Différenciation des hydrocarbures par GCxGC-MS/FID
Dans l'analyse classique et unidimensionnelle des hydrocarbures par HPLC-GC-FID couplée en ligne, la séparation des substances se fait principalement en fonction de leur volatilité. La résolution est toutefois limitée, de sorte que les mélanges de substances complexes apparaissent sous forme de « collines » dans le chromatogramme. Une différenciation plus poussée en présence d'une contamination mixte provenant de différentes sources (p. ex. lubrifiant à base d'huile minérale, oligomères provenant d'emballages en polyoléfine et oligomères de résine provenant de colles) ou en présence de substances biogènes perturbatrices (p. ex. terpènes) ne peut généralement pas être réalisée avec l'analytique classique unidimensionnelle, ou seulement de manière insuffisante.
La chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle (GCxGC) représente la technique de pointe pour la séparation de mélanges complexes de substances par l'implémentation d'une deuxième colonne de séparation [1]. Dans la première dimension (axe x), la séparation GC habituelle a lieu en raison de la volatilité différente des substances (de très volatile à peu volatile). Dans la deuxième dimension (axe y), la séparation se fait en fonction de la polarité (de peu polaire à plus polaire). Le résultat de l'analyse est un plan chromatographique (plot) dans lequel les substances ne sont pas représentées sous forme de pics classiques, mais sous forme de blobs tridimensionnels dont la concentration est visualisée par un code couleur (du bleu clair au rouge).
Différents types d'hydrocarbures se regroupent dans différentes régions du tracé GCxGC en raison de leurs compositions spécifiques. L'analyse GCxGC peut ainsi fournir de précieuses informations sur l'origine d'une contamination d'hydrocarbures identifiée ou contribuer à la caractérisation de produits correspondants. Il est notamment possible de distinguer de manière fiable:
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MOSH sous-groupes: n-alcanes, isoalcanes, cycloalcanes, hopanes, stéranes
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MOAH sous-groupes: Mono-, di-, tri- et poly-aromatiques alkylés (3-7 aromatiques ) [2]
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Oligomères de polyoléfines: POSH (POSHoc, POSHcy), POMH, POHox
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Oligomères de poly-alpha-oléfines: PAO
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Oligomères de résines adhésives (ROSH, ROAH)
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Terpènes biogènes, squalène, carotène
La détection s'effectue au choix au moyen d'un détecteur à ionisation de flamme (FID) pour la quantification à l'aide de standards internes ou au moyen d'un spectromètre de masse à temps de vol (TOF-MS) pour l'identification et la confirmation des résultats.
L'analyse GCxGC représente une caractérisation chromatographique complexe des mélanges de substances. C'est pourquoi nous expliquons en détail nos résultats dans nos rapports d'analyse, mettons les tracés à votre disposition et restons bien entendu à votre disposition pour des explications complémentaires.
Chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle (GCxGC)
La GCxGC permet une séparation chromatographique encore plus spécifique des mélanges complexes d'hydrocarbures. Nous utilisons pour notre analyse ce que l'on appelle le reversed setup. Les hydrocarbures saturés sont élués dans la moitié supérieure du plan de tracé et les hydrocarbures aromatiques dans la moitié inférieure. Afin d'éviter un chevauchement des régions, nous analysons habituellement les fractions individuelles (fraction MOSH/fraction MOAH) selon une pré-séparation HPLC classique.
Hydrocarbures saturés : MOSH
Les hydrocarbures saturés d'origine pétrolière (mineral oil saturated hydrocarbons, MOSH) se composent principalement d'alcanes linéaires et ramifiés ainsi que de cycloalcanes (naphtènes) et forment des formations nuageuses correspondantes dans le tracé GCxGC. Des substances marqueurs typiques (en particulier les pristanes, phytanes, stéaranes et hopanes) confirment en outre l'origine huile minérale et permettent ainsi de différencier les MOSH des hydrocarbures saturés biogènes ou synthétiques comme les PAO, POSH ou ROSH.
Hydrocarbures aromatiques : MOAH
En raison de leur toxicité potentielle pour l'homme [3], la confirmation analytique et la différenciation des hydrocarbures aromatiques d'huiles minérales (mineral oil aromatic hydrocarbons, MOAH) en fonction du nombre de leurs cycles aromatiques sont particulièrement nécessaires. La détermination des MOAH à trois cycles aromatiques et plus (tri- et polyaromatiques) est particulièrement importante en raison de leurs effets potentiellement nocifs pour l'ADN et associés au cancer [3]. L'analyse GCxGC permet de séparer de manière fiable les hydrocarbures aromatiques en fonction du nombre de cycles [2]. Outre les MOAH principalement alkylés, il est également possible de détecter en parallèle les poly-aromatiques non alkylés, connus sous le nom d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).
Hydrocarbures biogènes et synthétiques
En raison de leur composition caractéristique, les hydrocarbures qui ne sont pas d'origine minérale (pas de MOSH/MOAH) forment des clusters et des motifs typiques sur le tracé GCxGC, ce qui permet de les distinguer des MOSH ou MOAH et de les déterminer séparément.
Nous disposons d'une longue expérience dans l'interprétation des analyses GCxGC et avons pu constituer une vaste base de données de produits d'hydrocarbures biogènes et synthétiques afin de garantir une caractérisation fiable de vos échantillons.
Littérature
[1] K. Grob, M. Biedermann (2015)
Comprehensive two-dimensional gas chromatography for characterizing mineral oils in foods and distinguishing them from synthetic hydrocarbons. J. Chromatogr. A 1375 (2015) 146–153
[3] EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM) (2023)
Update of the risk assessment of mineral oil hydrocarbons in food. EFSA Journal 2023;21(9):8215.
DOI: 10.2903/j.efsa.2023.8215
[2] M. Biedermann, A. Eicher, T. Altherr, G. McCombie (2022)
Quantification of mineral oil aromatic hydrocarbons by number of aromatic rings via comprehensive two-dimensional gas chromatography: First results in food. J. Chromatogr. Open 100072