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Neuer Meilenstein Das neue Nexis GC-2030 Switch + Go Nexera UC/s zur Analyse und Bewertung chiraler Arzneimittel Ein Jahrhundert Erfahrung Shimadzu feiert 100 Jahre Testmaschinen

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Neuer Meilenstein

Das neue Nexis GC-2030

Switch + Go

Nexera UC/s zur Analyse undBewertung chiraler Arzneimittel

Ein Jahrhundert Erfahrung

Shimadzu feiert 100 JahreTestmaschinen

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Pharmaceutical

Plastics and Rubber

INHALT

Clinical

Chemical, Petrochemical,Biofuel and Energy

Schadstoffe in Textilien 4

Analyse und Bewertung chiralerArzneimittel in biologischen Proben –Nexera UC-MS/MS 8

Effizientes Charakterisierungs-Tool für Biosensoren-Entwicklung 10

Regelgerechtes Leuchten – Bestim -mung der Quanten-Effizienz vonFluoreszenzstandards mit hoherQualität 12

Lebensmittel und Lebensmittel -verpackun gen: Unbeabsichtigt eingebrachte Stoffe 15

Auf Granit gebissen? Partikelanalysemit FTIR ATR Einfachreflexion-ATR-Technik und EDX für die anorgani-sche Analyse 18

APPLIKATION

Klinische Marktanwendungen auseiner Hand – Shimadzu akquiriertSpezialist für hochwertige analyti-sche isotopenmarkierte Standards 7

Feed to Food – Strategien zurMessung von Pestiziden in Wasserund Lebensmitteln 20

Tapferes Helferlein beim Allergen-Management – Reinigungsvali die -rung in der Feinkostherstellung 22

Stand der Prozessanalysentechnik –TOC-Prozesstag in Duisburg 24

Ein Jahrhundert Erfahrung –Shimadzu feiert 100 Jahre Test -maschinen 26

Wein sensorisch und analytisch gete-stet – vom Riechen und Schmeckenzum Messen 27

Neu – AnwenderhandbuchMaterialprüfung – 100 JahreMaterialprüfung 28

AKTUELLES

MÄRKTE

The Next Industry Standard –Nexis GC-2030 2

Wie Spektrometer für die mensch-liche Gesundheit sorgen 14

PRODUKTE

SHIMADZU NEWS 2/2017

Food, Beverages, Agriculture

Environment

Automotive

The Next IndustryStandard Nexis GC-2030 – neuer Meilenstein hinsichtlichPräzision und Empfindlichkeit

V or 60 Jahren stiegShimadzu mit dem GC-1Adie Entwicklung von GC-

Systemen ein. Seither haben zahl-reiche Innovationen die Gas-Chromatographie zu einer derwichtigsten analytischen Techni -ken gemacht. Basierend auf Er -fah rung in der Entwicklung so -wie dem kontinuierlichen Aus -tausch mit Anwendern setztShimadzu mit dem Nexis GC-2030 einen neuen Meilen -stein hinsichtlich Präzision undEmp findlichkeit.

Nexis GC-2030 steht für NextIndustry Standard. Diesem An -spruch gerecht zu wer den, ver-langt einen klaren Blick auf die

Um diesen Bedürfnissen zu ent-sprechen, muss ein Analysesys -tem viele Ansprüche erfüllen:

• chromatographische Lösungenfür Trennung komplexesterProben• hohe Nachweisempfindlichkeitfür kleinste Spuren toxischerVerunreinigungen• höchste Präzision für verlässli-che Resultate• einfache Gerätebedienung und -handhabung auch für„GC-Laien“ • hohe Zuverlässigkeit unter-stützt durch automatischeDiagnoseroutinen• Sicherheit im Umgang mitWasserstoff als Trägergas.

Bedürfnisse der heutigen Zeit.Gas-Chromato gra phen wer denin allen Berei chen von For -schung und Ent wick lung einge-setzt, die letztendlich durch Le -bensmittel, Kon sumgüter, Elek -tronik, Gesundheit und Umweltunser tägliches Leben berei-chern, aber auch beeinflussen.

Die wachsende Sorge inwieferntechnischer Fortschritt Menschund Umwelt negativ beeinflusst,führt verstärkt zu dem Verlan -gen, mehr über die komplexeZusam mensetzung von Produk -ten zu erfahren sowie derenEmissionen in die Umwelt unddie daraus resultierenden Wech -selwirkun gen zu verstehen.

Abbildung 1: Gas-Chromatograph

Nexis GC-2030

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PRODUKTE

3SHIMADZU NEWS 2/2017

Einfache Bedie nung durch selbsterklärendes Nutzer-Interface

Schnellen und intuitiven Zugangzum Nexis GC-2030 bietet dasneue Farb display mit Touch screen.Selbst erklä rende Icons führendurch die gesamte Be die nung desSys tems (Abbildung 2). Die glei-chen Icons finden sich in der neu-sten LabSolutions Soft ware, diewahlweise eine klassische odergraphisch ge führte Bedienung desGC erlaubt.

Betrieben in einem Netzwerk bie-ten sich zudem alle Vorteile desWorld Wide Web. An jedem Ortund zu jeder Zeit ermöglichen iPadoder iPhone direkten Zugriff zumStatus einer laufenden Ana lyseoder Sequenz sowie den Startneuer Messreihen.

Wartung ohne Werkzeug

Regelmäßig anfallende Arbeitenam Nexis GC-2030, wie Sep tum-,Liner- und Säulen tausch, bedürfenkeinerlei Werk zeuge mehr undkönnen schnell und ef fi zientdurch geführt werden (Ab bildung3a). Auch die neue Click Tek Con -nec tor Tech nik erlaubt den einfa-chen Säulen einbau per Hand undohneWerkzeug. Für Ausleuch tungund einwandfreie Sicht in ner halbdes Ofenraums ist ein optionalesOfen licht verfügbar (Abbildung3b).

Flexible Wahl der Trägergas -kontrolle bei höchster Präzi sion

Intelligente und ultra-schnelle Trä -gergaskontrollen (AFC –AdvancedFlow Control) ermöglichen präzi-seste Gasfluss-Kontrol le und so -mit die überlegene Reproduzier -bar keit des Nexis GC-2030. DerTrägergas fluss kann wahlweise aufBasis konstanter Linearge schwin -dig keit, Volumenfluss oder Druckeingestellt und geregelt werden.

Höchste Empfindlichkeit weltweit

Neu konzipierte Detektoren, wieFlammenionisations-Detektor

(FID), Elektroneneinfang-Detek -tor (ECD) und Flammenphoto -meter (FPD) er schlie ßen neueDimensio nen in der Spurenana ly -tik. Gleichzeitiger Nachweis anor-ganischer und organischer Kom -po nenten im unteren ppb-Bereicherlaubt der einzigartige BarrierIonisation Discharge Detektor(BID).

Effizienz für schnelle Ergebnisse und hohen Proben durchsatz

Erweiterungen mittels speziellerTechni ken, wie Backflush, Detec -tor Splitting und Heartcut, wer-den vom GC unterstützt und kön-nen als einfache Module in denchromatographischen Pfad einge-bunden werden. Die graphischeUnter stützung erlaubt so einfa-chen Zugang zu fortgeschrittenenchromatographischen Techniken.

Schnelle oder „Fast GC“ ist dieTechnik derWahl für rasche Ergeb -nisse oder hohen Probendurch -satz. Hochauflösende Kapillarsäu -len erlauben, komplexe Proben inkürzester Zeit zu trennen durchAnwendung hoher Fließgeschwin -digkeit des Trägergases und hohenHeizraten des GC-Ofens. Hierfürist allerdings ein ultra-schnell an -sprechendes Detektionssystemerforderlich, um auch scharfe Sig -nale in voller Höhe und Symme -trie abbilden zu können. JederDetektor des Nexis GC-2030kann über Einstellung der Auf -

nah megeschwindigkeit bis 500 Hzund Filter-Zeit-Konstante (2 bis2.000 ms) auf jegliche chromato-graphische Technik optimal einge-stellt werden.

Sicherheit mit Wasserstoff als Trägergas

Für die meisten und insbesonderedie schnellen Applikationen in derGas-Chromatographie erweistsich Wasserstoff als das ideale Trä -gergas, birgt aber Gefahren beieventuellen Leckagen. Hinrei -chend Sicherheit bietet hier derautomatische Gasleck-Check desNexis GC-2030.

Ein Restrisiko bleibt bei hohenGasflüssen in niedrigen Druck -bereichen. Hier bietet der optio-nale Wasserstoffsensor weitereSicherheit. Der Ofenbereich desNexis GC-2030 wird kontinuier-lich überwacht, und bevor sicheine explosive Wasserstoffkonzen -tration bilden kann, wird der GCheruntergefahren.

Zusammenfassung

Über die Jahrzehnte hat sich dieGas-Chromatographie zu einerumfassenden Technik entwickelt.Mit dem Nexis GC-2030 machtShimadzu sie jedem Anwendernutzbar. Einfache selbsterklärendeBedienung erleichtert den Zugangfür „GC-Laien“, die GC-Mess -technik in ihrem Fachgebiet nut-zen wollen. Empfindliche Detek -toren messen auch im Ultraspuren -bereich mit höchster Präzision.Ausgeklügelte Diagnosetechnikengeben jederzeit Aufschluss überdie Funktionsbereitschaft desSystems. Tägliche Arbeiten sindmit wenigen Handgriffen erledigt.Sicherheit für den kostensparen-den Betrieb mit Wasserstoff alsTrägergas wird über optionaleSensoren gewährleitet. Als derneue Standard verbindet der Nexis GC-2030 höchste Leis tungmit einfacher Bedingung und ver-lässlichem Langzeitbetrieb.

Abbildung 2: Farbdisplay mit Touchscreen

des Nexis GC-2030

Abbildung 3a und 3b: Wartung ohne Werkzeug am Beispiel des Liner-Wechsels beim Splitinjektor (SPL) oder Säuleneinbau im GC-Ofen.

Das optionale Ofenlicht unterstützt diesen Schritt durch gute Ausleuchtung und einwandfreie Sicht auf die möglichen Säulenanschlüsse.

Weitere Informationen

zu diesem Beitrag:

• www.shimadzu.eu/

gc-2030

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APPLIKATION

4 SHIMADZU NEWS 2/2017

Schadstoffe in TextilienNachweis von gesundheitsschädlichen Substanzen in Textilien mit LC-MS/MS

N ur wenig lassen wir so nahan uns heran wie unsereKleidungsstücke. Sie schüt-

zen vor Kälte, Nässe, Wind oderSonne. Wir wählen unsere Klei -dung sorgfältig aus und tragen siedirekt auf der Haut. Kinder steck -en sie oft und gerne in den Mund.

Aber gerade zur Herstellung vonTextilien und Kleidungsstückenwerden viele verschiedene Chemi -kalien eingesetzt. Sie verleihenbestimmte Eigenschaften, wieleuchtende Farben, Wind- undWasserundurchlässigkeit, antibak-terielle Wirkung, Knitterfreiheitund vieles mehr.

halten zu verbessern, als griffge-bende Mittel, Antielektrostatika,Phobier-, Flammschutz-, Fraß -schutz- und antimikrobiell wirk-same Mittel. Insgesamt enthaltendiese Zubereitungen ca. 600 unter-schiedliche Verbindungen, dabeisind die Farbstoffe noch nichtberücksichtigt.

Nicht alle dieser eingesetzten Sub -stanzen sind unbedenklich für dieUmwelt: Einige stehen im Ver -dacht Allergien auszulösen; ande-re werden in der Umwelt nichtab gebaut und reichern sich imFett gewebe an oder werden ver-dächtigt kanzerogen zu sein.

Die Zahl der Hilfs- und Ausrüs -tungsmittel, die zur Herstellungvon Textilien angeboten werden,ist riesig; knapp 6.000 Zuberei tun -gen stehen zur Verfügung. Dazuzählen Hilfs- und Veredlungsmit -tel für Fasern und Garne, wieBleich- oder Hydrophilierungs -mittel für die Vorbehandlung,Hilfsmittel für Färberei undDruckerei, wie Dispergiermittel,Schutzkolloide, Färbebeschleu -niger, Oxidations-, Beiz- oderReservierungsmittel – die Listescheint endlos. Die zu den Aus -rüs tungsmitteln zählenden Che -mi kalien werden als optische Auf -heller (Weißtöner) eingesetzt, oderum das Knitter- und Krumpfver -

zeichnung der verwendeten Hilfs -stoffe, ist bisher nicht vorgeschrie-ben. Textilien gelten als Bedarfs -gegenstand, und in diesem Fall giltdas recht allgemeine Verbot, dassdie Herstellung und Behandlungvon Bedarfsgegenständen derGesundheit nicht schaden darf.Die Einhaltung der gesetzlichenVorschriften, liegt in der Eigenver -antwortung der Hersteller; dieÜberwachung in der Verantwor -tung der Bundesländer. Da es aberkeine Zulassungs- oder Anmelde -pflicht für Textilien gibt – ledig-lich die Information über die ver-wendete Faser ist vorgeschrieben– fehlen umfassende Kenntnisseüber mögliche Risiken. [2]

Experten und Verbraucherorgani -sationen fordern schon seit lan-

gem eine genaue Deklaration der„Inhaltsstoffe.“ Zwar sind einigegefährliche Substanzen in derKleidung verboten, wie krebserre-gende Azofarbstoffe oder be -stimmte Flammschutzmittel. FürFormaldehyd gilt eine Kennzeich -nungspflicht und für Pentachlor -phenol, nach Chemikalienverbots -verordnung, ein Maximalgehaltvon 5 mg/kg Textil. Dies sind abernur punktuelle Regelungen, eineeinheitliche, umfassende Regelungwie für kosmetische Produkte gibtes für Textilien und Leder nicht.

Über 90 Mio. Tonnen Textilfasernwurden 2015 produziert, einGroßteil davon in Ländern, dieden Schadstoff-Einsatz nur unzu-reichend regulieren. Das ist einriesiges Problem: Nicht nur dass

Als besonders gefährdet werdenKinder in ihrer geistigen Entwick -lung angesehen. Eine Vielzahl derVerbindungen kann potenziell dasGehirn schädigen, ist aber wederreguliert noch auf gesundheitsge-fährdende Effekte auf Föten undKinder untersucht. Experten for-dern, Kinder besser vor den Aus -wirkungen giftiger Chemikalien,der „lautlosen Epidemie“ zu schüt -zen. [1]

Gesetzliche Grundlagen

Die europäische Textilkennzeich -nungsverordnung schreibt ledig-lich eine Angabe über die verwen-deten Textilfasern vor; eine Kenn -

Minuten

(x 100.000)

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

Abbildung 1: MRM Chromatogramm eines PFC-Standards mit 26 PFCs in Textilmatrix

(Konzentration: 1.000 pg/ml, Interner Standard 13C-PFOA = M-PFOA Konzentration:

500 pg/ml)

Abbildung 2: MRM Chromatogramm des Methanolextrakts der Textilprobe GS mit

Internem Standard (M-PFOA, 500 pg/ml). Nur in dieser Probe konnten Spuren von PFOA

nachgewiesen werden.

Minuten Min.

(x 10.000) (x 10.000)

0,00,51,01,52,02,53,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,54,04,5

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 5,06,0 7,0 8,0 9,0 10,0

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5SHIMADZU NEWS 2/2017

APPLIKATION

die produzierten Textilien mitSchadstoffen kontaminiert sind,sondern auch der Eintrag dieserSchadstoffe in die Umwelt istimmens. Oftmals landet der über-wiegende Teil der zur Veredlungeingesetzten Chemikalien unge-klärt in den Flüssen, und damitirgendwann im Trinkwasser sowieden Nahrungsmitteln.

PFCs gelangen auch inNahrungsmittel

Wie weitreichend der Eintrag sol-cher Chemikalien sein kann, lässtsich am Beispiel der sogenanntenPFCs besonders beeindruckendverdeutlichen. PFC ist die Abkür -zung für per- und polyfluorierteChemikalien; diese Stoffgruppeumfasst mehr als 800 Stoffe undkommt in der Natur nicht vor.Aufgrund ihrer hervorragendenwasser-, öl- und schmutzabwei-senden Eigenschaften werden siehäufig zur Herstellung von Heim -textilien benutzt, wie Teppichen,Gardinen, Tischdecken, Kissen -bezügen, aber auch Polstermö -beln. PFC finden sich in nahezuallen regendichten, atmungsakti-ven Outdoor-Textilien, als Anti -fettschutz in beschichteten Papie -ren wie Pappbechern oder Pizza -kartons, oder Antihaftschicht inTeflonpfannen.

Das Problem: PFC sind äußerststabil, sie werden nicht in derUmwelt abgebaut, sondern nurverteilt. Und so hat im Jahr 2015eine Expedition von Greenpeacein allen Schnee- und Wasserpro -ben, die an scheinbar unberührtenund abgelegenen Orten der Weltgesammelt wurden (u.a. in Chinaauf 5.000 Metern Höhe, in einemchilenischen Nationalpark), PFCsgefunden. Über die Luft und denWasserkreislauf werden langlebigeSchadstoffe in der Welt verteiltund gelangen letztendlich auch inunsere Nahrung. Sie reichern sichim Körper an, binden zum Bei -spiel an Proteine in Blut, Leberund Niere, und können währendder Schwan gerschaft und Stillzeitan den Fötus bzw. das Baby wei-tergegeben werden.

Empfindlicher Nachweis von PFC in Textilien mit LCMS

Aufgrund dieser besorgniserre-genden Eigenschaften stehen die

PFCs im Fokus der Verbraucher -schützer und Umweltorganisatio -nen. Die bekanntesten Vertretersind die Perfluoroktansulfonsäure(PFOS) und die Perfluoroktan -säure (PFOA), beide gelten alswahrscheinlich krebserregend.

Während die Verwendung vonPFOS und ihrer Bestandteile inder EU bereits durch die EU-Chemikalienverordnung REACHals Bestandteil in Waren verbotenist, steht PFOA noch auf derKandidatenliste. Ausgenommensind unbeabsichtigte Spurenverun -reinigungen, und es gilt für Texti -lien ein Schwellenwert von 1 µg/m2 des beschichteten Materials.Eine schnelle und empfindlicheMethode zur Überprüfung vonTextilproben auf PFCs wird imFolgenden vorgestellt.

Abbildung 1 zeigt das MRM-Chro matogramm eines PFC-Standards mit 26 Komponenten,inklusive 13C-PFOA (= M-PFOA)als Internem Standard, in einerTextilmatrix. Die Messungen wur-den mit dem Triple-Quadrupol-Massenspektrometer LCMS-8050

1234567

891011121314151617181920212223242526IS

Nr.

PFBAPFPAPFBSPFHxAHPFHpAPFHpA1H,1H,2H,2H-PFOSPFOAPFHxSFOEAPFNAPFHpSPF-3,7-DMOAPFDAPFOSH4PFUnAPFUdAPFDoAPFDSPFTrDAPFTeDAFOSAPFDHxAN-MeFOSAPFODAN-EtFOSAM-PFOA

1,3793,0634,2114,2454,3535,0045,373

5,5945,7335,8966,1126,2856,3086,5926,7936,5417,0457,4847,7217,9288,3728,4209,1989,9559,98010,3695,556

Name RT (min)

50~5.00050~5.00020~5.00050~5.00020~5.00050~5.00050~5.000

20~5.00050~5.000

1.000~5.00050~5.00050~5.00050~5.00050~5.00020~5.000500~5.00020~5.00050~5.00050~5.00050~5.00050~5.00050~5.00020~5.000200~5.00020~5.000100~5.000

500

Bereich(pg/ml)

1,0000,99930,99910,99950,99930,99920,9992

0,99960,99920,99880,99960,99910,99960,99980,99900,99730,99950,99900,99910,99910,99910,99950,99850,99860,99820,9984

15,611,56,116,62,813,814,9

5,811,8246,313,38,715,39,65,382,35,311,515,315,213,411,61,460,85,032,1

R2 LOD (pg/ml)

47,334,818,550,28,541,845,3

17,735,6746,340,226,346,529,016,1249,316,035,046,246,040,635,04,1

184,115,197,2

3,56,93,55,74,59,19,3

5,910,7N.A.6,39,614,47,812,8N.A.11,110,48,013,57,614,014,7N.A.11,0N.A.

3,71,03,43,62,23,95,7

1,32,112,66,73,54,17,26,112,44,83,43,68,38,88,22,56,21,76,0

N.A.

LOQ (pg/ml)

RSD (%), n = 6(50 pg/ml) (1.000 pg/ml)

Tabelle 1: Bestimmungs- und Nachweisgrenzen für 26 PFCs, inklusive PFOS, PFOA, sowie Daten zur Reproduzierbarkeit (n = 6)

für die Konzentrationen 50 pg/ml und 1.000 pg/ml

durchgeführt, gekoppelt mit einerNexera UHPLC. Die Trennungder Komponenten gelingt in weni-ger als 12 Minuten mit exzellenterNachweisgrenze für PFOS (LOD5,3 pg/ml) und PFOA (LOD 5,8pg/ml). Weitere wichtige Kenn -daten der Methode sind in Tabelle1 aufgelistet. (Detaillierte Infor -ma tionen zur Methode könnenüber den QR-Code am Ende desArtikels heruntergeladen werden).

Analyse von Realproben

Fünf verschiedene Kleidungs -stücke (bezeichnet als BS, GS, YS,WS und BR) aus lokalen Geschäf -ten wurden mit der beschriebenenMethode auf ihren PFC-Gehaltuntersucht. Wie Abbildung 2zeigt, wurden nur in der Probe GSSpuren von PFOA (650 pg/g =0,65 ppb) gefunden. In den ande-ren vier Proben konnte keine der26 PFC-Verbindungen nachgewie-sen werden.

Farbmittel

Farbmittel sind nicht nur diegrößte Gruppe, sondern gelten

auch hinsichtlich gesundheitlicherRisiken als die wichtigste Gruppe,der bei der Textilherstellung ver-wendeten Substanzen. Für die Be -wertung gesundheitlicher Aspekteist eine Einteilung nach Färbepro -zess hilfreich. So werden wasser-lösliche Direktfarbstoffe in dieHohlräume von Fasern eingela-gert, wasserlösliche Reaktivfarb -stoffe sogar kovalent mit der Faserverbunden. In der Regel sind dieseFarbstoffe unbedenklich, da sieschlecht über die Haut resorbiertwerden.

Die lipophilen Dispersionsfarb -stoffe werden direkt in die Che -miefaser gelöst, dafür kommen austechnologischen Gründen nurkleine Moleküle unter Zusatz vonorganischen Lösemitteln (Färbe -be schleuniger, Carrier) in Frage.Bei falscher Handhabung wieÜberfärben oder unvollständigerEnt fernung des Carriers könnenge sundheitliche Risiken durchdiese lipophilen Substanzen, dieteilweise gut dermal resorbiertwerden, nicht ausgeschlossen wer-den. �

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Krebserzeugende Amine in Azofarbstoffen

Die mit Abstand bedeutendsteFarbgruppe stellen die Azofarb -stoffe dar, von denen ca. 500 aufBasis von krebserzeugenden Ami -nen hergestellt werden. Heutenoch sind ungefähr 150 dieser Ver -bindungen kommerziell erhältlich.Nach der Aufnahme in den Kör -per können Azofarbstoffe enzy-matisch (beispielsweise durch

der REACH Verordnung keineTextilien mit entsprechendenFarb stoffen in den Verkehr ge -bracht werden dürfen, die dengültigen Grenzwert von 30 mg/kgüberschreiten.

In der Literatur werden im Zu -sammenhang mit textilbedingtenKontaktallergien insgesamt 49Farbstoffe als Kontaktallergenebezeichnet, davon sind etwa zweiDrittel Dispersionsfarbstoffe.

Darmbakterien, bestimmte Leber -enzyme oder auch Bakterien derHaut) wieder in die ursprüngli-chen möglicherweise krebserre-genden Amine gespalten werden.

Die deutsche Industrie verzichtetschon lange auf Azofarbstoffe, diekrebserregende aromatische Ami -ne abspalten können. Doch im por -tierte Textilien können durchausgesundheitsgefährdende Farbstof -fe enthalten, auch wenn aufgrund

APPLIKATION

6 SHIMADZU NEWS 2/2017

Da rüber hinaus hat das BfR (Bun -desamt für Risikobewertung) voreinigen Jahren acht Dispersions -farbstoffe benannt, die nicht mehrin Bekleidungstextilien verwendetwerden sollten.

Screening und quantitativeBestimmung von 47 Azofarb -stoffen

Das folgende Applikationsbeispielzeigt eine Methode mit der insge-samt 47 Farbstoffe aus unterschied -lichen Farbstoffgruppen, 23 Azo-,21 Dispersions- und 3 Triphenyl -methanfarbstoffe, schnell undzuverlässig nachgewiesen werdenkönnen. Darunter sind auch sie-ben der acht vom BfR genanntenDispersionsfarbstoffe (Disper -sionsblau 35, 106, 124; Disper -sions gelb 3, Dispersionsorange 3und 37/76; Dispersionsrot 1).

Die Trennung der 47 Komponen -ten gelingt innerhalb von 12 Minu -ten wie das Chromatogramm derMRMs in Abbildung 3 (Seite 7)zeigt. Zur Entwicklung der Ana -ly semethode wurde eine farbstoff-freie Textil probe mit den entspre-chenden Standardkomponentengespikt und die Geräteparameteroptimiert. Durchgeführt wurdendie Messungen mit einem Triple-Quadrupol-MassenspektrometerLCMS-8040 gekoppelt mit einerNexera UHPLC von Shimadzu.(Eine detaillierte Beschreibung derMethode kann über den QR-Codeam Ende des Artikels herunterge-laden werden).

In Tabelle 2 sind die Nachweis-und Bestimmungs grenzen aufgeli-stet sowie Daten zu Linearität derKalibrierung und zu Reproduzier -barkeitsmessun gen.

Analyse von Stichproben ausBekleidungsgeschäften

In lokalen Textilgeschäften wur-den insgesamt drei hellfarbigeKleidungsstücke erworben, hierals 0B, 0G und 0Y bezeichnet undmit der vorgestellten Methodeanalysiert. In nur einer der dreiStichproben konnte eindeutigeiner der 47 Farbstoffe nachgewie-sen werden: das als Kontaktaller -gen geltende und zu den acht vomBfR „geächteten“ Dispersions -farb stoffen gehörende Disper -sionsrot 1, (Abbildung 4).

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647

Nr.

2,4-toluenediamineBenzidine4,4’-oxydianiline4,4’-diaminodiphenylmethaneo-anisidineo-toluidinep-cresidine2,4’-diaminoanisole2,4’-xylidine3,3’-dimethoxybenzidine4-chloroanilineo-tolidine4,4’-methylene-bis(2-methylaniline)2,6-xylidine2,4,5-trimethylaniline2-naphthylamine4,4’-thiodianiline4-chloro-o-toluidineBasic Red 94-aminobiphenylBasic Violet 145-nitro-o-toluidineDisperse Blue 7Disperse Yellow 9Disperse Blue 3Disperse Red 11Disperse Blue 102Disperse Red 174-aminoazobenzene3,3’-dichlorobenzidine4,4’-methylene-bis-2-chloroanilineDisperse Blue 106Disperse Orange 3Basic Violet 3Disperse Yellow 3Disperse Orange 11Disperse Brown 1Disperse Red 1Disperse Blue 35Disperse Yellow 1Disperse Yellow 49 (Leather)Disperse Blue 124Disperse Blue 26Disperse Orange 37Disperse Yellow 23Disperse Orange 1Disperse Orange 149

1,1481,5061,2681,5831,7332,0493,9753,9753,9334,5144,0944,3954,4844,9915,0015,4725,4576,2826,1396,6126,4796,8887,4597,8057,9217,9368,2948,4898,8158,7898,9788,9389,1289,29,2039,2739,2899,5719,8758,43810,09910,16310,77910,86411,04911,19512,069

1 - 1.0001 - 1.0000,5 - 200

0,5 - 1.0000,2 - 2000,2 - 2000,1 - 2001 - 2001 - 200

0,2 - 2001 - 200

0,5 - 2000,5 - 2001 - 200

0,5 - 2000,2 - 200

0,5 - 1.0000,2 - 5000,05 - 1000,5 - 1.0000,05 - 1005 - 1.0001 - 200

5 - 1.0000,5 - 2000,5 - 1002 - 200

0,5 - 2002 - 2002 - 2002 - 200

0,1 - 2000,1 - 2000,05 - 2000,5 - 2000,5 - 2001 - 200

0,2 - 1005 - 1.0002 - 200

0,5 - 2001 - 5005 - 2005 - 200

0,2 - 2000,2 - 2001 - 200

0,99920,99600,99440,99920,99930,99980,99920,99950,99940,99510,99970,99920,99930,99950,99950,99940,99930,99970,99310,99960,99770,99940,99910,99970,99940,99670,99910,99920,99950,99940,99930,99940,99940,99900,99910,99920,99930,99420,99800,99600,99960,99810,99860,99700,99690,99790,9975

0,680,520,260,350,150,160,060,580,730,200,780,280,210,850,290,100,190,150,020,450,021,980,715,000,280,200,970,501,231,472,000,040,080,020,210,341,000,201,982,000,260,784,094,050,170,120,73

0,220,170,090,120,050,050,020,190,240,060,260,100,070,280,100,030,060,050,010,150,010,650,241,500,090,060,320,150,410,480,600,010,030,010,070,110,330,070,650,630,090,261,351,340,060,030,24

1,924,894,471,284,902,673,086,721,652,013,753,642,623,213,223,542,911,991,221,812,7810,863,1015,165,143,0416,326,1610,4311,044,7710,345,814,423,9711,596,243,1610,5410,433,634,707,084,315,192,574,80

3,733,884,122,312,811,581,362,612,331,121,931,832,773,231,301,722,002,081,932,451,428,181,334,161,912,327,613,783,956,064,593,562,012,452,744,698,335,545,998,292,404,7412,853,351,751,237,42

Verbindung RT (min)

Bereich (ppb)

Linea-rität LOQ LOD

RSD (%), n = 610 ppb 50 ppb

Tabelle 2: Bestimmungs- und Nachweisgrenzen für 47 Farbstoffe, sowie Daten zur Reproduzierbarkeit (n = 6) für die Konzentrationen 10 ppb

und 50 ppb

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7SHIMADZU NEWS 2/2017

AKTUELLES

Fazit

Schnelle und empfindliche Nach -weismethoden von schädlichenChemikalien in Textilien sind not-wendig, um die stichprobenartigeÜberwachung von zum BeispielKleidungs stücken zu ermöglichen.Die Ein führung und Überwa-

chung von Grenzwerten ist nichtnur im Sinne des Trägers der Klei -dungs stücke, sondern unterstütztauch den nachhaltigen Schutz derUm welt. Auch wenn sich bereitseinige Hersteller verpflichtet ha -ben auf bekannte Schadstoffe inBe klei dung zu verzichten, werdenbei Stichproben von Umwelt -

schutz- und Verbraucherverbän -den noch immer belastete Klei -dungsstücke gefunden. [3]. MitLC/MS/MS lassen sich schongeringe Spuren von gesundheits-schädlichen Sub stanzen in Texti -lien präzise und quantitativ be -stimmen.

Literatur[1] Focus online 06.03.2014: In Billigländern

produziert – Krebs- und Allergiegefahr:

So giftig ist unsere Kleidung.

[2] BfR, Bundesinstitut für Risikobewertung;

Einführung in die Problematik der

Bekleidungstextilien. Aktualisierte Stel -

lungnahme Nr. 041/2012 vom 06. Juli

2012

[3] Greenpeace Homepage, Report: Chemie in

unberührter Natur und Gefährliche Chemi -

kalien in Outdoor Ausrüstung (Greenpeace

Produkttest 2016)

[4] UBA, Umweltbundesamt, Homepage

Themenseite PFC

European Headquarters in Duisburg

Minuten

(x 100.000)

0,01,02,03,04,05,06,07,08,0

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0

Abbildung 3: Chromatogramm der MRM-Spuren von 47 Farbmitteln unterschiedlicher

Farbgruppen in einem Lauf (Konzentration je 20 ng/ml (20 ppb); Injektionsvolumen: 5 µl)

Minuten

(x 1.000)

0,01,02,03,04,05,06,07,08,0

2,5 5,0 7,5 10,0

Abbildung 4: MRM Chromatogramm der

Realprobe 0G mit Nachweis des Disper -

sionsfarbstoffs „Disperse Red 1“ (Disper -

sionsrot 1)

Weitere Informationen

zu diesem Beitrag:

• Poster: SAP-ADSC

ASMS 2016 poster

LCMS-8050 for 26PFC

in textile

• Poster: SAP-ADSC – ASMS 2016 poster

LCMS-8040 for 47 dyes in textiles

Klinische Marktanwendungenaus einer HandShimadzu akquiriert AlsaChim, Spezialist für hochwertige analytische isotopenmarkierte Standards

S himadzu hat das französischeUnternehmen AlsaChimakquiriert, spezialisiert auf

stabi le isotopenmarkierte Stan -dards, Metaboliten und pharma-zeutische Stoffe.

AlsaChim ist mit sofortiger Wir -kung zu 100 % Teil der Shimadzu

Familie. Der Markenname wirdauch in Zukunft beibehalten undum die Zeile „a Shimadzu GroupCompany“ ergänzt.

AlsaChim-Produkte ergänzen dasShimadzu-Angebot für den klini-schen Markt, einem der Schwer -punkte des European Innovation

Center (EUIC). Shimadzu kannnunmehr neben Hardware, Soft -ware und Service auch Applika -tions-Kits in seinem Programmanbieten.

Für Kunden bedeutet dies, künftignur einen Ansprechpartner für einanalytisches System zu haben.

APPLIKATION

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APPLIKATION

8 SHIMADZU NEWS 2/2017

Das Nexera UC-MS/MS für die hochempfindliche SFC-Analyse

Analyse und Bewertung chiraler Arzneimittel in biolo-gischen Proben

P rojekte in Arzneimittelfor -schung und -sicherheit ver-folgen die Entwicklung von

neuen und sichereren Arzneimit -teln, Therapeutika und Diagnosti -ka. Im Verlauf der Entwicklungaktiver pharmazeutischer Wirk -stoffe (API = active pharmaceuti-cal ingredient) spielen Stereoiso -mere eine wichtige Rolle mit medi -zinischen und regulativen Auswir -kungen. So haben Enantiomere imWesentlichen identische physikali-sche und chemische Eigenschaf -ten, zeigen aber dennoch poten-ziell große Unterschiede in derToxizität.

Die stereoisomere Zusammen set -zung eines Arzneimittels mit ei -nem chiralen Zentrum sollte dahergut dokumentiert werden. Um diePharmakokinetik eines einzelnenEnantiomers oder einer Enantio -merenmischung zu beurteilen,müssen die Hersteller schon in

frühen Stadien der Arzneimittel -entwicklung quantitative Tests fürdie einzelnen Enantiomere schaf-fen.

Eine der Herausforderungen beichiralen Trennungen besteht da rin,dass Enantiomere die gleichenphysikalischen und chemischenEigenschaften aufweisen, so dasssie sich nur in einer chiralen Umge -bung trennen lassen.

Für chromatographische Trennun -gen sind chirale stationäre Phasenverfügbar, die es erlauben, Stereo -isomere zu trennen. Um jedochdie stationäre Phase mit der opti-malen Selektivität für das jeweiligechirale Trennproblem zu bestim-men, werden gewöhnlich Scree -ning-Läufe durchgeführt, diemehrere chirale Säulen gleichzeitiguntersuchen. Die Normalphasen-HPLC ist oft die Methode derWahl, allerdings erweist sich heut-zutage die SFC (superkritischeFlüssigkeitschromatographie) häu-fig als die überlegene Technik.

Dieser Artikel beschreibt ein Bei -spiel für Selektivität und Empfind -lichkeit bei der Medikamenten -spiegelüberwachung in einer bio-logischen Probe. Ebenso zeigt erdie Auswertungsergebnisse deranalytischen Methode als Anwen -dungsbeispiel für die pharmakoki-netische Erforschung chiraler

Arz neimittel mit Hilfe der SFC/MS/MS – im Anschluss an dieAuswahl einer geeigneten Säule.

Analyse von Omeprazol in einer Blutplasmaprobe

Die Eignung von SFC für die Be -stimmung von Arzneimittel kon -

Abbildung 1: Struktur und chirales Zentrum von Omeprazol

Abbildung 2: Das Nexera UC SFC-MS-System

(x 1.000)

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

1,00 2,0 3,0 4,0 5,0

1:346,10 > 198,10 (+)

(A)

(B)

(x 10.000)

0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

1,00 2,0 3,0 4,0 5,0

1:346,10 > 198,10 (+)

(A)

(B)

Minuten

Minuten

Abbildung 3: Chromatogramm einer Plasmaprobe versetzt mit a) 2 µg/l und

b) 20 µg/l Omeprazol analysiert mit Nexera UC-MS/MS

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Mobile Phase

Flussrate

Säulentemperatur

Injektionsvolumen

BPR-Druck

BPR-Temperatur

Detektor

Make-up Lösemittel

Make-up Flussrate

Säule

CO2 / Methanol (80 : 20 v/v)

3 ml/min

40 °C

3 µl

10 MPa

50 °C

LCMS-8050 (ESI, MRM mode)

Methanol

0,1 ml/min

CHIRALPAK®, IC-3 (100 × 3,0 mm, 3 µm)

9SHIMADZU NEWS 2/2017

APPLIKATION

zen trationen in menschlicherPlasma-Matrix wurde anhand desenantiomeren Medikaments Ome -prazol, ein sehr bekannter Proto -nenpumpeninhibitor, als Beispieluntersucht. Abbildung 1 zeigt diechemische Struktur von Omepra -zol. Für die Aufarbeitung derBlut plasmaprobe wurden 20 µlPlasma mit 250 µl Acetonitril zurProte infällung gemischt. DerÜberstand wurde mit 28 %-igerwässriger Am moniaklösung alka-lisiert. 3 µl der sich ergebendenProben lö sung wurden zur Analy -se injiziert. Die Untersuchungsbe -din gungen für die SFC-MS/MSAnalyse sind in Tabelle 1 wieder-gegeben. Während eines vorausge-gangenen Säulen-Screenings wardie Daicel CHIRALPAK® IC-3-Analysesäule als die geeignetsteTrennsäule ermittelt worden.

Die Messung wurde mit einemShimadzu LCMS-8050-Triple-Quadrupol-Massenspek trometerdurchgeführt (Abbildung 2).

Eine Kalibrationskurve wurde mit menschlichen Plasmaprobener stellt, die 1, 2, 10, 20 und 100 µg/l eines Omeprazol -standards enthielten.

Abbildung 3 zeigt die MRM-Chro matogramme der mit 2 µg/lbzw. 20 µg/l versetzten Probenund die gute Trennung der zweiOmeprazol-Enantiomere (A) und(B). Die Linearität der Kali brationbetrug für beide Isomere R2 > 0,99.

Die Methode erzielte eine guteReproduzierbarkeit, welche mitfünf Injektionen einer 2 µg/l Pro -be getestet wurde. Es ergaben sichRSD-Werte der Peakfläche von 4,4 % für beide Omeprazol-Enan tiomere (A) und (B). DieWieder findung wurde anhandeiner 10 µg/l Probe im Vergleichzur Analyse der Stammlösung er -mittelt. Wiederfindungsraten von101,1 % bzw. 100,5 % wurdenermittelt.

Analyse von Rabeprazol in einer Plasmaprobe

Das als Inhibitor der Magensäure -sekretion bekannte Rabeprazolbesitzt eine ähnliche chemischeStruktur wie Omeprazol, was dieMöglichkeit einer erfolgreichenchiralen Trennung unter ähnlichen

Abbildung 5: Struktur und chirales Zentrum

von Rabeprazol

Tabelle 1: Analysebedingungen

Tabelle 2: Linearität, Reproduzierbarkeit und Wiederfindungsrate der Analyse von Omeprazol

und Rabeprazol in Plasmaproben

(x 1.000)

0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

1,00 2,0 3,0 4,0 5,0

(x 10.000)

1,00 2,0 3,0 4,0 5,0 MinutenMinuten

1:359.90 > 150,10 (+)

(A)(B)

1:359.90 > 150,10 (+)

(A)

(B)

Abbildung 4: Chromatogram einer Plasmaprobe versetzt mit a) 3 µg/l und b) 30 µg/l Rabeprazol analysiert mit Nexera UC-MS/MS

Analysebedingungen vermutenlässt. Rabeprazol wurde daher ineiner Plasmaprobe analysiert, in -dem die gleichen analytischen Be -dingungen eingesetzt wurden wiesie im vorangehenden Abschnittfür Omeprazol beschrieben wur-den. Die chemische Struktur vonRabeprazol ist in Abbildung 5wiedergegeben, woraus sich diestrukturelle Ähnlichkeit zu Ome -prazol leicht erkennen lässt.

Die Kalibrationskurve wurde mitmenschlichen Plasmaproben er -zeugt, die 0,3, 1, 3, 10 und 30 µg/ldes Rabeprazol-Standards enthiel-ten. Abbildung 4 zeigt die MRM-Chromatogramme der mit 3 µg/lbzw. 30 µg/l versetzten Proben.Die beiden Rabeprazol-Enantio -mere (A) und (B) sind gut ge -

trennt. Die Linearität der Kalibra -tion betrug für beide Isomere R2 >0,99.

Die Methode war gut reprodu-zierbar, was anhand von fünf In -jektionen einer 10 µg/l Probe undresultierenden RSD-Werten derPeakfläche von 1,8 % und 2,4 %für Rabeprazol (A) bzw. (B) ge -zeigt wurde. Die Wiederfindungbetrug verglichen mit der Analyseder Stammlösung 102,5 % und100,1 %. Tabelle 2 fasst Linearität,Peakflächenreproduzierbarkeitund Wiederfindungsrate für jedeVerbindung zusammen. DieseErgebnisse belegen die Eignungdieser Methode für die praktischeAnalyse von Plasmaproben.

Omeprazole (A)

Omeprazole (B)

Rabeprazole (A)

Rabeprazole (B)

0,99996 (1)

0,99998 (1)

0,99996 (2)

0,99999 (2)

4,4 (3)

4,4 (3)

1,8 (4)

2,4 (4)

101,1

100,5

102,5

100,1

Linearität (R2) % Wiederfin-dungsrate (4)

Reproduzierbarkeit(% RSD Peakfläche)

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APPLIKATION

10 SHIMADZU NEWS 2/2017

Effizientes Charakterisierungs-Tool für Biosensoren-Entwicklung

tisch oder elektrochemisch) gemes -sen wird [1].

Um das Signal zu erhalten, ist eswichtig, dass ein spezifisches mo -lekulares Ereignis stattfindet, wasim Falle des DNA-Biosensors be -deutet, die Ziel-DNA einzufangen.Daher ist unumgänglich, die richti-ge Sonde zu haben mit einer spezi-fischen Bindung an das Ziel. Diekontrollierte Herstellungs stra tegiebesteht darin, jeden Entwicklungs -schritt des Biosensors zu überwa-chen. Daher ist es wichtig zu wis-sen, ob sich der Fühler, bei dem essich in diesem Falle um eine ein-zelsträngige DNA handelt, an dieZielsequenz bindet. Das UV-1800von Shimadzu mit dem ThermalMelt Analysis System lässt sich ineiner solchen Ent wick lungsphasedes Biosensor bestens einsetzen(Abbildung1).

Nukleinsäuren, in Form einzel-oder doppelsträngiger DNA oderRNA, absorbieren ultraviolettes(UV-)Licht aufgrund der hetero-

zyklischen Nukleotidringe. DieAbsorptionseigenschaften werdenfür gewöhnlich zur Quantifizie -rung eingesetzt, da alle bei etwa260 nm absorbieren.

Die Absorption lässt sich darüberhinaus für den Nachweis einerProbenhybridisierung in Lösungnutzen, beispielsweise als eineFunktion der Temperatur.

In einer ssDNA stapeln sich dieBasen übereinander, aber dieseKonfor mation ist in einer dsDNAmaximiert. Eine Hybridisierungstabilisiert die helikale Strukturder DNA und auch der RNA.Gerade diese Eigenschaft hat sichals nützlich erwiesen, um dieBasenpaar ung von doppelsträngi-ger DNA zu verstehen [2] undwurde verwendet, um bei derBiosensor-Ent wicklung dieSchmelzkurven von Sequenzen derDNA-basierten Biosensoren zuverstehen. Abbil dung 2 zeigt sche-matisch die Ober fläche einerGoldelektrode nach Modifizie rungmit einer thiolisierten einzelsträn-gigen DNA-Sonde plus Spa cer-Molekül (6-mercapto-1-hexanol)für die Kontrolle der Sonden dichteauf der Oberfläche.

Methoden

Um die Hybridisierungsart derDNA-Sonde und der Ziel-DNAzu charakterisieren, wurde ein 8-fach Mikrozellblock mit Silikon -stopfen verwendet, die in dasTMSPC-8 Temperatur-gesteuerteZubehörteil passt. Ein UV-1800Spektrophotometer von Shimadzu,ausgestattet mit einem TMSPC-8,wurde für das thermische Schmelz -experiment verwendet.

UV-Spektroskopie mit dem Thermal Melt Analysis System – Mikrovoluminaim spektralen Fokus

E in entscheidender Gesichts -punkt bei der Entwicklungvon DNA-basierten Biosen -

soren ist das Verständnis des mo le -kularen Bindungsverhaltens, daserfasst werden soll. DNA ist einaus vier Basen (Adenin, Thymin,Guanin und Cytosin) bestehendesNukleotid-Polymer. Zusammen -gehalten werden die Nukleotideüber Phosphordiesterbrücken. Inder Doppelhelix sorgen Wasser -stoff brückenbindungen für denZusammenhalt der beiden DNA-Stränge – zwischen Adenin undThymin mit zwei bzw. Guaninund Cytosin mit drei Bindungen.DNA-Untersuchungen sind be -deutend für das Verständnis zahl-reicher biologischer Vorgänge, wasbei vielen menschlichen Erkran -kungen festgestellt worden ist.

Das Biosensor Research Labora to -ry an der britischen UniversitätBath, war bei der Entwicklung vonDNA-basierten elektrochemischenSensoren wegweisend, zahlreicheBiomarker zu identifizieren, wieDNA, Mikro-RNAs, Pro teine undZellen. Die Kombina tion einesUV-Vis-Spektrophoto meters mitdem Thermal Melt Analysis Sys -tem hat sich als sehr nützlichesWerkzeug erwiesen, den Ansatzder Biosensorentwick lung zu ver-stehen.

Biosensor, Signal und Ziel-DNA

Ein Biosensor ist ein Analyse füh -ler, der sich für den Nachweis ei -nes Analyten (Schadstoff, viraleDNA, Antigen oder Protein) ein-setzen lässt, indem eine biologi-sche Komponente eingebrachtwird, etwa ein Enzym, DNA, An -ti körper oder Aptamer. Sie fun-giert als eine Sonde und bindetsich an das Ziel an. Solch ein Bin -dungsereignis produziert ein an -steigendes Signal, das durch einenUmwandler (massensensitiv, op -

Abbildung 1: UV-1800 mit dem Thermal Melt Analysis System (TMSPC-8) von Shimadzu

bestehend aus einerm 8-fach Mikro-Multi-Zellblock.

Abbildung 2: Schematische Darstellung eines DNA-Biosensors. Die linke Seite zeigt die

Co-Immobilisierung der thiolisierten DNA-Sonde mit einem Spacer-Molekül (6-mercapto-1-

hexanol). Die rechte Seite zeigt ihn nach dem Einfangen der Ziel-DNA, was zur Ausbildung

eines Doppelstranges führt.

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11SHIMADZU NEWS 2/2017

APPLIKATION

DNA-Sonde (5’-SH(CH6) -TTTTTATTGTGACAGACCATTGCTACA-3´), Ziel-DNA (5’TGTAG-CAATGGTCTGTCACAAT-3’)sowie eine Mi schung von Sondeund Ziel-DNA wurden getrennt ineiner Konzen tration von 1 µM in10 mM Phos phatpuffer (PBS, pH7,4) vorbereitet. Die erste Zellewurde nur zur Messung des Leer -werts mit PBS-Puffer verwendet,gefolgt von jeweils zwei Zellen fürdie DNA-Sonde, die Ziel-DNAbzw. die Mischung (Sonde + Ziel).Ein Programm mit einem kom-pletten Zyklus wurde festgelegt,wobei die Temperatur von 19 °Cauf 90 °C gesteigert und anschlie-ßend wieder auf 19 °C abgesenktwurde. Mit einem Temperatur an -stieg von 0,5 °C/min wurde dieAbsorption bei einer Wellenlängevon 260 nm registriert.

Abbildung 3 zeigt eine schemati-sche Darstellung der Goldnano -partikel (AuNP) vor und nach Mo -difizierung mit Polyethylen glycol(PEG). Die Synthese von 17 nmAuNP wurde aus dem von Gao,

Jie, et al. veröffentlichten Proto -koll übernommen [3]. In Kürze: 5 ml HAuCl4 Gold(III) chlorid -hydrat (0,2% w/w) von Sigma-Aldrich wurden 90 ml Wasserzugegeben und unter konstantemRühren auf 80 °C erhitzt. Späterwurden 5 ml einer Trinatrium ci -trat dihydrat-Lösung (1%, w/w)von Sigma-Aldrich in Wasser zu -gegeben, was schnell zu einer Farb -änderung nach tiefrot führt.

Danach wurde das synthetisierteAuNP mit Polyethylenglycol(PEG) modifiziert. 1 ml AuNPwurde mit 100 µl 0,5 mM (O-(3-Carboxipropyl)-O’-[2-(3mer-captopropionylamino)ethyl]-polyethylenglycol (PEG) vonSigma-Aldrich [MW 3000 Da]) für 16 Stunden bei 4 °C unter kon-stantem Rühren inkubiert. DieAuNP-Veränderung vor und nachModi fikation wurde mit Hilfeeines UV-1800 von Shimadzuerfasst, indem das Absorptions -spektrum im Wellenlängenbereichvon 400 bis 800 nm betrachtetwurde.

Sensors eingesetzt wurden. DasUV-1800 wurde auch eingesetzt,um die Veränderungen im Absorp -tionsverhalten durch Modifikationder Goldnanopar ti kel mit PEG zuüberwachen. Mit Hilfe eines 8-fach Mikrozellblocks lassen sichmehrere Kurven für die Analysesich wiederholender Pro ben simul-tan erfassen. Ein weiterer Vorteilbeim Einsatz solch ei ner Zelle be -steht in der Notwen dig keit eineskleinen Probenvolu mens (100 µl),wodurch Proben analysen durchReduzierung von Betriebsmittelnund Kosten effizient ermöglichtwerden.

Abbildung 3: Synthese von Goldnanopartikeln

(AuNP) gefolgt von einer Modifizierung mit

Polyethylenglycol (PEG)

0,210

0,220

0,230

0,240

0,250

0,260

0,270

20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0

Abs.

Temperatur in °C

Abbildung 4: Schmelzkurve der DNA-Sonde und Ziel-DNA in 10 mM PBS-Puffer, pH 7,4

Abbildung 5: Absorptionskurve der Gold -

nanopartikel (AuNP) vor und nach Modi -

fikation mit Polyethylenglycol (PEG)

Ergebnisse und Diskussion

Abbildung 4 zeigt die Schmelz kur -ve in Echtzeit, wie sie für die DNA-Sonde und die Ziel-DNA von19 °C bis 90 °C und zurück erhal-ten wurde. Zwei DNA-Strängehy bridisieren bei Raum temperatur,und mit dem Tempe ra turanstiegverändert sich die Kon formationbis 60 °C. Bis zu diesem Wert de -naturiert die Dop pelhelix, wobeidie Absorption ansteigt. So balddie Temperatur abnimmt, hybridi-sieren die Einzel stränge er neut unddie Absorption fällt ab. Die Tempe -ratur, bei der sich die Hälfte derDNA-Stränge im Einzelstrang -zustand (ssDNA) befinden, wirdals Schmelztempe ratur bezeichnet(melting temperature = Tm). Ge -mäß Software-Analyse betrug Tmin 10 mM PBS (pH 7,4) 66 °C. DieAnalyse bestätigte, dass die beidenerhaltenen Stränge aufgrund ihrerkomplementären Ei genschaftengut hybridisierten. Unterschied -liche Nukleotidse quenzen führenzu unterschiedlichen Denaturier -ungs temperaturen und lassen sichmit UV-Licht analysieren. Ent -sprechend lassen sich Hybridi sie -rungsereignisse mit Hil fe dieserTechnik bestätigen.

Abbildung 5 zeigt die für das syn-thetisierte AuNP erhaltene Ab -sorp tionskurve. Die Grafik zeigtcharakteristische Peaks für 20 nmAuNPs bei 520 nm. Nach Modifi -zierung von AuNP mit PEG-Mo -lekülen weist der charakteristischePeak eine Verschiebung von 3 nmauf, was gut mit der einschlägigenLiteratur übereinstimmt [3].

Zusammenfassung

Der Anstoß für diesen Anwen -dungsbericht war zu zeigen, wieein UV-1800 zusammen mit einemTMSPC-8 Thermal Melt AnalysisSystem von Shimadzu als Charak -terisierungswerkzeug für die Bio -sensorentwicklung genutzt werdenkann. Ein UV-1800 mit integrier-tem TMSPC-8-System ist in derLage, die Veränderungen hinsicht-lich der Absorption schmelzenderdsDNA als Funktion der Tempe ra -tur zu überwachen und Tm-Wer tefür dsDNA im eingesetzten Pufferzu bestimmen. Es diente auch da -zu, das Wesen der Hybridisierungzu verstehen und zu bestätigen,dass geeignete Sequenzen zur Ent -wicklung eines DNA-basierten

Abs. (a.u.)

� (nm)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

400 500 600 700 800

3 nm Verschiebung

–– AuNPs–– AuNPs + PEG

Geräteausstattung

Shimadzu UV-1800 inklusive derComputerkontrollsoftware UV-Probe und hochpräzisem Zellhal -ter: Das TM-Analysesystem(TMSPC-8) ist ein UV-VIS-Zu -behör und beinhaltet einen ther-moelektrischen temperatur-kon-trollierten Mikro-Multi-Zellhaltermit Peltier-Element und einer spe-ziell für diesen Zweck entwickel-ten PC-Software.

AutorenPawan Jolly 1, Marina Batistuti 2, Pavel

Zhurauski 1, Pedro Estrela 1

1University of Bath, UK; 2 University of

São Paulo, Brazil

Literatur[1] Bhalla N, Jolly P, Formisano N & Estrela P.

“Introduction to Biosensors”, Essays in

Biochemistry. Volume 60 (1), p. 1. 2016

[2] Boyer, Rodney F. “Modern Experimental

Biochemistry.” Second Edition. The

Benjamin/Cummings Publishing Company.

1993

[3] Gao, Jie, et al. “Colloidal stability of gold

nanoparticles modified with thiol com-

pounds: bioconjugation and application in

cancer cell imaging.” Langmuir. Volume 28

(9), p. 4464. 2012

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APPLIKATION

12 SHIMADZU NEWS 2/2017

Regelgerechtes Leuchten Bestimmung der Quanten-Effizienz von Fluoreszenz-standards mit hoher Qualität

Z u den ersten Erfahrungen,dass Materialien nachtsleuchten, gehört bestimmt

das Zifferblatt der Armbanduhr.Unterschiedlichste Materialienbesitzen diese Eigenschaft, näm-lich eine von außen zugeführteEnergie durch Leuchten (Fluores -zenz oder Phosphoreszenz) wie-der abzugeben. Dieses physikali-sche Prinzip der Fluoreszenz wirdin Entwicklung und Qualitätskon -trolle von Beleuchtungssystemen,Displays oder Bildschirmen ge -nutzt sowie in der Biotechnologieund Medizin. Die instrumentelleAnalytik steuert für diese Anwen -dungen die verlässliche und präzi-se Messtechnik bei, um das Leuch -ten zu charakterisieren.

In der Fluoreszenzspektroskopieliegt eine Abhängigkeit der Gerä -te technik zur Wellenlänge desLichtes vor. Um unterschiedlicheGeräte zuverlässig zu vergleichen,kann bei modernen Instrumenteneine rechnerische Spektrenkorrek -tur durchgeführt werden. DieKorrektur berücksichtigt die Ei -

genschaften der Emission- sowieder Anregungsoptik. Die um dieseEigenschaften korrigierten Spek -tren werden anschließend genutzt,um die sogenannte Quantenaus -

beute der fluoreszierenden Mate -rialien (Fluorophore) zu bestim-men. Die Quantenausbeute(Quantum Yield) beschreibt dieWahrscheinlichkeit, wie effektivein Stoff die eingestrahlte Energiedurch das Anregungslicht in dasausgestrahlte Fluoreszenzlichtumwandeln kann.

Quantenausbeute: relative undabsolute Methode

Diese Bestimmung erfolgte in derVergangenheit als relative Metho -de, in der ein bekannter Standardvorgelegt und eine Probe dagegengemessen wurde. Für unbekannteStoffe müssen diese Quanten aus -beuten jedoch neu bestimmt wer-den. Diese Neubestimmung kannnun über eine absolute Methodeerfolgen – bekannt unter „Quan -tum Efficiency“ (QE). Dazu setztman effizienterweise eine Integra -tionskugel ein, die absolut alleFluoreszenzquanten sammelt unddiese dem Emissionsdetektor zu -führt. In Abbildung 1 wird dieVorgehensweise und Mathematikeiner Bestimmung der Quanten-Effizienz anschaulich dargestellt.

Abbildung 1: Bestimmung der absoluten Quantenausbeute

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SHIMADZU NEWS 2/2017 13

R

der Lösung, in der die Standardsvorliegen. Hierbei muss auf dieKonzentration des Lösemittels,pH-Wert in wässriger Umgebungund auch die Temperatur geachtetwerden. Unterschiedliche Löse -mittel eines Fluoreszenzstandardsführen zu unterschiedlichen Quan -tenausbeuten.

Neben diesen Aspekten diskutiertder IUPAC-Report auch die ein-gesetzte Messtechnik. So sindzwei Varianten die Regel: zum

einen die Messung der Quanten -ausbeute (relativ) in der Küvetteim Standardprobenhalter desFluo reszenzspektrometers. Zumanderen die absolute Messung derQuanten-Effizienz mit Hilfe einerIntegrationskugel.

Diese Applikation demonstriertneben der absoluten Bestimmungder Quanten-Effizienz von dreiFluorophoren mit dem ShimadzuRF-6000 und Integrationskugel(Abbildung 2), zudem die guteÜbereinstimmung dieser Ergeb -nisse mit entsprechenden Litera -turwerten. In dieser Applikationwurde exemplarisch die Quanten-Effizienz von Fluoreszein, Chinin -sulfat und Tryptophan bestimmt.

Durchführung der Messung

Vor der Messung wird die entspre-chende Konzentration der Lösungeingestellt und der verdünnteFluorophor in eine Küvette mitvier polierten Flächen überführt.Diese Küvette wird in die Integra -tionskugel im RF-6000 eingesetztund die Messung anschließendgestartet.

Die durchgeführten Messparame -ter, die in der LabSolutions RFSoftware gewählt wurden, sind inTabelle 1 aufgeführt. Es erfolgteeine Messung mit einer mittlerenGeschwindigkeit von 600 nm/min.Das Instrument wurde für die An -regung wie auch für die Emis -sions seite auf 5 nm Spaltbreiteeingerichtet. Die Empfindlichkeitdes Gerätedetektors wurde hierbeiauf niedrig eingestellt.

Zur eigentlichen Auswertung derQuantum-Effizienz wurde dieFunktion „Quantum Efficiency“der LabSolutions RF verwendet.Die dabei verwendeten Flächen -bereiche zur Integration der Sig -nale sind in Tabelle 1 aufgeführt.Exemplarisch wird die Quantum-Effizienz-Messung des Chinin sul -fats in Abbildung 3 gezeigt. Tabel -le 2 stellt die erhobenen absolutenQuantum-Effizienz-Ergebnisse

den Literaturwerten gegenüber.Alle drei QE-Werte der unter-suchten Fluoreszenzstandards sindexakt im Bereich des beschriebe-nen Zielwerts.

Fazit

Das RF-6000 ist hervorragend fürQuantenausbeute-Messungennutzbar. Mit seinem guten Signal-Rausch-Verhältnis in Kombina -tion mit hoher Geschwindigkeitund Quantum Yield/EfficiencySoftware können die absolutenQuantenausbeuten schnell undgenau bestimmt werden.

Literatur

[1] Standards for photoluminescence quantum

yield measurements in solution (IUPAC

Technical Report)*

Albert M. Brouwer; Universiteit van

Amsterdam, P.O. Box 94157, 1090 GD

Amsterdam, The Netherlands, Pure Appl.

Chem., Vol. 83, No. 12, pp. 2213-2228,

2011; doi: 10.1351/PAC-REP-10-09-31; ©2011 IUPAC, Publication date (Web):

31 August 2011

[2] Reevaluation of absolute luminescence

quantum yields of standard solutions

using a spectrometer with an integrating

sphere and a back-thinned CCD detector

Kengo Suzuki, Atsushi Kobayashi, Shigeo

Kaneko, Kazuyuki Takehira, Toshitada

Yo-shihara, Hitoshi Ishida, Yoshimi Shiina,

Shigero Oishic and Seiji Tobita; Phys.

Chem. Chem. Phys., 2009, 11, 9850-9860;

DOI: 10.1039/b912178a

Im Jahre 2011 veröffentlichte dieIUPAC einen technischen Report[1], der die Quantenausbeuten di -verser Fluoreszenzstandards auf-grund der bestehenden Literaturvergleicht. Als kleine Auswahlwohlbekannter Standards werdenChininsulfat, Fluoreszein undRhodamine 6G aufgelistet. Zudemerfasst dieser Review nebenSubstanzen wie 9,10-Diphenyl -anthracen, beta-Carbolin (Norha -man), Harmalin, Rhodamin 101,Sulforhodamin 101 und Kre syl -violett, weitere 28 häufig einge-setzte Stoffe [1].

Fluoreszenzstandards abhängigvon Bedingungen der Lösung

Wichtig für die Betrachtung derStandards sind die Bedingungen

APPLIKATION

Chininsulfat

Fluoreszein

Tryptophan

5 x 10-5 M

10-7 M

10-5 M

0,05 M H2SO40,1 M NaOH

Destilliertes Wasser

350 nm

488 nm

270 nm

330 - 365 nm

470 - 500 nm

250 - 290 nm

370 - 635 nm

500 - 700 nm

300 - 480 nm

Konzentration Lösemittel Anregung beiAnregung Emission

Bereich der Flächenauswertung

Tabelle 1: Konditionen zur Auswertung der gemessenen Spektren zur Quanten Effizienz-Bestimmung

Abbildung 2: Integrationskugel für das RF-6000; links ist die Integrationskugel abgebildet,

mittig ist eine Küvette in der geöffneten Kugel zu erkennen und rechts als Skizze der Lichtweg

der Anregung und der Emission unter der Bedingung einer Kugel

Tabelle 2: Gegenüberstellung von absoluten Quantenausbeuten (QE, Quanten-Effizienz)

mit Integrationskugel aus der Literatur für Fluoreszein, Chininsulfat und Trypthophan zu den

Messungen mit dem RF-6000 mit Integrationskugel

Integrationskugel Küvette in der geöffneten

Integrationskugel

Zur Emissions-optik

Anregungsquelle

Zelle

Zelle

Emissionsoptik

Anregungs-quelle

Lichtweg der Anregung

in der Integrations -

kugel

IUPAC [1]

Reevaluation [2]

LabSolutions RF

Quelle der QE-Werte

0,91 ± 0,05

0,88 ± 0,03

0,9045

0,60 ± 0,02

0,60 ± 0,02

0,5898

0,15 ± 0,01

0,15 ± 0,01

0,152

QE-Wert QE-Wert QE-WertFluoreszein Chininsulfat Tryptophan

Intensität

Emissions-Wellenlänge [nm]

0,00

20.000,00

40.000,00

60.000,00

82.908,87

300,0 400,0 500,0 600,0 650,0

Abbildung 3: Bestimmung der Quanten-Effizienz einer Chininsulfat-Lösung der Konzen-

tration von 5 x 10 -5 M; die berechnete QE wird mit einem Wert von 0,5898 gefunden

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PRODUKTE

14 SHIMADZU NEWS 2/2017

I n der letzten Ausgabe derShimadzu-News beleuchteteder erste Teil dieser EDX-

Beitragsreihe Anwendungsgebietein der Flugzeugsicherheit, in Au -tos und Schienenfahrzeugen. Einbesonderer Blick richtete sich aufdie Analyse von Motorenölen, dieFeinabriebprodukte enthaltenebenso wie Metall- und Legie -rungs partikel in Form von Spä -nen. Testlabors zahlreicher großerFluglinien nutzen Röntgenfluo -reszenz-Spektrometer für eineschnelle Analyse von feinenMetallspänen. Dieser zweite Teilder EDX-Beitragsreihe behandeltLebensmittelverpackungen. lungsprozesses aus dem Schmelz -

ofen, der Verrohrung oder denSchmelzformen in das Glas über-getreten sind.

Diese Einschlüsse können für diemenschliche Gesundheit gefähr-lich sein, und sie können die Halt -barkeit der Verpackung beeinflus-sen. Für eine typische Messungzerbricht der Analytiker die Probeund löst Einschlüsse enthaltendeTeile in einem geeigneten Rea -genz. Solch eine Probenauf berei -tung ist zeitraubend und die Auf -lösung gewöhnlich mit dem Ein -satz von Flusssäure verbunden,sodass spezielle Utensilien und einseparater Arbeitsbereich benötigtwerden.

All dies lässt sich durch energie -dispersiven Röntgenfluoreszenz-Spektrometer verhindern, etwaindem die EDX-7000P oderEDX-8000P Systeme für dieAnalyse eingesetzt werden. Sieeignen sich für die zerstörungs-freie Elementanalyse von Fest -stoff-, Pulver- oder Flüssigproben,da sie ausgezeichnete Wartungs -eigenschaften haben. Beide Gerätesind nach der BfS-Bauartzulas -sung (BfS = safety standards ofthe German Federal Institute forRadiation Safety = Sicherheits -normen des Bundesamtes für

Schadstoffe in Verpackungs -materialien

Die menschliche Gesundheit lässtsich durch die Auswahl der Nah -rungsmittel beeinflussen – in posi-tiver wie negativer Weise. Trotzihrer augenscheinlichen Qualitätund Gesundheit müssen Lebens -mittel immer noch auf das Vor -handensein von schädlichen undgefährlichen Verunreinigungenanalysiert werden. DerartigeFremdstoffe und Rückstände kön-nen über das Verpackungsmaterialin die Produkte gelangen – bei-spielsweise aus Tüten, Dosen,Gläsern oder Flaschen. ObwohlVerpackungsmaterialien aus Glasdie sichersten zu sein scheinen,können auch sie Schadstoffe ent-halten, die im Verlauf des Herstel -

Wie Spektrometer für diemenschliche Gesundheit sorgenMit einem EDX-7000P/8000P analysierte Einschlüsse in Verpackungen

Strahlenschutz) zertifiziert. DieProbenüberwachungskamera unddas automatische Kollimator-Umschaltsystem erlauben einelokale Analyse unterschiedlicherProbenbestandteile.

Standardfreie quantitativeSchnellanalyse eines einzelnenFremdstoff-Einschlusses in Glas

In einem Experiment wurde eineinzelner fremder Einschluss aufder Oberfläche eines Glasgefäßesmit dem EDX-8000P gemessen.Das Glasgefäß wurde so in derProbenkammer positioniert, dasssich der Einschluss im Zentrumdes zu analysierenden Bereichsbefand. Zur Analyse wurde einKollimator mit 1 mm Durchmes -ser gewählt (Abbildung 1). EinRoutinemessverfahren für unbe-kannte Proben gemäß der Funda -

mental Parameters- (FP-) Metho -de wurde verwendet, das in derStandard-Spektrometersoftwareenthalten ist. Das Probenspektrumist in Abbildung 2 zu sehen.

Zusammenfassung

Die Ergebnisse der analysiertenProbe sind in Tabelle 1 aufgelistet.Sie zeigen, dass sich die Analysefremder Einschlüsse mit einemEDX-7000P/8000P ohne ihreAbtrennung vom Glas erfolgreichdurchführen lässt. Dies ersparteine zeitraubende Probenauf berei -tung und den Einsatz chemischerReagenzien. Darüber hinaus wirddie Analysendauer beträchtlichvermindert. Die erfassten Datenhelfen, die mögliche Quelle derVerunreinigung aufzuspüren (gus-seiserne Schmelzform, Ofenaus -kleidung oder andere).

Abbildung 1: Foto des Einschlusses auf dem

PC-Monitor

Tabelle 1: Ergebnisse der analysierten Probe

[cps/uA] Na-U

5,00 10,00 15,00 20,000,000

0,005

0,010

0,015

0,020

Abbildung 2: EDX-Spektrum des Einschlusses auf der äußeren Oberfläche des Glasgefäßes.

Die gesamte Analysedauer einschließlich der Probenpositionierung in der Messzelle betrug

etwa 3 Minuten.

Konzentrationwt %

68,624

12,534

8,048

3,570

2,987

2,766

0,999

0,129

0,123

0,089

0,067

0,064

SiO2Al2O3SO3CaO

K2O

Fe2O3TiO2ZrO2SrO

MnO

CuO

Rb2O

Element

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APPLIKATION

15SHIMADZU NEWS 2/2017

Lebensmittel und Lebensmittel -verpackun gen: Unbeabsichtigteingebrachte StoffeGefärbte, nicht transparente Kunststoffverpackungen im Fokus von FTIR,EDX und LC-GC-online Technik

N icht nur durch direktenKontakt mit der Verpack -ung, auch entlang der ge -

samten Herstellungs- und Han -delskette können Kontaminatio -nen in Lebensmittel gelangen.Bisher berücksichtigt die Gesetz -gebung hinsichtlich der Migrationvon Stoffen aus Kunststoffver -packungen in das Lebensmit telinsbesondere die verwendetenAus gangssubstanzen bei derKunst stoffherstellung. Im Hin -blick auf die gesundheitlichenRisiken des Stoffüberganges sollteder Blick jedoch stärker auf diesogenannten NIAS gerichtet wer-den. Unter NIAS (Not Intentio -nally Added Substances) verstehtman die unbeabsichtigt einge-brachten Stoffe bei der Herstel -lung von Verpackungsmaterialien.Es kann sich dabei um Verunrei ni -gungen von Rohstoffen, Reak -tions- und Abbauprodukten beider Herstellung sowie um Konta -minationen bei Transport undProduktion handeln [1].

Kontaminationen imProduktionsprozess

Mögliche Quellen für Konta mi -nationen sind im Produktions -prozess zu suchen, da Metalle inLebensmitteln und Getränkenwährend des Produktionsverlaufseingebracht werden können, ein-schließlich der Konservierung undAbfüllung. Oft haben Roh- sowieverarbeitete Produkte im Her stel -

lungsprozess längeren Kontakt mitMaterialien wie Edelstahl, Kupfer,Glas und anderen Betriebsmitteln.

Kontaminationen imVerpackungsmaterial

Eine weitere Quelle ist das Ver -packungsmaterial. Es hat intensi-ven Kontakt mit dem Lebensmit -tel – während des gesamten Trans -ports und der anschließenden

Lage rung im Supermarkt sowiebeim Ver braucher zu Hause.

Heftig diskutiert werden mo men -tan Lebensmittelverpackun gen mit gesättigten und aromatischenMine ralölkohlenwasser stoffen(MOSH – Mineral Oil SaturatedHydrocarbons und MOAH –Mineral Oil Aromatic Hydrocar -bons). Die MOSH-Fraktion be -steht aus linearen und verzweigtenAlkanen sowie alkyl substituiertenCycloalkanen, wo gegen sich dieMOAH-Fraktion aus hochalky-lierten polyaromatischen Kohlen -wasserstoffen mit bis zu vier aro-matischen Ringen zusammensetzt.Der Hauptfokus liegt auf der aro-matischen Frak tion; sie steht unterVerdacht, potenziell krebserre-gend und erbgutschädigend zusein [2].

Der Anteil der aromatischenFrak tion beträgt ca. 15 - 30% dergesamten Mineralölfraktion. Zu -sätzlich zu den Mineralölfrak -tionen MOSH und MOAH sinddie sogenannten POSH (polyole-finic oligomeric saturated hydro-carbons) im Fokus, also Oligo -mere, die aus Plastikverpack un gen(PE, PP) migrieren können.

Geltungsbereich der neuenKunststoff-Verordnung

Grundsätzlich heißt es in derKunststoff-Verordnung (EU) Nr. 10/2011, dass auch Verunrei ni -gungen sowie Reaktions- undAbbauprodukte vom Herstellergemäß international anerkanntenwissenschaftlichen Grundsätzender Risikobewertung beurteiltwerden müssen. �

Kunststoffe in Lebensmittelverpackungen

Häufigkeit

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

PP PE

14 14

7

1

16

PET PA PS

Abbildung 1: Häufigkeit verschiedener Kunststoffe unter den 43 untersuchten Proben

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APPLIKATION

16 SHIMADZU NEWS 2/2017

die In tensität des reflektiertenLichtes gegenüber dem einge-strahlten ab geschwächt wird.

Ergänzend dazu wurde im zwei-ten Schritt eine EDX-Analyse mitdem EDX-8000P angeschlossen.Jedes Element emittiert bei ent-

Ab dem 1. Janu ar 2016 gelten diedort vorgeschriebenen geändertenPrüf be din gungen uneingeschränkt.Ne ben der Gesamtmigration(Grenz wert: 60 mg/kg) sind vieleweitere spezifische Migrations -grenzwerte einzuhalten. Weiterfallen nun auch die „Multimate -rial-Mehrschichtmaterialien” inden Geltungsbereich der neuenKunststoff-Verordnung sowieMaterialien oder Gegenstände auszwei oder mehr Schichten ver-schiedenen Materials, von de nenmindestens eine aus Kunst stoffbesteht [3].

Nachdem in den Shimadzu News1/2017 insgesamt 32 transparente,farblose und 50 bedruckte Lebens -mittelverpackungen untersuchtwurden, stehen nun gefärbte,nicht transparente Kunststoffver -pack un gen im Fokus. Die Analyseder Kunststoffe erfolgt mit Hilfeder FTIR- und der EDX-Spektros -ko pie sowie dem LC-GC online-System. Die spektroskopischenMethoden haben den Vorteil, dassdie Proben zerstörungsfrei undmit geringem Zeitaufwand analy-siert werden können. Das chroma-tographische Verfahren ist kom-plett automatisierbar.

Im Rahmen der Untersuchungenwurden 43 Proben unterschiedli-cher Herkunft erfasst. Darunterfinden sich z.B. Deckel von Fla -schen und Bechern, Gemüsenetzeund Schalen. Die Proben werdenzunächst mittels FTIR-Spektros -kopie identifiziert und anschlie-ßend auf unbeabsichtigt einge-brachte Stoffe wie Schwermetalleund Mineralölkohlenwasserstoffeanalysiert.

Identifizierung von Kunsts tof -fen mittels FTIR-Spektros kopie

Alle Proben wurden im erstenSchritt mit der FTIR-Spektrosko -pie analysiert. Sie ermöglicht einezerstörungsfreie Untersuchungvon Oberflächen, sodass dieHaupt komponenten der Außen-und Innenseiten der Kunststoff -ver packungen identifiziert werdenkönnen. Gemessen wurde dabeidie Absorp tion mit ei ner Dia -mant-ATR-Einheit im IRTracer-100-Instrument. Bei dieser Metho -de dringt der IR-Strahl bis ca. 2 µm in die Probe ein, wodurch

nen Mi kro plastikpartikel haupt-sächlich aus PE, PP und PS beste-hen. [5]

Quantitative Analyse von Schwermetallen mit EDX-Spektroskopie

Mit der EDX-Spektroskopie ist esmöglich, Füllstoffe und evtl. vor-handene ROHS-Elemente zuidentifizieren. Die meisten Probenenthalten größere Mengen derEle mente Silicium, Calcium, Titanund Aluminium, was die Präsenzvon Füllstoffen bestätigt, etwaKaolinit (SiO2/Al2O3) und Calcit(CaCO3). Das Titan liegt alsTitan dioxid vor und dient nichtnur als Weißpigment, sondernauch als Stabilisator. Indem esUV-Strah lung absorbiert, schütztes vor ei ner Photooxidation desPolymers. [6]

Die Herstellung von PET erfolgtan einem Antimontrioxid-Kataly -sa tor [7]. Aus diesem Grund wur-den die PET-haltigen Proben ineinem schnellen Screening gezieltauf Antimon-Rückstände hin un -tersucht. Die verwendete Scree -ning-Methode ist speziell für dieROHS-Elemente sowie Antimonund Chlor optimiert. Tabelle 2zeigt beispielhaft die Analysen er -gebnisse für Probe 08. Sie enthält311,3 ppm Antimon. Bei weiterenPET-haltigen Proben wurdenAntimon-Gehalte von mehrerenHundert ppm gefunden.

Die Probe 08 aus Tabelle 1 enthälttatsächlich noch Rückstände vonAntimon. Viele der untersuchtenLebensmittelverpackungen kom-binieren eine äußere PET-Schicht

sprechender Anregung charakteri-stische Röntgenstrahlung, anhandderer es identifiziert werden kann.Mit der energiedispersiven Rönt -genfluoreszenz-Analyse könnenElemente von Kohlenstoff bisUran auch bis in den unteren ppm-Bereich problemlos detektiertwerden.

Zur Untersuchung der Probenwurden insgesamt 84 IR- und 40EDX-Spektren aufgenommen.Anhand der in Tabelle 1 aufge-führten Beispiele ist erkennbar,dass unter den Proben Verpackun -gen bestehend aus ein oder zweiHauptpolymeren vorhanden sind.Die meisten der Kunststoffe sindschwarz oder weiß, es finden sichjedoch auch blau, gelb, orange,grün und golden gefärbte.

Die am häufigsten verwendetenPolymere sind Polypropylen (PP),Polyethylen (PE) und Polystyrol(PS). PP wird wegen seiner großenHitzebeständigkeit zur Verpack -ung von heiß abgefüllten oder ste-rilisierten Produkten verwendet,während das PS auf Grund seinerhohen Bruchempfindlichkeitüberwiegend in Einweggebrauchs -ge gen ständen eingesetzt wird. [4]

Die in Abbildung 1 (Seite 15) dar-gestellte Zusammensetzung von inLebens mittelverpackungen ver-wendeten Polymeren spiegelt sichin der Zusammensetzung des ma -ritimen Mikroplastiks wieder. Ineiner Stu die der Universität Bay -reuth wur de das Vorkommen vonMikro plas tik auf einer abgelege-nen Male diven-Insel untersucht.Dabei konnte unter anderem fest-gestellt werden, dass die gefunde-

Abbildung 3: EDX-Spektrum von Probe 08 (Anregungsenergie 50 kv). Es sind größere

Mengen an Calcium, Titan und Eisen enthalten.Abbildung 2: PET-Schale für Tomaten; Probe 08

Abbildung 4: MOSH/MOAH Applikations -

system

[keV]

0,0

2,0

4,0

6,0

10,00 20,00 30,00

[cps/uA]

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17SHIMADZU NEWS 2/2017

APPLIKATION

Abbildung 5: Beispiel-Chromatogramm der MOSH und MOAH Fraktionen

mit einer inneren PE-Schicht. Aufdiese Weise steht das Lebensmittelnicht in direktem Kontakt mit derAntimon-belasteten PET-Schicht.

Wie anhand der Beispiele erläu-tert, bietet die Kombination vonFTIR- und EDX-Spektroskopieden Zu gang zu einer Fülle vonInforma tio nen über Kunststoffeund deren Inhaltsstoffe. BeideMethoden arbeiten komplett zer-störungsfrei und erfordern einMinimum an zeitlichem Aufwand.

MOSH/MOAH Analytik mit LC-GC online-Technik

In Lebensmitteln und Lebensmit -tel verpackungen werden häufigunerwünschte Mineralölrückstän -de gefunden, die in vielen Fällendurch den Einsatz mineralölhalti-ger Druckfarben in die Produktegelangen. Dieser Effekt ist ver-mehrt bei Recycling Material, aberauch bei Verpackungen aus fri-schen Rohmaterialien festzustel-len. Bei vielen Produkten ist ins-besondere die Konzentration ge -sättigter (MOSH) und aromati-scher Kohlenwasserstoffe(MOAH) erhöht.

Für diese Analytik steht nun einMOSH/MOAH-Applikations sys -

tem zur Verfügung, das auf derLC-GC-Kopplung beruht und inAnlehnung an die EN 16995:2016entwickelt wurde. “Bestimmungvon gesättigten Mineralöl-Kohlen -wasserstoffen (MOSH) und aro-matischen Mineralöl-Kohlenwas -serstoffen (MOAH) mit on-lineHPLC-GC-FID” (Entwurf der

Deutschen Fassung FprEN 16995:2016). Das System besteht aus fol-genden Komponenten: ShimadzuLC-20ADXR Pumpe mit UV-Detektor und Entgaser, ShimadzuGC-2010 Plus mit zwei FIDs,CTC Autosampler und SemrauCHRONECT® LC-GC (Abbil -dung 4).

Die Methode bietet hohen Proben -durchsatz, reproduzierbare Wertesowie eine gute Empfindlichkeit.Das System ermöglicht LC-GC-Messungen mit einer Reprodu -zier bar keit, die mit einer üblichenSplit/Splitlos-Injektion in einenGas-Chromatographen vergleich-bar ist. Durch die direkte Kopp -lung wird die Gefahr von Konta -minationen, die bei manuellenMethoden sehr groß ist, drastischverringert. Der Vorteil des Sys -tems ist die Ausstattung mit zweiFID-Detektoren, die die paralleleBestimmung von MOSH undMOAH in einem Lauf ermögli-chen und zu charakteristischenChromatogrammen führen, wie inAbbildung 5 dargestellt.

Fazit

Seit dem 4. Februar 2011 ist dieVerordnung 10/2011 für Kunst -stof fe im Lebensmittelkontakt(Plastics Implementation Measure,PIM) in Kraft. Ab dem 1. Januar2016 gelten die dort vorgeschrie-

Tabelle 2: Ergebnisse des EDX-Screenings auf ROHS-Elemente, Antimon und Chlor der

Probe 08. ND = nicht detektiert; 3-sigma = dreifache Standardabweichung

Tabelle 1: Organische und anorganische Hauptbestandteile von zehn ausgewählten Lebensmittelverpackungen

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

Nr.

Fast Food

Besteck

Soft Drink

Kaffee

Milch

Süßigkeiten

Kartoffeln

Tomaten

Birnen

Würstchen

Probe

weiß

gold

silber

schwarz

blau

schwarz

gelb

schwarz

schwarz

schwarz

Farbe

PS

PE

PET

PS

PE

Polymer (innen)

PS

PP

PE

PET

PE

PP

PE

PET

PS

PA (Nylon6)

Polymer (außen)

06 PS

––

––

––

––

01 PET

––

01 PET

06 PS

––

Recycling-symbol

Si, Al

Si, Al, Cu, Ti, Zn, K

Ca, Ti, Al, Si, K

Al, Si, S, Fe, K, Ba

Ti, Al, Si, S, Ca

Ca

Ti, Al, Ca, Si

Ca, Ti, Si

Si, Al, Ca, S, Ti

Si

Additive

Cd

Pb

Cr

Hg

Br

Cl

Sb

Element

ND

ND

3,9 ppm

ND

ND

53,5 ppm

311,3 ppm

Ergebnis

[18,0]

[10,8]

[4,4]

[2,0]

[2,1]

[59,5]

[62,0]

3-sigma [ppm]

0

250.000

500.000

750.000

1.000.000

7,5 20,0 22,5 min.17,515,012,510,05,02,50

0

250.000

500.000

750.000

1.000.000

7,5 20,0 22,5 min.17,515,012,510,05,02,50

uV

benen Prüfbedingungen uneinge-schränkt. Neben der Gesamtmi -gration (Grenzwert: 60 mg/kg)sind viele weitere spezifischeMigrationsgrenzwerte einzuhal-ten. Shimadzu bietet hier eineumfassende Lösung für die Ana -lytik von unbeabsichtigt einge-brachten Stoffen (NIAS, non-intentionally added substances)wie Schwer metallen (Antimon -trioxid) und Mineralölfraktionen(MOSH/MOAH).

Literatur[1] www.vzhh.de/ernaehrung/368577/

lebensmittelverpackungen-unbeabsichtigt-

eingebrachte-stoffe.aspx

[2] R. Lorenzini, M. Biedermann, K. Grob,

D. Garbini, M. Barbanera, I. Braschi, Food

Addit Contam 30 (2013) 760-770

[3] VERORDNUNG (EU) Nr. 10/2011 DER KOM-

MISSION vom 14. Januar 2011 über Mate -

rialien und Gegenstände aus Kunst stoff,

die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln

in Berührung zu kommen

[4] Dr. H. Saechtling: Kunststoff Taschenbuch.

31. Ausgabe, Carl Hanser Verlag, München

2013

[5] Hannes K. Imhof et al., Spatial and tempo-

ral variation of macro-, meso- and micro-

plastic abundance on a remote coral

island of the Maldives, Indian Ocean,

Marine Pollution Bulletin (2017)

[6] Dr. H. Zweifel: Plastics Additives Hand -

book. 6. Ausgabe, Carl Hanser Verlag,

München 2009

[7] DLG: www.dlg.org/verpackungsmaterial_

pet.html

Weitere Informationen

zu diesem Beitrag:

• Flyer MOSH/MOAH

Analyzer

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Ü berzeugt etwas Gutes fürseinen Körper zu tun, bissder Autor herzhaft in ein

gesundes Vollkornbrot - hungrig,vielleicht etwas zu hastig. Plötz -lich ein Krachen: Er hatte auf et -was unglaublich Hartes gebissen.

sammensetzung des potenziellenZahnkillers?

Techniken zur Partikelmessung

Für grobes Screening und Materi -al identifikation bieten sich zwei

Einmal isoliert, sah das Teilchenwie ein Reiskorn aus – ein stein-hartes Reiskorn (Abbildung 1). Esist 3 bis 5 mm groß und erscheintorange unter dem Stereomikros -kop. Bei Tageslicht ist es weiß.Was ist die wahre chemische Zu -

Oh nein, die Zähne! Ist einer ge -brochen? Die Reparatur wäreteuer, eine Katastrophe.

Schnelle Kontrolle – alles ok.Aber das harte Teilchen mussuntersucht werden ...

Auf Granit gebissen?Fremdkörper im Brot – Partikelanalyse mit FTIR-ATR Einfachreflexion-ATR-Technik und EDX für die anorganische Analyse

APPLIKATION

18 SHIMADZU NEWS 2/2017

Abs.

cm-1

-0,0050

-0,0025

0,0000

0,0025

0,0050

0,0075

0,0100

0,0125

0,0150

0,0175

0,0200

4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000750 500

––– Fremdkörper-in-Brot 1

Fremdkörper sehr hart in Brot, Quest

Abbildung 2: Niedriger Druck: Infrarotspektrum von der Partikeloberfläche, das durch

Zellulose dominiert wird

Abbildung 1: Der Fremdkörper im Vollkornbrot ist 2 x 5 mm groß; dieses Foto wurde mit

einer Kamera im Stereomikroskop erstellt

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19SHIMADZU NEWS 2/2017

APPLIKATION

zerstörungsfreie Analyse metho -den an: EDX und FTIR. Zerstö -rungsfrei bedeutet, dass die Probefür die Probenmessung chemischnicht aufbereitet werden muss,selbst eine physikalische Aufberei -tung ist nur gelegentlich erforder-lich.

EDX (energiedispersive Röntgen -fluoreszenzspektrometrie) ist eineAnalysetechnik nach dem Prinzip„Positionieren und Messen.”Infrarot-Spektroskopie (FTIR) isteine Messmethode, mit der auchsehr hartes Material mit einer Ein -fachreflexion-ATR-Einheit (ATR= Abgeschwächte Totalreflexion)identifiziert werden kann, ohneirgendeinen anderen physikali-schen Eingriff. Dies ist möglich,weil die ATR-Einheit SpecacQuestTM ein integriertes Diamant -fenster besitzt. Das ist die Voraus -setzung für die Analyse sehr har-ter Feststoffe an der Oberfläche(Eindringtiefe des Infrarotstrahls~ 2 µm). Die Diamanthärte hilftbei der Durchführung.

Probenaufbereitung undSpektralanalyse mit der FTIR

Eine spezielle Probenaufbereitungwar nicht erforderlich. Das Teil -chen wurde einfach auf dem 2 mmgroßen Diamantfenster platziertund dort mit einem Andruck -stempel festgepresst, wobei es inkleinere, immer noch sehr harteStückchen zerbrach. Das deuteteauf anorganisches Material hin.

Abs.

cm-1

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000750 500

––– Fremdkörper-in-Brot 3

Fremdkörper sehr hart in Brot, Quest

Abbildung 4: Hoher Druck: Erneute Bestätigung des Ergebnisses in Abbildung 3, eine

Ansammlung feiner Kristalle aus dem vom Teilchen abgetrennten Pulver.

Die FTIR-Messung erfolgte imBereich von 400 bis 4.600 cm-1.Die Infrarotspektren sind in denAbbildungen 2 bis 4 zu sehen.

Der Anpressdruck des Stempelswurde in drei Stufen erhöht. Zujeder Stufe wurde ein einzelnesIR-Spektrum gemessen. Bei nied-rigem Druck wurde ein Zellulose -spektrum an der messtechnischerfassbaren Oberflächenschichtgemessen. Dies ist plausibel, dadas spezifische Körnchen vonBrot umgeben war. Spuren vonZellulose verblieben auf der Parti -keloberfläche.

Die Abbildungen 3 und 4 zeigenMessungen von Kornfragmenten.Das Pulver entstand durch das

Aufbrechen des Teilchens. BeideMessungen mit unterschiedlichemAndruck – mittlerer Druck (Frag -ment) und hoher Druck (Partikel -staub) – ergaben ein anorganischesSpektrum, höchst wahrscheinlichein SiO2-Spektrum. Eine Biblio -thekssuche ergab eine gute, derSiliziumdioxid zuzuordnendeÜbereinstimmung.

Probenaufbereitung und Rönt genanalyse mit einem EDX-8000

Zusätzlich zu den FTIR-ATR-Untersuchungen wurde die EDX-Technik eingesetzt, um die elemen -tare Probenzusammensetzung imppm- bis Prozentbereich zu erhal-ten. Eine Probenaufbereitung war

nicht nötig. Die Analyse ist zer-störungsfrei. Die Technik wirdzum Screening unbekannter Sub -stanzen verwendet. Um die Genau -igkeit der Messergebnisse zu stei-gern ist eine Kalibrierung des Ge -rätes mit Referenzstandards nötig.

Zur Messung wurde das Teilchenin einen speziellen Kunststoff be -cher überführt. Mit einem Kol li -mator wurde der Messbereich bisauf 1 mm herab eingeengt. Diegenaue Probenposition innerhalbder Probenkammer wurde mit Hil -fe einer Kamera festgestellt. ZurMessung wurde eine einfache, inder Software serienmäßig zur Ver -fügung stehende, FP-Methodeverwendet (Fundamental Parame -ter). �

0,6

0,4

0,2

0,0

4.000 3.800 3.600 3.400 3.200 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600cm-1

1,00

0,75

0,50

0,00

0,25

4.000 3.800 3.600 3.400 3.200 3.000 2.800 2.600 2.400 2.200 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600

cm-1Duatomaceous Earth, Granular /SiO2 DuraSamplIR

Abs.

Abs.

––– Fremdkörper-in-Brot 3

Fremdkörper sehr hart in Brot, Quest

––– D SiO2 1

Abbildung 5: Bibliothekssuche und Treffer für Kieselerde, granulär/SiO2 DuraSampllR

Abs.

cm-1

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000750 500

––– Fremdkörper-in-Brot 2

Fremdkörper sehr hart in Brot, Quest

Abbildung 3: Mittlerer Druck: Infrarotspektrum von gesammelten Teilchen des Korn, zum

großen Teil identifiziert als SiO2

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APPLIKATION

AKTUELLES

20 SHIMADZU NEWS 2/2017

Feed to FoodStrategien zur Messung von Pestizidenin Wasser und Lebensmitteln

W asser bildet nicht nur dieGrundlage jeglichen Le -bens, sondern ist eine

wichtige Ressource für Produk -tions prozesse jeglicher Art, beson -ders im Rahmen der Landwirt -schaft. Gerade die vergleichsweisegeringen Süßwasseranteile derOberflächengewässer und Grund -wässer sind für den Menschen vongroßer Bedeutung.

Wasser umfasst verschiedene An -wen dungsberei che wie die Lebens -mittelfunktion in Form von Trink -wasser oder als Grundlage für dieSpeise- und Getränkezubereitung,sowie die Produktions- bezie-hungsweise Roh stofffunk tion inIndustrie und Landwirt schaft [1,2]. Gerade da durch spielt dasWasser eine zentrale Rolle in der

Nahrungskette und Verunrei ni -gungen haben eine direkte Aus -wirkung auf die Ge sund heit desMenschen. Pflanzen schutzmittel(PSM) werden großflächig undsehr umfangreich in der Landwirt -schaft zur Produk tionssteigerungeingesetzt. Da durch können PSMdirekt auf den Lebens- und Fut -ter mitteln als Rückstände zurück-bleiben oder über Umwege insGrundwasser beziehungsweise inOberflä chen gewässer ge langen.

Darüber hinaus unterliegen PSMUmwand lungs- und Abbaupro -zessen, wo durch mit der Zeitunterschiedlichste Metabolite ent-stehen können. Auch diese müs-sen bei Monitoring-Program menberücksichtigt werden, was sehrkomplexe Anforderungen an die

[cps/uA] AI-U

[keV]

0,20

0,00

0,40

0,60

10,0 20,0

Abbildung 6: EDX-Spektrum des Teilchens

Eine Gerätekalibrierung mit Refe -renzstandards war nicht nö tig. We -der Filter noch Vakuumbe dingun -gen wurden genutzt.

Ergebnisse

Das EDX zeigte, dass die Haupt -kom ponente der Probe aus SiO2bestand, weitere vorhandene Ele -mente, wie Eisen sind typisch fürSteine und Mineralien. Es ist nun

klar: der vermeintliche Zahnkillerist ein kleiner Stein.

Instrumentierung

• IRTracer-100 mit derLabSolutions IR-Software• Einfachrefexionseinheit – Specac QuestTM

• Shimadzu Bibliotheken• EDX-8000• EDXIR-Schadstoffbibliothek

Zusammenfassung

Die Infrarotspektroskopie kannHauptkomponenten in natürli-chem und komplexem Proben ma -terial identifizieren. Bestens geeig-net ist Infrarot für die Bestim -mung von Substanzen mit organi-

schen oder anorganischen Eigen -schaften. Da anorganische mehrunspezifische Signalgruppen besit-zen, liefert EDX eine gute Ergän -zungsanalyse für die elementareVerteilung in einem kleinen Teil -chen, wie in diesem Falle demSteinchen.

Tabelle 1: EDX-Ergebnisse anhand der Grundparameter (Fundamental Parameter = FP-Methode)

SiO2K2OFe2O3CaOSO3CuO

Analyt

91,8516,6010,9490,3710,2130,016

Ergebnis[%]

[1,891][0,246][0,016][0,018][0,029][0,002]

[3-sigma]

Quan-FPQuan-FPQuan-FPQuan-FPQuan-FPQuan-FP

Proc.-Kalk.

SiKaK KaFeKaCaKaS KaCuKa

Linie

3,01730,74653,78340,33550,15330,3445

Int.(cps/uA)

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AKTUELLES

21SHIMADZU NEWS 2/2017

Online-SPE-HPLC-ESI-MS/MS

Analytik stellt, da sich die Sub -stanzen in ihren chemisch-physi-kalischen Eigenschaften zum Teilsehr stark unterscheiden.

Methodik: Analytik vonPflanzenschutzmitteln

In der Analytik von Lebensmit -teln hat sich in den letzten Jahrendie von Anastassiades et al be -schriebene QuEChERS (Quick,Easy, Cheap, Effective, Ruggedand Safe) Methode sehr starkdurchgesetzt [3]. Hierbei wird dieProbe direkt mit Acetonitril extra-hiert, der Extrakt mit Puffersalzenversetzt und durch Zugabe vongeeigneten Zusatzmitteln (PSA,C18, GCB) aufgereinigt. DieserExtrakt kann dann direkt mittelsGC-MS beziehungsweise LC-MSgemessen werden. In den letztenJahren wurde sehr viel Arbeit zurVali dierung dieser Methode fürverschiedenste Lebensmittel-Matrices geleistet [4 - 11].

Auch die Entwick lung von Multi -analyt-Methoden im Bereich derGC-MS- und LC-MS-Technik hatsich hier sehr stark weiterentwik-kelt, wodurch es mittlerweile mög -lich ist mit einem Analysenrunmehr als 100 Analyten auf einmalzu bestimmen. Wenn eine Be -stimmungs grenze von 10 µg/kgerreicht werden soll, ist mit diesenMethoden normalerweise eineGerätebestim mungsgrenze von 10 µg/l ausreichend und mit denmodernen Geräten im Regelfallproblemlos zu erreichen.

Anders stellt sich die Situation beider Rückstandsanalytik von Wäs -sern gemäß EU Council Directive98/83/EC [12] dar, wo eine Einzel -substanz mit einer Bestim mungs -grenze von 0,1 µg/l quantifiziertwerden muss. Gerade für Pesti -zide, die auf der LC-MS im ESI(electrospray ionisation) negativ-Modus gemessen werden müssen,kann diese Bestimmungsgren zenicht immer ohne weitere Pro -benvorbereitung, wie einem Auf -konzentrierungsschritt, erreichtwerden. Außerdem ist bekannt,dass gerade die ESI-Quelle alsIonisierungsmethode auf Matrix -effekte sehr sensibel reagiert [13].

Gerade schwankende Salzgehalteund organische Substanzen wieHuminstoffe führen sehr oft zu

Ionisationssuppression aber auchzu Ionisationsverstärkung [14].Dies kann in weiterer Folge leichtzu Unter- und Überbefunden beider Pestizidanalytik führen. Dieteilweise notwendige Aufkonzen -trierung einer Probe, aber beson-ders auch die Entfernung vonunerwünschten Matrix bestand -teilen, macht eine Probenvorberei -tung wie Festphasenextraktion(SPE) in der Wasseranalytik oft-mals unumgänglich. Solche Schrit -te sind meist zeit-, personal- undmaterialaufwändig. Eine Möglich -keit der vollständigen Automati -sierung mit dem Einsatz gering-ster Proben- und Lösungsmittel -mengen bietet die Verwendungvon online-SPE-LC/MS-Syste -men.

Hiermit können Wasserpro bensimultan aufkonzentriert, aufge-reinigt und mit Multianalyt-Methoden gemessen werden, beiVerwendung von wenigen Milli -litern an Probe. Die HPLC-Lauf -mittel werden dabei gleichzeitigzur Probenextraktion als auch zurAnalyse verwendet. Die Gesamt -analysenzeiten für Probenvorbe -reitung und Messung können da -durch auf wenige Minuten redu-ziert werden, wie dies von derFirma ESW Consulting Wruss miteiner Shimadzu LCMS-8040 ge -zeigt wurde [15].

Schlussfolgerung: Automati -sierbare Online-Analytik vonWasserproben

Gerade in Anbetracht der großenAnzahl an weltweit eingesetztenPSM (> 1.000) müssen Messsys -teme sehr flexibel in Bezug auf die

zu analysierenden Substanzen ein-setzbar sein. Für Routine-Labora -torien spielen dabei der Proben -durchsatz und die Analysenzeiteneine wesentliche Rolle. Im Rah -men der teilweise sehr umfangrei-chen Monitoring-Programme sindder sparsame Material- und Lö -sungsmitteleinsatz und die not-wendige Probenmenge von großerBedeutung.

Durch den Einsatz solcher auto-matisierbaren online-Systemekönnen Fehler im Probenvor be -rei tungsprozess auf ein Minimumreduziert werden und die Messun -gen werden deutlich robuster hin-sichtlich verschiedenster Matricesbei der Extraktion von Wasserpro -ben unterschiedlichen Ursprunges.

AutorOliver Mann, Wruss Umweltanalytik

Literatur[1] R. Mull, H. Nordmeyer, Pflanzen schutz -

mittel Im Grundwasser – Eine Interdis -

ziplinäre Studie, Springer-Verlag, 1994.

[2] A. Reller, L. Marschall, S. Meißner,

C. Schmidt, Ressourcenstrategien, WBG,

2013.

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86 (2003) 412.

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[5] D. Tomasini, M.R.F. Sampaio, S.S. Caldas,

J.G. Buffon, F.A. Duarte, E.G. Primel,

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S.S. Caldas, F.A. Duarte, E.G. Primel, Anal.

Methods (2013) 2028.

IMPRESSUM

Shimadzu NEWS, Kundenzeitschrift der Shimadzu Europa GmbH, Duisburg

HerausgeberShimadzu Europa GmbHAlbert-Hahn-Str. 6 -10 · D-47269 DuisburgTelefon: +49 (0)203 76 87-0Telefax: +49 (0)203 76 66 [email protected]

RedaktionUta SteegerTelefon: +49 (0)203 76 87-410 Ralf Weber, Maximilian Schulze

Gestaltung und Produktionm/e brand communication GmbH GWADüsseldorf

Auflage Deutsch: 5.850 · Englisch: 3.595

©CopyrightShimadzu Europa GmbH, Duisburg, Juli 2017. Nachdruck, auch auszugs weise,nur mit Geneh migung der Redaktion gestattet.

Windows ist Warenzeichen der MicrosoftCorporation. ©2017 Apple Inc. Alle Rechtevorbehalten. Apple, das Apple Logo, Macund Mac OS sind Warenzeichen von Apple.

[8] U. Koesukwiwat, K. Sanguankaew,

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(2008) 10.

[9] S.C. Cunha, J.O. Fernandes, a Alves, M.B.P.P.

Oliveira, J. Chromatogr. A 1216 (2009) 119.

[10] S.J. Lehotay, A. de Kok, M. Hiemstra,

P. Van Bodegraven, J. AOAC Int. 88

(2005) 595.

[11] S. Walorczyk, J. Chromatogr. A 1208

(2008) 202.

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[13] C.R. Mallet, Z. Lu, J.R. Mazzeo, Rapid

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(2016).

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AKTUELLES

W ährend der TOC als uni-verseller Parameter zurAnalyse des Reinheitszu -

stands einer Anlage in der Lebens -mittelproduktion dient, gibt derTNb eine selektivere Abschätzunghinsichtlich Verunreinigungendurch Proteine. Im Zusammen -spiel dienen sie der Lebensmittel -sicherheit und somit dem Verbrau -cherschutz, was vor allem fürLebensmittel-Allergiker von ho -hem Wert ist.

Auf etwa sechs Millionen schätztder Deutsche Allergie- und Asth -mabund (DAAB) die Zahl der be -handlungsbedürftigen Nahrungs -mittel-Allergiker in Deutschland.Während bei Kindern und Säug -lingen Kuhmilch, Soja, Hühnerei,Weizen, Erdnüsse und Haselnüssedie Hauptauslöser sind, reagierenJugendliche und Erwachsene inder Regel häufiger auf rohe Gemü -se- und Obstsorten, Nüsse, Fisch,Krebs- und Weichtiere. Allergi -sche Reaktionen zeigen sich oft anHaut und Schleimhaut, im Hals-Nasen-Ohrenbereich, an denBronchien oder im Magen-Darm -bereich.

Lebensbedrohlich ist der soge-nannte anaphylaktische Schock alsschwerste allergische Reaktion,die zu Kreislaufzusam menbruchund Tod führen kann.

eventuelle Rückstände und Inhalts -stoffe untersucht. Ein hierfür viel-fach verwendeter Parameter istder TOC (Total Organic Carbon= gesamter organischer Kohlen -stoff). Er erfasst den gesamtenKohlenstoff, der aus organischenSubstanzen stammt.

TOC als universeller Parameter

Bei der Bestimmung des TOCwird das Spülwasser zunächst miteiner Mineralsäure versetzt. Dabeiwerden die im Wasser enthaltenenCarbonate und Hydrogencarbo -nate zu CO2 umgesetzt. Ein Spül -gas entfernt das Kohlenstoffdioxidaus der Probe. Anschließend wirdein Aliquot der vorbereiteten Pro -be auf einen heißen Katalysatorinjiziert. Dabei werden die organi-schen Substanzen zu CO2 umge-setzt. Ein Trägergas transportiertdas CO2 zu einem NDIR-Detek -tor und erfasst die Menge desKohlenstoffdioxids.

Moderne Analysatoren wie die derTOC-L Serie von Shimadzu über-nehmen die Probenvorbereitung(Ansäuern und Ausgasen) automa-tisch. Die Systeme arbeiten miteinem hocheffektiven Platin-Katalysator bei einer Verbren -nungs temperatur von 680 °C. Einespezielle Spritzeneinheit ermög-licht bei Überschreitung des Kali -brierbereichs die Proben automa-tisch zu verdünnen; das Gleichegeschieht mit Standards, um Kali -brierkurven auch in äquidistantenKonzentrationsabständen zu er -stellen.

Da nahezu alle Lebensmittel ausorganischem Material bestehen, istder TOC bei der Reinigungsvali -

zept zu stehen. Um solche Kreuz -kontaminationen zu vermeiden,setzen viele Lebensmittelherstellerauf die Reinigungsvalidierung.

Die Reinigungsvalidierung

Viele Lebensmittel werden dis-kontinuierlich in Mehrzweckan -lagen hergestellt. Nach der Her -stellung verpackt, kommen dieLebensmittel anschließend in denHandel. Die Anlage selbst wirdgereinigt, um neue Chargen desLebensmittels oder andere Lebens -mittel unterschiedlichster Rezep -turen herzustellen. Um die Wirk -samkeit dieser Reinigung zu bele-gen, wird neben der optischenKontrolle und mikrobiologischenAbstrichen, beispielsweise dasletzte Spülwasser (final Rinse) auf

Nahrungsmittel-Allergiker reagie-ren empfindlich auf bestimmteInhaltsstoffe in den Lebensmit -teln, sogenannte Allergene. Umdie betroffenen Menschen vordem Verzehr auf die allergenhalti-gen Lebensmittel hinzuweisen,sind in Deutschland die 14 häufig-sten Auslöser von Lebensmittel -allergien kennzeichnungspflichtig(z.B. Senf, Eier, Sellerie, Erdnüsseusw.). Enthält ein Lebensmitteleine dieser Zutaten muss auf derVerpackung deutlich darauf hinge-wiesen werden.

Bei der Herstellung oder Verar bei -tung von Lebensmitteln könnenaber auch Spuren von Allergenenüber Vorprodukte unbeabsichtigtin die Lebensmittel gelangen,ohne selbst als Zutat auf dem Re -

22 SHIMADZU NEWS 2/2017

Tapferes Helferlein beim Allergen-ManagementReinigungsvalidierung in der Feinkostherstellung

100

Produktkonzentration [ppm]

TOC [ppm = mg/l]

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 30 40 50 60 70 80 500,000

Produktkonzentration [ppm]

TOC [ppm = mg/l]

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

0 150100 200 250 300 350 400 450

Abbildung 1a und 1b: TOC-Ergebnisse verschiedener allergenhaltiger Lebensmittel in unterschiedlichen Konzentrationen

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AKTUELLES

23SHIMADZU NEWS 2/2017

dierung ein universeller Parameter,der sich für unterschiedlichsteProdukte eignet. Zudem werdenbei der TOC-Bestimmung auchRückstände von Reinigungsmit -teln erfasst. Ein weiterer Vorteildes TOC liegt in der Einfachheitund in der Geschwindigkeit. EineDreifach-Bestimmung des TOC ineinem Spülwasser dauert in derRegel weniger als 15 Minuten.Wird ein entsprechender Grenz -wert im Spülwasser eingehalten,ist die Reinigung der Anlage ana-lytisch belegt.

Der TNb

Bei der Verbrennung des Spülwas -sers während der TOC-Analyseentsteht nicht nur Kohlenstoff -dioxid aus den organischen Sub -stan zen. Stickstoffkomponentenwerden bei Temperaturen über700 °C zu Stickstoffmonoxid um -gesetzt. Ein Trägergas transpor-tiert das entstandene NO zu ei -nem Chemilumineszenz-Detektor.Hier wird das Messgas mit Ozonzusammengebracht. Ozon, alsstarkes Oxidationsmittel, oxidiertdas NO zu Stickstoffdioxid.

Bei dieser Reaktion werden Licht -quanten freigesetzt (Chemilumi -nes zenz), die der Detektor erfasst.Dieser Summenparameter TNb(Total Nitrogen bounded = ge -samter gebundener Stickstoff)detektiert die organischen undanorganischen Stickstoffverbin -dungen. Die Bestimmung desTOC und des TNb kann mit denTOC-L Systemen von Shimadzusimultan erfolgen – eine Injektion,zwei Messergebnisse. Hierbeiwird die Verbrennungstemperaturauf 720 °C gesetzt und die beidenDetektoren in Reihe geschaltet.

Die Ergebnisse aus der Reini gungs -validierung lassen sich zusätzlichverwenden, um eine mögliche Ver -unreinigung durch Allergene ab -zuschätzen. Dies erfolgt hierbeiüber eine „Worst-Case“ Betrach -tung, die annimmt, dass alle orga-nischen Substanzen Allergenesind.

Da es sich bei den in Lebensmit -teln enthaltenen Allergenen fastausschließlich um Proteine mitStickstoffatomen handelt, ist derParameter TNb für die Worst-Case-Betrachtung zur Abschät -zung von Allergenverschlep pun -gen wesentlich aussagekräftiger alsdie Bewertung durch den TOC.

Feinkosthersteller testet TNbals Parameter für Allergen -verschleppung

Mitarbeiter des UnternehmensDeveley Senf & Feinkost GmbHhaben hierzu umfangreiche Unter -suchungen mit unterschiedlichenallergenhaltigen Lebensmittelndurchgeführt und herausgefunden,dass sich der SummerparameterTNb dazu eignet abzuschätzen, obbei der Verarbeitung von Lebens -

100

Produktkonzentration [ppm]

TNb [ppm = mg/l]

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 20 30 40 50 60 70 80 500,000

Produktkonzentration [ppm]

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

20.000

0 150100 200 250 300 350 400 450

TNb [ppm = mg/l]

Abbildung 2a und 2b: TNb-Ergebnisse verschiedener allergenhaltiger Lebensmittel in unterschiedlichen Konzentrationen

mitteln eine Allergenverschlep -pung stattgefunden hat oder nicht.

Für diese Versuche wurden verun-reinigte Spülwasserproben „nach-gestellt“, d.h. es wurden definierteKonzentrationen eines allergen-haltigen Rohstoffs oder einesProdukts in Leitungswasser her-

gestellt. Anschließend wurden dieProben hinsichtlich ihres TOC-und TNb-Gehaltes untersucht.Dabei wurde erwartungsgemäßfestgestellt, dass sowohl die TOC-als auch die TNb-Konzentrationmit zunehmender Produktkon -zen tration linear ansteigt.

Während ein TOC-Wert aus einerunbekannten Spülprobe aus un -zähligen Verbindungen, wie Koh -lenhydrate, Fette, Tenside usw.,stammen könnte, ist die Aussage -kraft des TNb hinsichtlich derAnwesenheit von Proteinen we -sentlich selektiver. Dies erlaubteine „Worst-Case“ Abschätzunghinsichtlich enthaltener Allergenein dem Spülwasser. Die Ergebnissewerden als allergenes Protein be -wertet und auf die medizinischenReferenzdosen interpretiert. Durch

Abbildung 3: TOC-L mit Autosampler zur Bestimmung des TOC und des TNb

diese Berechnung ist si chergestellt,dass keine relevanten Allergen -mengen in die Folge pro duktionverschleppt werden können. Diehiermit gewonnene Ab schätzungsoll Allergenverschlep pungen in -nerhalb einesWerkes eines Lebens -mittelherstellers ausschließen unddie valide Reini gung bestätigen.Zudem reduziert das VerfahrenKosten, da aufwändigere Allergen -tests eingespart werden können.

Fazit

Die Reinigungsvalidierung ist einhilfreichesWerkzeug, um die Wirk -samkeit eines Reinigungsver fah -rens in der Lebensmittelher stel -lung zu überprüfen. Der TOCdient hier als universeller Parame -ter zur Analyse des Reinheitszu -stands einer Anlage.

Der TNb ermöglicht darüber hin-aus eine selektivere Abschätzunghinsichtlich Verunreinigungendurch Proteine. Eine Worst-Case-Betrachtung hilft mögliche Verun -reinigungen durch Allergene zubeurteilen, dient der Lebensmit tel -sicherheit und somit dem Schutzbetroffener Verbraucher. Zudemist diese Art der Messung ein ob -jektives, analytisch valides Mess -ergebnis, das sich als Grund lageder Bewertung einer Verbrau cher -gefährdung eignet, um sicherzu-stellen, dass die Reinigung denVerbraucherschutz gewährleistet.Damit wird eine Angabe auf denProdukten „Kann Spuren vonAllergen XY enthalten“ zu einerquantifizierten Bewertung desAllergikerrisikos und nicht nur zu einer vorsorglichen Angabe ausHaftungsgründen.

Für Sie gelesen in Laborpraxis 12 /16

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AKTUELLES

von unterschiedlichen Ver bindun -gen aus den Bauteilen kommen,die das Wasser verunreinigen. DieGrö ßen ordnung der Verunreini -gungen liegt hier zwar im unterenppm-Bereich, ist aber im Hinblickauf die Nutzung von Reinstwasservon Bedeutung – und ganz be -stimmt zur Qualitätssicherung für

Hersteller von wasserführendenBauteilen.

Stetig steigende Produk-tions qualität erfordert höhereDaten dichte

Die Anforderungen an die moder-ne Produktion steigen stetig an.

Stand der ProzessanalysentechnikTOC-Prozesstag in Duisburg mit Vorträgen und Austausch zurProzessanalysentechnik

M itte März 2017 warShimadzu zum zweitenMal Gastgeber des TOC-

Prozesstags. Anwender, Planerund Ingenieure aus Industrie undWissenschaft trafen einander, umsich über den Stand der Prozess -analysentechnik auszutauschen.

Die Bestimmung des TOC (TotalOrganic Carbon = gesamter orga-nischer Kohlenstoff) ist in vielenIndustrien von großer Bedeutung.Der Summenparameter gibt ineinem Analysenwert die gesamteKonzentration des Kohlenstoffsaus organischen Verbindungen an.Die Bestimmung lässt sich im La -bor sowie als online-Messung imProzess sicher und einfach durch-führen. Shimadzu bietet für dieAnalyse im laufenden Prozess ak -tuell die Systeme der TOC-4200Serie an.

Als Plattform für Erfahrungsaus -tausch und „Netzwerken“ für dieAnwender von Prozessanalyse -technik hat Shimadzu vor zweiJahren das erste Mal den TOC-Prozesstag veranstaltet. Er findetnun im Wechsel statt mit denbereits seit 15 Jahren bestehenden

TOC-Anwendertreffen. Wieschon zum ersten TOC-Prozess -tag, brachten Referenten aus Wirt -schaft undWissenschaft ihre Erfah -rungen und Anwendungen mit,um sie mit den Teilnehmern zuteilen.

Kontrolle von Reinwasser

In vielen Anwendungen entsprichtder TOC unerwünschten Verun -reinigungen. Gerade bei der Ver -wendung von reinen Wässernspielt ihre Kontrolle eine wichtigeRolle. Dr. Raoul Schröder (Bür -kert Werke ), zeigte, dass aberauch die Peripherie der verwende-ten Anlagen einen Einfluss auf dieWasserqualität hat.

Bürkert, unter anderem Herstellervon Venti len und Ventiltechnik,untersucht den Einfluss von ver-schiedenen Bauteilen einer wasser-führenden Anlage hinsichtlich derVerunrei ni gung des Wassers. DasWasser kommt beim Fluss durchdie An lage mit verschiedenenAnlagen teilen in Berührung, wiePumpen, Rohren oder Ventilen.Dabei kann es zur Mobilisierung

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Abbildung 1: Reger Austausch und interessante Vorträge beim 2. TOC-Prozesstag in Duisburg

Abbildung 2: Referententeam (von links nach rechts): Dr. Raoul Schröder (Bürkert Werke GmbH

& Co. KG), Bettina Gierszewski (Shimadzu Europa GmbH), Mischa Dings (Shimadzu Deutschland

GmbH), Ralf Kienle (Clariant Plastics & Coatings Deutschland GmbH), Dr. Tomas Sauter

(Covestro Deutschland AG), Andreas Gräfe (Lanxess Deutschland GmbH) und Sascha Hupach

(Shimadzu Deutschland GmbH).

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AKTUELLES

25SHIMADZU NEWS 2/2017

Neben dem ständigen Anspruch,die Kosten zu senken sowie Ener -gie und Rohmaterialien einzuspa-ren, soll gleichzeitig die Produk -tionskapazität erhöht werden,ebenso Effizienz und Flexibilität –und das bei immer höheren Quali -tätsansprüchen. „Um diese Anfor -derungen zu er füllen, ist es not-wendig, eine höh ere Datendichtefür die automatisierte Prozess kon -trolle zu erzeugen“, sagte AndreasGräfe von der Lanxess Deutsch -land, der den allgemeinen Nutzender Prozess analysentechnik (PAT)erörterte.

Die Verwendung von Laborana ly -tik gerät dabei immer mehr in denHintergrund. Kaum eine groß-technische Anlage wird heutzuta-ge angefahren, ohne dass entspre-chende Prozessanalytik Daten zurProzesssteuerung liefert. Dabeiliegt der Anspruch an die verwen-deten Systeme vor allem auf dermöglichst hohen Verfügbarkeitsowie der Steigerung der Daten -dichte. Die Prozesstechnik nutztauf diese Weise der Anlagen sicher -heit und Prozess-Sicherheit, aberauch dem Mitarbeiter- und demUmwelt schutz.

TOC-Datendichte erlaubt exaktere Produktionssteuerung

Moderne Systeme der Online-Messtechnik haben mit Verfügbar -keiten von 99 % oder mehr dienotwendige Zuverlässigkeit zurautomatisierten Prozessführung.Andreas Gräfe machte dies aneinem Praxisbeispiel deutlich: Die Überwachung eines Abwas -sers wurde vor dem Einsatz vonPro zesstechnik bislang durch ent-sprechende Laboranalysen durch-geführt. Inklusive Probenahmeund Transport, dauerte die Durch -füh rung einer TOC-Analyse etwa40 Minuten. Durch den Einsatzeines Prozess-TOC werden Ana -lysen daten im Takt von zehnMinuten „automatisch“ geliefert.Durch die höheren Datenmengen,wird das Abwasser engmaschigerkontrolliert. Der Betrieb be -kommt mehr Infor mationen übersein Abwasser und kann dadurchseine Produk tion exakter steuern.Die anfallenden Kosten zur Reini -gung in der Klär anlage könnennun besser (nach dem Verur sacher -prinzip) abgerechnet werden. Undauch die Mel dungen an die Behör -

den sind durch die hohe Daten -dichte ge nauer.

MCERTS zertifiziert Leistungs- und Zuverlässig-keitsstandard

Um die hohe Verfügbarkeit vonProzessanalysatoren zu belegen,hat die Umweltagentur von Eng -land und Wales (UK) ein Zertifi -zierungssystem für Mess-Einrich -tungen entwickelt – die MCERTS-Akkreditierung. Es stellt Unter -nehmen Rahmenbedingungen undQualitätsziele für Mess-Systeme,um die Anforderungen der Behör -de an die Umweltüberwachungeinzuhalten. Nach und nach ent-wickelt sich MCERTS zu einemvon Organisationen weltweit ge -forderten Leistungs- und Zuver -lässigkeitsstandard. Mit akkredi-tierten Geräten stellen Unterneh -men und Behörden sicher, dass siedas Möglichste zum Schutz ihrerUmwelt tun.

Voraussetzungen für Prozessana -ly satoren das MCERTS-Zertifikatzu erhalten, sind verschiedeneLaborversuche, sowie ein 3-mona-tiger Feldtest unter Realbedingun -gen. Die Messungen werden voneiner unabhängigen Prüfstelle nachvordefinierten Prüfverfahrendurch geführt. Den Mess-Systemender TOC-4200 Serie von Shimadzuwurde die MCERTS-Akkredi tie -rung erteilt. TOC-Produktmana -gerin Bettina Gierszewski,Shimadzu, berichtete in ihremVortrag von MCERTS und dendurchgeführten Testmessungensowie den Ergebnissen des Praxis -tests des TOC-4200.

TOC-Gehalt der Abwässer gilt als entscheidendesKriterium zur Entsorgung

Ralf Kienle, Clariant Plastics &Coatings Deutschland, berichteteüber die Verwendung von Labor-und Online-Messungen zur Kon -trolle von Betriebsabwässern. In dem pigmentherstellendenBetrieb fallen aus verschiedenenReini gungsstufen Abwässer an,die in regelmäßigen Abständen in die Kläranlage des ChemieparkHoechst geleitet werden.

Der TOC-Gehalt der Abwässergilt als entscheidendes Kriteriumzur Entsorgung. Bis vor einiger

Zeit wurde diese Analytik durchein Laborsystem zuverlässigdurchgeführt. Durch Einsatz einesOnline-Messsystems wird nunZeit eingespart. Zudem kanndurch die Anbindung des Analy -sators an das Prozessleitsystemfrühzeitiges Ablassen des Abwas -sers durch menschliches Versagenverhindert werden. Während derAnalysenzeit werden über dasProzessleitwerk automatisch allePumpen gesperrt.

Planungsstufen und Projekt ab wicklung derProzessanalysen technik

Als letzter Referent am 2. TOC-Prozesstag, gewährte Dr. ThomasSauter von Covestro Deutschlandeinen interessanten Einblick in dieunterschiedlichen Planungsstufen

und in die Projektabwicklung derProzessanalysentechnik in Inves -titionsprojekten. Dabei zeigte erden bewährten Projektablauf zumBau von „steckerfertigen“ Analy -sencontainern. Diese wurdendurch die PAT-Spezialisten vonCovestro für verschiedenste Pro -jekte entworfen, gebaut und bis anihren Bestimmungort transpor-tiert, etwa eine Chemiefabrik inChina. Thomas Sauter zeigte auf,was es hierbei zu beachten gibtund wie viele unterschiedlicheAnsprechpartner zu beteiligensowie Gewerke zu berücksichti-gen sind.

Für Sie gelesen in LABO Mai 2017

Abbildung 3: Shimadzu TOC-4200 mit MCERTS-Akkreditierung

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AKTUELLES

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I n der Materialprüftechnikblickt Shimadzu auf eine 100-jährige Erfahrung und Ent -

wick lungsarbeit zurück. DasProduktprogramm umfasst stati-sche und dynamische Universal -prüf maschinen, Härteprüfgeräte,Kapillarrheometer sowie dieHoch geschwindigkeitskameraHPV-X, die mit 10 Mio. Bildernpro Sekunde die leistungsfähigsteihrer Klasse ist. Die Prüfmaschi -nen von Shimadzu sind auf demneusten technologischen Stand

Test von innovativen und immer leistungsfähigerenMaterialien

Die Eigenschaften von Materialiensind vielfältig und verhalten sichunterschiedlich, abhängig vonUm gebungsbedingungen und wir-kenden Kräften. Für innovativeund immer leistungsfähigere Ma -terialien bzw. Materialkombina -tionen oder Verbindungstechnikenbenötigen die Forschungs- undEntwicklungsabteilungen sehr

hinsichtlich Regelungstechnik,Sensorik oder Informationsverar -beitung und unterstützen somitzuverlässig Entwickler und An -wen der.

Was 1917 mit Faser- und Zement -prüfanlagen begann, setzte sich inden folgenden Jahrzehnten fortmit hydraulischen, dynamischenund vollautomatischen Prüfanla -gen, mit Ultraschall-Ermüdungs -prüf system sowie einem Partikel -größenanalysator.

Ein Jahrhundert ErfahrungShimadzu feiert 100 Jahre Testmaschinen

100 Jahre Testma schinen

genaue und zuverlässige Daten fürdie Produktion und auch Quali -täts kontrolle. Stellvertretend einBeispiel für die Vielseitigkeit undLeistungs fähig keit der ShimadzuMaterialprüf systeme.

Präzisions- Universalprüf -maschine für Forschung undEntwicklung

Die Modelle der Shimadzu AG-Xplus Serie sind besondersleistungsstarke und vielseitigeelektromechanische Prüfmaschi -nen. Mit ihrem steifen Rahmenund den präzisen Messzellen sindsie optimal für alle Anforderungenausgelegt, insbesondere auch fürForschung und Entwicklung.

Für kundenspezifische Anforde -rungen gibt es zahlreiche Lösun -gen, etwa eine Maschine mit zweiPrüfräumen, die den Werkzeug -wechsel für den Druck- und denZugversuch überflüssig macht.Auch ein vergrößerter Prüfraumist eine Option, zum Beispiel fürBauteile oder Proben mit großerDehnung wie Elastomere oderGummi. Für Druckversuche ankleinen Teilen hingegen, zum Bei -spiel elektrische oder elektronischeBauteile, ist eine Ausführung miteiner Prüfraumhöhe von nur 700mm erhältlich. Mit der bedien-freundlichen Soft ware TrapeziumX können alle notwendigen Ein -stellungen in kürzester Zeit selberdurchgeführt werden.

Weitere Informationen zu unserer Testma -

schinen-Expertise auf Seite 28.

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27SHIMADZU NEWS 2/2017

AKTUELLES

W elche Stoffe im Rotweinsollen gesundheitsför-dernd und lebensverlän-

gernd sein? Welche Aromen sindfür den Sortencharakter verant-wortlich und in welchem Konzen -trationsbereich kann man sie nochmit der Nase erkennen? Wie iden-tifiziert man illegale Aromatisie -rung? Spielen Histamine eineRolle bei Weinintoleranz?

Im Wein scheinen viele Wahrhei -ten zu liegen. Oft auch kriminelleEnergien: Gefälschte Lebensmit -tel, seien es Etikettenschwindel,Produktfälschungen oder Inhalts -fälschungen, werfen für die Betrü -ger satte Gewinne ab – und verur-sachen bei den Originalherstellernbetriebswirtschaftliche Schäden,darüber hinaus volkswirtschaftli-che und bei den Konsumenten oftgesundheitliche.

Prof. Erich Leitner, TechnischeUniversität Graz, Leiter des Insti -

tuts für Analytische Chemie undLebensmittelchemie, beschäftigtsich seit vielen Jahren wissen-schaftlich mit der Qualität vonLebensmitteln. Er hat das zweitä-gige Seminar „die Geheimnissevon Weinanalyse und Weinver -kostung“ bei Shimadzu geleitet,zu dem exklusiv eingeladenwurde.

Neben der Bestimmung von sor-tenrelevanten Aromastoffen mitfortschrittlichster GC-Analytik,wurden weitere Methoden inTheorie und Praxis diskutiert, umWein und dessen Inhaltsstoffe zucharakterisieren (Metalle, Poly -phe nole, Farbstoffe, sowie uner-wünschte Rückstände).

Eine kommentierte Verkostungder analysierten Weine ermöglich-te den Teilnehmern einen direktenZu sammenhang herzustellen zwi-schen Sensorik und Analytik,sowie die Leistungsfähigkeit der

Wein sensorisch und analytischgetestetDie Geheimnisse von Weinanalyse und Weinverkostung: vom Riechen undSchmecken zum Messen

menschlichen Nase mit der Gerä -teempfindlichkeit zu vergleichen.

Die Seminarreihe wird fortgesetzt– wieder auf persönliche Einla -dung, um allen Teilnehmern aus-

reichend Zeit zu geben, die unter-schiedlichen analytischen Tech -niken anhand realer Proben selbstvor Ort im Labor kennenzuler-nen.

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Euroanalysis

Stockholm, Schweden28.08 - 01.09.2017www.euroanalysis2017.se

MSACL

Salzburg, Österreich10.09 - 14.09.2017www.msacl.org

Weurman Symposium

Graz, Österreich18.09. - 22.09.2017www.analytchem.tugraz.at/weurman

ISSS

Wien, Österreich19.09. - 22.09.2017www.isss2017.at/symposium/welcome

Composite

Stuttgart, Deutschland19.09 - 21.09.2017www.composites-europe.com

Ourcon

Doorn, Niederlande25.09. - 28.09.2017www.ourcon.org/ourconV

Printversion: Wenn Sie die Shimadzu News regelmäßigerhalten wollen, senden Sie uns einfach Ihre Post-Adressean folgende E-Mail: [email protected]

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Auch als App: Die Shimadzu NEWS gibt es auchals WebApp unter www.shimadzu-webapp.euoder iPhone App im AppStore

Shimadzu live NEWS – gedruckt und digital

AKTUELLES

Neu – AnwenderhandbuchMaterialprüfung100 Jahre Materialprüfung

D as AnwenderhandbuchMaterialprüfung ist absofort verfügbar und kann

über www.shimadzu.eu herunter-geladen werden. Es enthält 112Anwendungen aus acht Bran -chen, wie Automobil-, Luft- undRaumfahrtindustrie, Schienen -transport, bio- und me di zinischeMaterialien, Nahrungs mittel pro -duktion, Verbundstoff-, Metall-,Gummi- und Plastik industrien.Die Anwendungen tragen zumVerbraucher- und Umweltschutzbei, ebenso wie zur Produkt si -cher heit.

Das Anwenderhandbuch Materi -al prüfung ist praxis- und lösungs -orientiert. Die beschriebenen An -wendungen decken die modern-sten Technologien ab, beispiels-weise Allgemein-, Ermüdungs-und Härtetestverfahren und auchdie Hochgeschwindigkeits-Video -anwendung.

Seit 1917 stellt Shimadzu Testma -schinen her; sie sind kunden-

oder anwendungsspezifisch zuge-schnitten. Bis heute hat das Un -ter nehmen zehntausende Systemeverkauft. Das 100-jährige Jubi -läum ist ein Ansporn, wie bisherauch zukünftig die Kun den welt-weit auf höchstem Ser viceniveauzu versorgen.

Weitere Anwenderhandbüchersind zu folgenden Themen ver-fügbar:

• Flüssigchromatographie• Nahrungsmittel & Getränke• TOC• Klinik• GC/GC-MS

Weitere Informatio-

nen zu diesem Beitrag:

• Application Handbook

Materials Testing