Tecnologia GCxGC-Tof

La classica separazione gas-cromatografica lineare prevede che le molecole siano iniettate contemporaneamente all’interno di una colonna capillare e veicolate nella stessa da un gas inerte (fase mobile). Le pareti della colonna hanno una particolare costituzione chimica (fase stazionaria). Le molecole sono trattenute con “forza” diversa dalla fase stazionaria, e di conseguenza percorreranno la colonna a velocità diverse, e quindi in tempi diversi; giungendo separate alla fine della colonna vengono rilevate da un detector, tipicamente uno spettrometro di massa, che le identifica.

 

Analisi con tecnica gas-massa tradizionale. La molecola incognita viene riconosciuta per confronto con il database NIST. In basso si riconosce lo spettro di massa ottenuto con tecnica di ionizzazione ad impatto elettronico a 70 eV, riconosciuto come citrato di etile 

In commercio esistono colonne con varie tipologie di fasi stazionarie, che tipicamente differiscono per la polarità della stessa. Abbiamo quindi colonne polari, più adatte a separare molecole con caratteristiche più polari (separazione con criterio di polarità) mentre colonne meno polari separano meglio gli idrocarburi apolari (separazione in funzione del punto di ebollizione). Non sempre con un criterio è possibile separare tutte le molecole in una sola analisi, perché talvolta queste tendono ad arrivare contemporaneamente al rivelatore, complicando la lettura del segnale (co-eluenti). Una possibile soluzione è quella di impiegare tecnologie bidimensionali comprensive. Si utilizzano due colonne con fasi stazionari diverse, solitamente una apolare ed una polare. La prima colonna di lunghezza tradizionale (30 m), chiamata di prima dimensione, separa le molecole come descritto in precedenza in tempi dell’ordine dei minuti. Invece di giungere al rivelatore le molecole vengono “fermate” per pochi secondi da un getto di azoto liquido a -196°C, e successivamente liberate da un getto d’azoto a 300°C ed iniettate su una seconda colonna, con una fase stazionaria diversa dalla prima, una lunghezza di circa 1 m ed un diametro ridotto (seconda dimensione). La seconda separazione è di tipo “fast” e avviene nell’arco di pochi secondi. Questi veloci cicli si ripetono per tutta la durata dell’analisi ed  il tracciato cromatografico viene ricostruito a mezzo computer e proposto in forma bidimensionale, con in ascissa i tempi di sulla prima colonna (min) ed in ordinata quelli sulla seconda colonna (s). Oltre a risolvere la complessità l’effetto della crio-modulazione è quello di migliorare il rapporto segnale/rumore, consentendo sensibilità dell’ordine dei picogrammi (millesimi di miliardesimo di grammo) e riconoscendo molecole in tracce che sarebbero state “nascoste” in una separazione classica.

Cromatogramma lineare e ricostruzione bidimensionale con il software MLP della DANI Instruments. Ogni blob definisce una molecola. Nello zoom si vede la ricchezza di informazioni ottenibili nello studio di un Sauvignon Blanc del Collio.

Ricostruzione 3D, molto utile per l'esplorazione dei dati è anche un modo gradevole di presentare i risultati analitici ed è quindi utile dal punto di vista del Marketing del prodotto analizzato. Nello zoom si intravedono due picchi segnalati che corrispondono a 25 pg di alcool benzilico e 5 pg di Butanolo, 2-(2-butossietossi), acetato identificati in tracce ne Sauvignon Blanc.