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Nuevos desarrollos en acoplamientos de

GCMS para obtener la máxima productividad en los laboratorios de rutina

Adaptándonos a los

actuales retos

analíticos.

Jose Juan RiveroEspecialista de producto GC y GCMS

Pamplona, 20 de Abril de 2016

Nuevos desarrollos en acoplamientos de GCMS para obtener la máxima

productividad en los laboratorios de rutina

20 de Abril de 20162

Innovación: Una filosofía históricamente desmostrada

5970 MSDFused SilicaCapillary Column

Microprocessor Control

5840 GC

5880 GC

Autoinjector5890 GC

HyperbolicGold Quad

Inert MS Ion Source

6890 GC

7200 GC QTOF7000 GC

Triple Quad

7890 GC

Capillary FlowTechnology

Electronic PneumaticControl

Retention TimeLocking

2nd Gen LinearElectron Capture

Detector

Low Thermal MassTechnology

Multi-ModeInlet

7890B GC/5977B MSD

Nov

2015




An

aliza

dore

s

Portfolio de Agilent en GC y GC/MS 2016

Full Scan/SIM

MS/MS

MS/MS masa exacta

GCMS

GC

5977BGC 7890B o 7820

SS

Inert

Inert Plus

HES

Sensi

bilid

ad

GC Q-TOF 7200B7890BGC

Retos actuales de los laboratorios dedicados al

análisis de residuos

Yo no lo tengo

claro

Es un

Positivo

Claro

¿Ufff no será

una

interferencia?




Desafíos actuales en el laboratorio

• Productividad

• Costes de operación (menos paradas s/n programadas)

• Protección de la inversión

• Facilidad de uso

Económicos

• Multiples matrices (Alcances abiertos)

• Largas Listas de compuestos (Screening)Regulatorios

• Tendencias: Límites de detección más bajos.• Entornos regulados muy estresados• Muestras complejas con alto tratamiento

Sensibilidad y robustez

metodológica




• Análisis conjunto por GC/MS/MS y LC/MS/MS y que superen las limitaciones actuales de

muchas normativas(FDA/EPA/EU)

• Cuantificación, identificación y confirmación simultáneas

• Aumentar el número de residuos analizados

• Mayor productividad, sensibilidad y calidad de resultados INCLUSO ENTRE MATRICES

• Estrategias eficaces para determinación de residuos no target o desconocidos mediante análisis

por HRMS (SANCO/12571/2013 y SANTE/11945/2015 )

• Cuantificación, identificación y confirmación simultáneas

• Aumentar el número de residuos analizados más allá de los conocidos.

• Aumentar la productividad con un software MS intuitivo y potente

• Revisión rápida de resultados e informes: más datos con menos recursos

• Plataformas que unifiquen datos de HR con MSMS

• Cumplimiento de las normativas Comunitaritas e Internacionales

Tendencias en las estrategias del análisis de residuos




Estrategias de trabajo

Analisis de conocidos

en alcance

Analisis de desconocidosAnalisis de conocidos

fuera alcance

Análisis no

dirigidos

Análisis

dirigidos

Sistemas actuales para Screening

dirigido y no dirigido de alto rendimiento

Analíticas de Ejemplo




Requerimientos específicos de la técnicaScreening dirigido

Altísima sensibilidad

• LMRs cada vez más bajos

Velocidad de adquisición elevada

• Aumento de los compuestos a analizar y menor tiempo de análisis

Estabilidad de los espectros de masas

• Menos falsos positivos y negativos

Eliminación del Efecto matriz

• Menor afectación por el efecto matriz

Software de alto rendimiento

• Plataformas de alta potencia de procesado




Mejoras en el espectrómetro de Masas

Inertización

de la fuente

Focalización

más efectiva

Generación

de más iones

20 x59732009

7000B

Nov

2015

2013

5977A




Comun en la Plataforma de GCMSD, GCMSMS y GCQTOF

Agilent GCMSD 5977B




Ejemplo de aplicaciones clave (Screening Dirigido)

GCMSD GCMSMS

Volátiles en Aguas (HES)

•5991-6539EN

PAHs en alimentos (SCIS)

•5991-3003EN

•5990-4883EN

Dioxinas en Alimentos

•Analizador de Dioxinas, PCBs y Furanos

Pesticide Screeener (GCQTOF)




Preparación de muestra

10ml de muestra2g de sal

ClNa 1,2-Dicloroetano D4

Tolueno D8 (RTL=11.890min)

4-Bromofluorobenceno

ISTD




Estudio de Sensibilidad del método (MDL)

Cloruro de vinilo




PAHs Analizador




Fuente autolimpiable (SCIS)Self Cleaning Ion Source

Ventear-desarmar la Fuente de Iones

Limpiar manualmente cada parte del fuente

Montaje y reequilibrio del sistema

Sistema offline durante un cierto tiempo




Limpieza con H2 baja el ruido en el masas




Condiciones analíticas

Nota de aplicación: 5990-4883EN




Estabilidad ISTDs




Mejora en la Calibración

¡¡¡¡Incluido los más pesados

Son lineales!!!




2008

• 150 compuestos en 46min

2014

• 150 compuestos en 25 min

2016

• 250-300 compuestos en 20min

Análisis de residuos de pesticidas




Ejemplo 7010: ~200 pesticidas en 20 min(0,5µl inj)

5991-5507EN




SCREENING masivo

Base de

datos

Seleccionar Trans

Posi

tivo

s

Analizador de dioxinasGC QQQ




Analizador de dioxinas dedicado

Basado en

GCMSMS

Agilent 7010

Inyector

Multimodo

(MMI)

Columna DB

5MSUI 60 m x

0.25 mmID x

0.25 µm

Base de datos

MRM

(Dioxinas,

Furanos y

PCBs)

Informe

personalizado

de resultado

final.

Viales de

chequeo

(PCBs y

Dioxinas y

Furanos)

DVD con toda

la información

Consumibles

necesarios




Equipo dedicado para Dioxinas

Complicada preparación de muestra

• Extracción de compuestos de cada muestra

• Reducción y separación de interferencias

• Concentración de los extractos

• Aislamiento y separación de los analitos de interés

Problemas de contaminación cruzada

• Es crucial el tener un equipo preparado para medir niveles de ultra trazas!

• Mejor no ser utilizado para otro análisis (Ej. Pesticidas)

• Sistema debe mantenerse en las condiciones optimas

Nuevos Requerimientos para la identificación de PCDD/Fs y PCBs por GC/QQQ

• Nueva regulación cálculos (Ej. LOQs)

• Informe de los limites superior e inferior




Ventajas del Analizador de Dioxinas Agilent

Provee una solución del workflow completo

• Basado en un desarrollo, optimizado y validado por un Lab Europeo de Referencia de

Dioxinas (CART Liège)

• Misma configuración para Dioxinas/Furanos y PCBs (RT segmentos preestablecidos)

• Transiciones MRM desarrolladas y validadas

• Incremento de la sensibilidad gracias al 7010

• Informe automático y Combinado resultante de los cromatogramas de las fracciones de

Dioxinas y PCBs-DL

Alternativa económica a la Alta resolución

• Precio muy bajo en comparación con HRMS

• Bajo coste de mantenimiento

• Bajo coste de operación y entrenamiento del personal




Condiciones metodológicas

GC Conditions

Column DB 5MSUI 60 m x 0.25 mmID x 0.25 µm

Injection port liner 2mm id dimpled splitless liner, UI

Injection mode Cold-splitless (compressed air/CO2 cooled MMI)

Injection volume 1 µL

Inlet temperature program60 °C 0.31 min

600 °C/min 330 °C 5 min

Carrier gas He, constant flow 0.700 mL/min

Oven program

60 °C 1 min

30 °C/min 270 °C 1 min

2 °C/min 310 °C 0 min

5 °C/min 350 °C 0.5 min

MS transfer line temperature 350 °C

MS set points

Electron Energy 70 eV

Tune eihs.tune.xml

EM gain 10

MS1 resolution Unit

MS2 resolution Unit

Collision Cell1.5 mL/min N2

4 mL/min He

Quant/Qual transitions Fraction Specific

Dwell times Fraction Specific

Collision energies Optimized

Source temperature 350 °C

Quad temperatures 150 °C

Mismas condiciones del GC para

las dos fracciones




Chequeo del sistema con viales suministrados:

• Compuestos regulados por EU

• Suministrados y certificados por CIL (Lider mundial de isotopos estables)

• Comprobación de la separación de compuestos claves

• STD01 – Hexa-dioxinas/furanos-isomeros

• STD02 – PCBs 123 & 118

• Verificación del análisis de ambas fracciones

Mix de Estandares para chequeo en clientes

Std 01

Dioxinas/Furanos & NO–PCB

22 compuestos

Std 02

MO– & NDL– PCBs

14 compuestos

Azul – PCBs

Negro – Dioxinas/Furanos

Ejemplos de Cromatogramas




Especificaciones para análisis de Dioxinas (IDL)2,3,7,8-TCDD a nivel de 5 fg/ul

2,3,7,8-TCDD

5 fg/ul; 1 ul inyectado

5 fg en columna

Recta calibrado: 0.05pg/ul – 200pg/ul)

IDL: 1.6 fg

Promedio S/N = 3.282

𝐼𝐷𝐿𝑅𝑆𝐷 =𝑡∝,𝑛−1 × 𝑅𝑆𝐷 × 𝑐

100




Informe Analizador de DioxinasEjemplo

¡No solo informa de los resultados cuantitativos y de los valores TEF sino también datos

regulados como criterios de Calidad cromatográfico!

¡Combina los resultados de las dos

extracciones en un solo informe!

Pesticide Screener using a GC QTOF




MS detector / characteristics

Typical systems (examples) Acquisition

Requirements for identification

minimum number of ions other

Unit mass resolution

quadrupole, ion trap, TOF

full scan, limited m/z range, SIM 3 ions

S/N ≥ 3e)

Analyte peaks in the

extracted ion chromatograms must

fully ov erlap.

Ion ratio within

±30% (relative) of av erage

of calibration standards from same

sequence

MS/MS triple quadrupole, ion trap, Q-trap, Q-TOF, Q-Orbitrap

selected or multiple reaction monitoring (SRM, MRM), mass resolution for precursor-ion isolation equal to or better than unit mass resolution

2 product ions

Accurate mass measurement

High resolution MS: (Q-)TOF (Q-)Orbitrap FT-ICR-MS sector MS

full scan, limited m/z range, SIM, fragmentation with or without precursor-ion selection, or combinations thereof

2 ions with mass accuracy ≤ 5 ppma,b, c)

combined single stage MS and MS/MS with mass resolution for precursor-ion isolation equal

to or better than unit mass resolution

2 ions: 1 molecular ion, (de)protonated molecule or adduct ion with mass acc. ≤ 5 ppma,c

plus 1 MS/MS product iond)

Criterio de IdentificationSANTE/11945/2015 vs. SANCO/12571/2013

• Requirements for identification using selected ions (new)




Screening de Pesticidas mediante GCQTOF

• Sistema GC7890B + QTOF-7200B

• Backflush

• RTL

• MassHunter Analysis

• PCDL (Espectros en HR y RTL)

Pesticide ScreenerNota de aplicación: 5991-5894EN




Screening Pesticidas sobre plataforma GC-Q/TOF

La Masa Exacta y Alta Resolucion provee una alta selectividad

frente a las interferencias

El modo TOF: Genera un espectro de masas, perfecto para trabajar

en Non-targeted

Un barrido para numero de compuestos ‘Ilimitados’ (contrastando

con librerías de espectros en alta resolución para identificación)

Misma sensibilidad da igual el numero de compuestos

seleccionados

El trabajo en MS/MS (Modo Q/TOF) para identificaciones a

posterior




Screening Pesticides LC-Q/TOF vs GC-Q/TOF

LC/MS ESI+GC/MS EI+

Malation

Pm = 330.0361D

CE = OV

Espectro de masas dominante del ion

[M]+ no es lo típico en un GCMS

Fragments

[M+H]+ Baja Energía

CE = OV

Alta Energía

CE > OV




All Ions : Targeted Screening Workflow

1. Adquisicion 2. PCDL 3. MH Qual SW 4. MH Quant SW

Librería de

Espectros(Espectros más RTL)

Quantify target with

additional fragment ion

confirmation

GC-Q/TOF MH Acquisition

Collision Energy

constante en Q-TOF

(CE=0)

Find by Formula on

MS

EICs for fragments

Correlate qualified

fragments with target

Find

Extract

Qualify and confirm

fragments

Export

Align EICs of

fragments

Targets

m/z, ion species

Quant

Report

Qual

Report

Método en RTL

(optional)




(1)

7200 GC-Q/TOF RTL Pesticide Analyzer Método CF

7890B

GC

EPC

Columna (1) : 15m x 0.25mm ID x 0.25um HP-5MSUI

Columna (2) : 15m x 0.25mm ID x 0.25um HP-5MSUI (19091S-431UI)

7200

Q/TOF

MMI Inlet

ALS

(2)

Purged ultimate union

1. Adquisición

Mid-column backflush




Mid-column, post run backflush

Purged Union

MSInlet

Inlet EPC

P1

Columna #1

Aux EPC

P2

Split

Vent

Purged Union

Durante el run, P1 > P2 , Gas portador fluye hacia el MS

Columna #2




Columna #1

Purged Union

MS

Inlet EPC

P1

Aux EPC

P2

Split

Vent

Mid-column, post run back flush

Durante el run, P1 > P2 , Gas portador fluye hacia el MS

Analitos de interes

Componentes de Matriz

Columna #2




Column #1

MS

Inlet EPC

P1

Aux EPC

P2

Split

Vent

Inlet

Mid-column, post run back flush

Durante el postrun Backflush, P1 < P2 , Gas portador fluye en dirección contraria

Column #2

Purged Union




PCDL : Personal Compound Database Library

Conectado a ChemSpiderConectado a PubChem

• Name

• Mol. Formula

• Mono-isotopic exact mass

• Locked RT

• CAS #

• Accurate mass spectrum

1. Adquisición 2. PCDL




1. Acquisition 2. PCDL 3. MH Qual SW

Screening cualitativo usando All Ions MS

Gun Powder Tea




Procesado de datos All Ions - Method setup (1)Localizar la fórmula

Pesticide screening

GC-Q/TOF

• Usar el RTL(Si es metodo bloqueado)

• Especificar el PCDL




Procesado de datos All Ions - Method setup (3)Identificación con fragmentos

Pesticide screening

GC-Q/TOF

• Seleccionar el número mínimo de

fragmentos a cualificar para identificar

el compuesto

• Co-elution score es la mejor función

para cualificar la similitud al extraer

los iones

• Seleccionar el numero de fragmentos

para evaluar




Pesticide screening

GC-Q/TOF

All Ions Results OverviewGC-Q/TOF Extracto de te

Lista de compuestos encontrados

1 2

3 4

5

Resultados de la Identificacion de

compuestos

EICs

Coelution Plot

Molecular

Ion/Isotope

Ratio Results

Spectrum & Extracted

Ion Plots




Ejemplo de un positivo en Metacrifos




Excellent Mass AccuracyResultados del Screening de 17 pesticidas fortificados a 10 ng/mL en matrices alimentarias

Name 中文名 CAS Formula Identified? RT (min) RT Diff(min) FIs Conf.Qualified Ion (I) Qualified Ion (II)

m/z diff (ppm) m/z diff (ppm)

敌敌畏 62-73-7 C4H7Cl2O4P Yes 4.679 0.014 6 219.9464 4.7 184.9744 3.0

Mevinphos 速灭磷 7786-34-7 C7H13O6P Yes 5.610 0.001 4 192.0198 0.3 164.0233 1.8

Ethalfluralin 丁氟消草 55283-68-6 C13H14F3N3O4 Yes 7.139 0.001 5 316.0911 2.4 292.0548 2.8

Trifluralin 氟乐灵 1582-09-8 C13H16F3N3O4 Yes 7.247 0.003 6 306.0709 4.2 290.0755 2.8

Atrazine 莠去津 1912-24-9 C8H14ClN5 Yes 7.887 0.000 6 215.0932 0.2 202.0680 3.8

Chlorpyrifos-methyl 甲基毒死蜱 5598-13-0 C7H7Cl3NO3PS Yes 9.143 0.001 6 285.9267 3.9 287.9236 1.5

Heptachlor 七氯 76-44-8 C10H5Cl7 Yes 9.339 -0.006 6 336.8496 2.3 271.8106 3.7

Malathion 马拉硫磷 121-75-5 C10H19O6PS2 Yes 9.729 -0.002 5 124.9824 2.6 99.0077 2.4

DDE, p,p'- 滴滴伊, p,p’- 72-55-9 C14H8Cl4 Yes 11.612 0.002 6 315.9375 0.1 317.9349 1.1

Dieldrin 狄氏剂 60-57-1 C12H8Cl6O Yes 11.717 0.004 6 276.8722 0.5 260.8595 0.6

Hexazinone 环嗪酮 51235-04-2 C12H20N4O2 Yes 13.195 0.008 5 171.0877 0.5 172.0896 4.8

Propargite 克螨特 2312-35-8 C19H26O4S Yes 13.318 -0.019 4 173.0955 3.6 136.0835 2.4

Mirex 灭蚁灵 2385-85-5 C10Cl12 Yes 14.874 0.006 6 269.8127 0.6 236.8409 0.6

Fenarimol 氯苯嘧啶醇 60168-88-9 C17H12Cl2N2O Yes 15.084 0.000 5 330.0339 5.5 219.0317 1.2

Coumaphos 蝇毒磷 56-72-4 C14H16ClO5PS Yes 15.853 0.013 5 362.0139 0.1 333.9822 1.3

E

Dichlorvostofenprox醚菊酯 80844-07-1 C25H28O3 Yes 16.777 0.015 3 163.1124 4.2 164.1155 0.8

Deltamethrin 溴氰菊酯 52918-63-5 C22H19Br2NO3 Yes 18.117 0.018 3 252.9053 3.3 250.9056 3.9

Compuestos identificados con error en RT<0.1min y al menos 2 iones con error de masas

inferior a 5 ppm siguiendo requerimientos SANTE




Verificación de un pico no esperado

¿Identificacion inequivoca?, ¿Puede venir del o,p’-DDE? ¿De la matriz? ¿Impurezas del standard?

5x10

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

+EI EIC(245.9998) Scan Pestchkout 20min 5ppb in BF4 090915 2…

11.620100.00

11.076

1.51

Counts vs. Acquisition Time (min)

10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7

p,p’-DDE (5 ng/mL) spiked in matrix

p,p’-DDE (std)

S/N: 227.5

EIC (245.9998);

Noise definition: peak to peak

o,p’-DDE (impureza)

S/N: 3.5

5x10

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

2.25

2.5

2.75

3

3.25

+EI EIC(245.9998) Scan Pestchkout 20min 10ppb in BF4 090915 …

11.614100.00

11.0711.41


10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7

p,p’-DDE (10 ng/mL) spiked in matrix

p,p’-DDE (std)

S/N: 475.5

EI EIC (245.9998);

Noise definition: peak to peak

o,p’-DDE (impureza)

S/N: 6.5

5x10

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

2.25

2.5

2.75

3

3.25

+EI EIC(245.9998) Scan BF4 blank 20min 091015 2uLCSL Inj2.D


10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7

Matrix blank

EI EIC (245.9998);

o,p’-DDE

No Peak

good fragment ratio score (82.31)

good EIC

alignment

La confianza en la identificacion mediante adquisición en modo no dirigido

aumenta incluso a niveles traza

good mass accuracy

100% 100%

1.41% 1.51%

o,p’-DDE (trace signal)

similar respuesta (%) of o,p’-DDE vs pico esperado




Pesticidas Identificados en diferentes Matrices

Matriz Promedio

Fortificados e Identificados

(121 cpds)98.3% 91.7% 95.0% 98.3% 95.0% 95.9% 95.7 %

Full scan permite el analisis retrospectivo para revisar cualquier muestra

con los nuevos compuestos introducidos en la PCDL

La PCDL includa en el metodo que viene con el Screener es escable

Pesticides No esperados

Verificados en Matrices15 15 17 16 17 19

Pesticidas no esperados: Pesticidas presentes en la matriz pero no añadidos

Pesticidas Esperador: Pesticidas Spiked en la matriz

Criterios de Verificación (1) ∆RT < 0.1 min, (2) fragment ratio score > 90, (3) ≥ 3 qualified ions, (4) ≥ 2 ions mass error less than 5 ppm




Pico con igual RT del Cloroxuron – Falso Positivo

Missing Ions

Wrong

Isotope

Pattern

24 ppm mass error




Importar y construir MH Quant Method

MH Qual

.cef file Quant method- Accurate mass

EICs for quantifier and qualifier

- Relative responses- Retention times

Mass-to-Charge (m/z)

741 742 743 744 745 746 747 748 749 750 751 752 753 754 755 756

Cou

nts x10

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6 746.4838(M+H)+

747.4871(M+H)+

748.4901(M+H)+

749.4929(M+H)+ 751.4984

(M+H)+

Compound results

MH Quant

Pesticide screening

GC-Q/TOF

1. Acquisition 2. PCDL 3. MH Qual SW 4. MH Quant SW

Positivos

encontrados




Requerimientos Guia SanteOutlier para RT y Exactitud de masas

Error de masa outlier

Retention time outlier




Coelution Score Outliers

MassHunter Qualitative Analysis

MassHunter Quanitative Analysis

- Normalización de los qualifiers

- RT Correlation Window (Globals)

- Coelution score




El mundo cambia continuamente y se nos plantea nuevos retos.

Nuevos retos para aumento de productividad y de sensibilidad

Reduciendo costes de operación y minimizando las paradas.

Aumentando la sensibilidad de los sistemas y acometer de forma

robusta las metodología.

Sistemas de alta productividad. GCMSMS (70X0) y GCQTOF (7200B)

Resumen




Muchas Gracias…

…por su atención

nuevos desarrollos en acoplamientos de gcms para obtener ... · injection mode cold-splitless...

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