitteltwerden.
    [0048] Eineweitere wichtige Verwendung betrifft die Analyse von Arzneimitteln.Konkret könnendie Isotopensignaturen der einzelnen Bestandteile und damit dieHerkunft derselben, etwa durch Vergleich mit verifizierten Mustern,bestimmt werden. Möglichist auch der Nachweis nicht deklarierter Inhaltsstoffe.
    [0049] Ineinem Versuch wurden verschiedene Schmerzmittel untersucht, dieAcetylsalicylsäure(ASS) und/oder Paracetamol enthalten. Wie in dem oben beschriebenenBeispiel (Analyse der verschiedenen Honigsorten) wurden auch hierdie δ13C-Werte der einzelnen Bestandteile mitdem eingangs beschriebenen Verfahren und unter Verwendung einesHPLC-IRMS untersucht. Parallel dazu, d.h. unmittelbar vor oder nachder HPLC-IRMS-Messungwurde überdieselbe Apparatur aber ohne Trennung der Probe im HPLC das obenbereits beschriebene μ-EA-Verfahrendurchgeführt,also die Isotopenbestimmung der Probe insgesamt. Die Ergebnissefür 9 verschiedeneTabletten sind in Tabelle 2 wiedergebeben. Die erste Spalte enthält die Nummer desjeweiligen Arzneimittels, die zweite Spalte zeigt den δ13C-Wertfür ASS,die dritte Spalte den δ13C-Wert für Paracetamol und die vierteSpalte zeigt den δ13C-Wert als Ergebnis der Bulk-Analyse durchdas μ-EA-Verfahren.Die Tabletten 1–6aenthalten nur ASS, die Tabletten 6b–8 ASS und Paracetamol gemeinsamund die Tablette 9 nur Paracetamol. Daneben können jeweils weitere Bestandteilevorhanden sein, zumeist nicht deklarierte Additive oder Füll- und Bindemittelwie Maisstärke.Mais ist eine sogenannte C4-Pflanze mit einem δ13C-Wert der Maisstärke von –11‰. DieZugabe von Maisstärkewirkt üblicherweiseauf den δ13C-Wert der Tablette insgesamt erhöhend.
    [0050] DieWerte der Tabelle 2 lassen sich so interpretieren, dass die Tabletten1 und 3 gleiche Bestandteile aus den jeweils selben Quellen aufweisen. Ähnlicheskönntefür dieTabletten 5 und 6a gelten. Hier scheinen weitere Untersuchungenzweckmäßig.
    [0051] Dievom selben Hersteller stammenden Tabletten 6a und 6b enthalten sicherlichASS aus unterschiedlichen Quellen.
    [0052] GleicheQuellen fürASS könnenfür dieTabletten 7 und 8 vermutet werden. Dies gilt jedoch nicht für die Paracetamol-Bestandteile.
    [0053] Tablette9 enthältvermutlich aus einer C4-Pflanze gewonnene weitere Bestandteile.So ist der Wert –21,7der vierten Spalte gegenüberdem Wert –30,7für Paracetamolerklärbar.Das Messergebnis fürTablette 9 ist auch in 4 wiedergegeben. Dort ist dieMasse 44 (m/z) überder Zeit aufgetragen. Der Peak am rechten Rand der Figur ist dasErgebnis der μ-EA-Analyse.Dabei wurde die doppelte Flüssigkeitsmengeverwendet, so dass der Peak die doppelte Größe im Verhältnis zu den davor abgebildetenPeaks aufweist. Gut erkennbar sind drei nicht näher bekannte Additive als Bestandteileder Tablette 9.
    [0054] Indiesem Zusammenhang erkennbar ist auch der Vorteil der μ-EA-Analyse.Diese ist äußerst schnell (inweniger als 100 s je Probe) und mit hoher Empfindlichkeit (Faktor100 gegenüberder herkömmlichenElementanalyse) durchführbar.Außerdemläuft das μ-EA-Verfahren auf derselbenApparatur wie die Isotopenanalyse im Übrigen, so dass eine zusätzlicheNormierung entfallen kann. Die Ergebnisse können unmittelbar kombiniert,rechnerisch verarbeitet und interpretiert werden.
    [0055] Tabelle3 enthältBeispiele fürdie technischen Daten des LC-IRMS-Verfahrens im Zusammenhang mit denbeiden zuvor genannten Verwendungen.
    [0056] Während in 4 dasErgebnis einer LC-IRMS-Analyse wiedergegeben ist, mit anschließender μ-EA-Analyse,zeigt 3 das Ergebnis zweier μ-EA-Analysen, nämlich zumeinen fürParacetamol und zum anderen fürAcetylsalizylsäure,neben entsprechenden Werten fürein Referenzgas (standardisiertes CO2).

    Tabelle2

    Tabelle3

    11 Reaktor 12 Ausgang 13 Eingang 14 Entgasungseinheit 15 Ausgang 16 Trocknungseinheit 17 offeneKopplung 18 Eingang 19 Anschluss 20 Loop-Injector 21 Pumpe IRMS Isotopenmassenspektrometer
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Verfahren zur Isotopenverhältnisanalyse, mit folgendenSchritten: a) eine zu analysierende Substanz liegt im oderals fließfähige Lösung vor, b)ein erster Teil der Lösungwird übereinen Flüssigchromatographengeleitet und so getrennt, c) aus dem Eluat des Flüssigchromatographenwird (in Gegenwart des Eluats) in einer Gaserzeugungseinheit Gaserzeugt, welches die Isotopensignatur der Analysesubstanz enthält, d)das erzeugte Gas wird einer Einrichtung zur Isotopenverhältnisanalysezugeführt, e)aus einem zweiten Teil der Lösungwird (ohne vorherige Trennung durch den Flüssigchromatographen) in derGaserzeugungseinheit Gas erzeugt, welches die Isotopensignatur derAnalysesubstanz enthält, f)das so erzeugte Gas wird der Einrichtung zur Isotopenverhältnisanalysezugeführt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Lösungbzw. dem Eluat vor der Erzeugung des Gases Reagenzien, Aktivierungsmittelund/oder Katalysatoren zugeführtwerden, und dass die Reagenzien, Aktivierungsmittel und/oder Katalysatorenvorzugsweise erst unmittelbar vor dem Erreichen der Lösung bzw.des Eluats oder erst in der Lösungbzw. dem Eluat miteinander vermischt werden.
    [3] Verfahren zur Bestimmung der Isotopenverhältnisseder in einer löslichenAnalysesubstanz enthaltenen Kohlenstoffe, insbesondere in einemkontinuierlichen Flussverfahren mit folgenden Merkmalen: a)aus einer die Analysesubstanz enthaltenden Lösung wird ein Gas erzeugt,welches die Isotopeninformation des Kohlenstoffs aus anorganischenund organischen Verbindungen in der Analysesubstanz enthält, b)dass (durch Schritt a) erzeugte Gas wird einer Einrichtung zur Isotopenverhältnisanalysezugeführt,dabei wird ein Wert fürden insgesamt in der Analysesubstanz enthaltenen Kohlenstoff auslöslichenVerbindungen erhalten (TDC = Total Dissolved Carbon),
    [4] Verfahren zur Bestimmung der Isotopenverhältnisseder in einer löslichenAnalysesubstanz enthaltenen Kohlenstoffe, insbesondere in einemkontinuierlichen Flussverfahren mit folgenden Merkmalen: a)aus der Lösungwird ein Gas erzeugt, welches die Isotopeninformation des Kohlenstoffsnur aus organischen Verbindungen in der Analysesubstanz enthält, b)das (durch Schritt a) erzeugte Gas wird einer Einrichtung zur Isotopenverhältnisanalysezugeführt,dabei wird ein Wert fürden insgesamt in der Analysesubstanz enthaltenen Kohlenstoff ausorganischen Verbindungen erhalten (TOC = Total Organic Carbon).
    [5] Vorrichtung zur Isotopenverhältnisanalyse, mit folgendenMerkmalen: a) ein Flüssigchromatographist mit einer Einheit (Gaserzeugungseinheit) zur Erzeugung von Gasaus dem Eluat des Flüssigchromatographengekoppelt, b) die Gaserzeugungseinheit ist mit einer Einheit(Gastrenneinheit zur Trennung des Gases vom Eluat im Übrigen gekoppelt, c)die Gastrenneinheit ist mit einer Einheit (Gaszufuhreinheit) für die Zufuhrvon Gas zu einem Isotopenmassenspektrometer (IRMS) gekoppelt, d)der Gaserzeugungseinheit vorgeordnet ist außerdem eine Einheit (Lösungszufuhreinheit)für dieZufuhr einer Lösungohne Umweg überden Flüssigchromatographen.
    [6] Verwendung eines Verfahrens zur Isotopenverhältnisanalyse,etwa von H, C, O, N, S, insbesondere C, mit den Schritten: – insbesonderekontinuierliche Erzeugung von Gas aus einer Analysesubstanzen enthaltendenFlüssigkeitund zwar in Gegenwart der Flüssigkeit,wobei das Gas Isotopeninformationen der Analysesubstanzen enthält, – insbesonderekontinuierliche Trennung des Gases von der Flüssigkeit, – insbesonderekontinuierliche Zufuhr des abgetrennten Gases zu einem Isotopenmassenspektrometer (IRMS)und Analyse des Gases im IRMS, a) zur Kontrolle der Verfälschungvon Nahrungsmitteln, Nahrungsmittelzusätzen, Aromen, insbesondereKohlenhydrate, Honig, Zuckeralkohole, Aminozucker, organische Säuren, Fruchtsäfte, Alkohole, Spirituosen,alkoholische Getränke,Aromastoffe und -Komponenten, Lipide (Fette), Phospholipide, b)zur Kontrolle der Echtheit von Arzneimitteln, Drogen, Wirkstoffen,pharmazeutischen Produkten, Schmerzmittel, Entzündungshemmer, Aspirin, Paracetamol, c)für Metabolismus-Untersuchungendurch Analyse von Aminosäuren,Kohlenhydraten, Metabolisierung von Zuckern, Peptiden, Proteinen,Lipiden, Purinbasen, Pyrimidinbasen, Nucleosiden, Nucleotiden, DNA-/RNA-Syntheseraten, d)zur Bestimmung biogeochemischer Kreisläufe durch Analyse kurzkettigerSäurenin Sedimenten, e) zur Qualitätskontrolle von Prozessen undProdukten, insbesondere individuelle oder biotechnische Prozesse,etwa die Herstellung von Acrylamid, f) für Umweltstudien, ökologischeStudien oder ökologische Überwachung,insbesondere die Herkunft und Wege von Stoffen, etwa von Phenolen, g)für dieBestimmung der insgesamt in einer Probe enthaltenden organischenKohlenstoffen (TOC = total organic carbon) und/oder der enthaltenenKohlenstoffe (TDC) insgesamt.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004010969B4|2006-04-27|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-10-19| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-08-27| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: THERMO FISHER SCIENTIFIC (BREMEN) GMBH, 28199 , DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410010969|DE102004010969B4|2004-03-03|2004-03-03|Verfahren und Vorrichtung zur Isotopenverhältnisanalyse und Verwendung des Verfahrens|DE200410010969| DE102004010969B4|2004-03-03|2004-03-03|Verfahren und Vorrichtung zur Isotopenverhältnisanalyse und Verwendung des Verfahrens|
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