Hochleistungsdünnschichtchromatographie (HPTLC)/Planare Festphasenextraktion (pSPE)
Die HPTLC ist eine weit verbreitete Methode der instrumentellen Analytik, die in vielen Bereichen der Lebensmittel-, Umwelt- und pharmazeutischen Analytik Anwendung findet. Die großen Vorzüge liegen in den hohen Probendurchsätzen sowie den geringen Kosten, die durch die parallele Chromatographie vieler Proben und Standards bei gleichzeitig geringem Lösungsmittel- und Probenverbrauch realisiert werden. Zusammen mit einer selektiven und sensitiven Detektion ist die Bestimmung nahezu jeglicher Substanz auf der planaren Schicht möglich. Durch das Verbleiben der Analyten auf der Schicht ermöglicht das Verfahren späteren Zugriff und damit (zusätzliche) Auswertungsmöglichkeiten, verbunden mit der Möglichkeit, verschiedene Detektionsmethoden (sequentielle Multidetektion) anwenden zu können. Die Grundlage der modernen HPTLC, und damit für die quantitative Analytik, liegt in der Durchführung mit modernen, hoch-instrumentalisierten Geräten, die das Aufbringen, das Entwickeln und den sequentiellen Scan der Proben realisieren. Durch diesen hohen Instrumentalisierungsgrad wird hochgradig präzises, zuverlässiges und reproduzierbares Arbeiten garantiert und somit eine exakte Quantifizierung ermöglicht. Eine große Errungenschaft der letzten Jahre für die Weiterentwicklung der Methode war die elutionsbasierte Kopplung der HPTLC mit der Massenspektrometrie (MS) mittels des TLC-MS Interface.
Die pSPE ist ein neues Trennkonzept, das in den letzten Jahren am Institut entwickelt wurde und die klassische Kartuschen-SPE auf die planare Schicht überträgt und auf der instrumentellen HPTLC basiert. Die pSPE trennt Verbindungen, die einer definierten chemischen Gruppe angehören und die dadurch nahezu identische chromatographische Verteilungseigenschaften aufweisen, substanzabhängig von störenden Matrixkomponenten ab und konzentriert diese gleichzeitig in einer Zielzone auf der HPTLC-Platte. In Abhängigkeit von der jeweiligen Fragestellung (Trennproblem) in Bezug auf Analyten und Probenmatrix können Ein- oder Zweifachentwicklungen, in gleicher Richtung oder nach 180 °-Drehung, durchgeführt werden. Mit diesem Konzept lassen sich chemisch unterschiedliche Substanzgruppen selektiv voneinander trennen und in verschiedenen Zielbereichen fokussieren. Im Unterschied zur Kartuschen-SPE bietet die pSPE zwei Möglichkeiten für die Bestimmung der Analyten. Einerseits kann die abgetrennte Substanzgruppe im Sinne eines Summenparameters direkt auf der HPTLC-Schicht quantifiziert werden. Dies wurde bereits für die Bestimmung des Gesamt-Ergotalkaloidgehaltes in Mehlen sowie für die Bestimmung von gesättigten und aromatischen Mineralölkohlenwasserstoffen (MOSH/MOAH) in Papier und Karton, jeweils im Spurenbereich, gezeigt. Mittels TLC-MS Interface kann nach direkter (online) Kopplung mit der MS ohne chromatographische Trennung auch die Verteilung der einzelnen Vertreter in der Substanzgruppe massenspektrometrisch bilanziert werden. Andererseits kann die pSPE auch als erste chromatographische Dimension unter Einsatz des TLC-MS Interface on-line oder off-line mit der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) als zweiter chromatographischer Dimension gekoppelt werden. Zusätzlich ist auch die Kopplung der pSPE mit der Gaschromatographie-Massenspektrometrie (pSPE-GC-MS) erfolgreich entwickelt.
Das pSPE-Verfahren besitzt gegenüber den klassischen SPE-Methoden viele Vorteile. So stehen im Vergleich zum Sorbens bei der Kartuschen-SPE auf der HPTLC-Schicht mehrere tausend Böden für eine chromatographische Trennung zur Verfügung und mit der großen Anzahl an stationären und mobilen Phasen sowie deren Kombination ist die Leistungsfähigkeit im Sinne von Selektivitäten um ein Vielfaches höher und so die Möglichkeiten zur Entwicklung gezielter, passgenauer Trennungen nahezu grenzenlos. Dadurch dass die Methode auf der HPTLC basiert, stehen auch hier verschiedene Detektionsmöglichkeiten zur Verfügung, die die einfache Visulisierung von Zielsubstanzen und Matrixkomponenten auf der HPTLC-Platte ermöglichen, wodurch der Erfolg während der Methodenentwicklung (und somit der Trennerfolg) leicht verfolgt werden kann. Für die Detektion stehen neben der Absorption bei verschiedensten Wellenlängen eine Vielzahl einerseits gruppenspezifischer und andererseits sehr selektiver Derivatisierungsreagenzien zur Verfügung, die den sensitiven Nachweis ermöglichen. Die eingesetzten HPTLC-Schichten sind außerordentlich matrixtolerant und erlauben durch das Auftragen großer Probenvolumina hohe Anreicherungen. Durch den Einsatz modernster instrumenteller Geräte sind die einzelnen Schritte der pSPE vollständig automatisiert und höchst reproduzierbar. Die gleichzeitige Analyse von bis zu 20 Proben garantiert niedrigsten Lösungsmittelverbrauch und das Analysenergebnis für alle Proben liegt nach visueller Detektion nach kurzer Zeit (i.d.R. 1-2 Stunden) vor. Durch die vielen Vorteile der pSPE sowie der HPTLC sind diese Analyseverfahren für die Entwicklung leistungsfähiger und schneller Screening-Methoden prädestiniert und eignen sich auch bestens für die Bestimmung lebensmittelrelevanter Rückstände und Kontaminanten.
