Ingrid Fogy

Beitrag zur Unterscheidung von Gärungsessig und synthetischem Säureessig durch die massenspektrometrische Bestimmung des13C/12-Isotopenverhältnisses

The 13C/12C-isotope ratio is characteristic for vinegar of fermentation and synthetic origin respectively and used for their differentiation. The acetic acid was isolated from the vinegar as calcium acetate, the calcium acetate was pyrolysed to CaCO3 and the CO2 was released from the CaCO3 with H3PO4. The CO2 was measured in a mass spectrometer with double collector. The difference in the 13C-content between the two varieties of vinegar is 5 0/00; the accuracy of the measurement is between is 0.5 0/00 and 1 0/00 Therefore, addition of synthetic acetic acid in excess of 15--20% to fermentation vinegar can be detected by this method.SummaryThe13C/12C-isotope ratio is characteristic for vinegar of fermentation and synthetic origin respectively and used for their differentiation. The acetic acid was isolated from the vinegar as calcium acetate, the calcium acetate was pyrolysed to CaCO3 and the CO2 was released from the CaCO3 with H3PO4. The CO2 was measured in a mass spectrometer with double collector. The difference in the13C-content between the two varieties of vinegar is 5‰; the accuracy of the measurement is between 0,5‰ and 1‰. Therefore, addition of synthetic acetic acid in excess of 15–20% to fermentation vinegar can be detected by this method.ZusammenfassungDas13C/12C-Isotopenverhältnis wurde als Unterscheidungsmerkmal zwischen synthetischem und biogenem Essig herangezogen. Die Essigsäure wurde als Calciumacetat aus dem Essig isoliert, das Calciumacetat zu CaCO3 pyrolysiert und daraus mit H3PO4 das CO2 freigesetzt. Die Messung des CO2 erfolgte in einem Massenspektrometer mit Doppelkollektor. Der Unterschied im13C-Gehalt der beiden Essigarten beträgt etwa 5‰, die Meßgenauigkeit liegt bei 0,5- 1‰. Daher können auch Verschnitte ab einem Gehalt von 15–20% an synthetischer Essigsäure in biogenem Essig als solche identifiziert werden.

Determination of carbamate pesticides in fruits and vegetables by multi-dimensional high pressure liquid chromatography.

SummaryCarbamate pesticides can be determined at the ppm level even in very complex extracts of different kinds of fruits and vegetables by means of multidimensional high pressure liquid chromatography. The effluent fraction of the first column containing the pesticide insufficiently separated from matrix compounds is transferred by column-switching to a second column with another stationary phase, where the separation is completed. The improved resolution in the two-column mode is caused by the different selectivity coefficients of carbamate and plant components for the two phase systems used. Furthermore, a relative enrichment of the carbamate can be achieved by a suitable choice of size and position of the transferred fraction. Carbamates with a high capacity factor can be determined on a single chromatographic column in general, since most plant constituents are eluted early on this type of column.Due to the high separating power of multidimensional high pressure liquid chromatography the sample pretreatment consists only of an extraction of the plant material with dichloromethane. After replacing the extraction solvent by the mobile phase the sample can be injected directly into the liquid chromatograph.ZusammenfassungCarbamatpesticide können auch in sehr komplex zusammengesetzten Obst- und Gemüsearten mit Hilfe der mehrdimensionalen Hochdruckflüssigkeitschromatographie im ppm-Bereich nachgewiesen werden. Dabei wird eine Fraktion des Effluents der ersten Säule, die das von Matrixbestandteilen nur unvollständig getrennte Pesticid enthält, mittels eines Schalthahns auf eine zweite Säule mit einer anderen stationären Phase gebracht, wo die Trennung vervollständigt wird. Die erhöhte Auflösung im Zweisäulen Betrieb wird durch die unterschiedlichen Selektivitätskoeffizienten von Wirkstoff und störenden Pflanzenbestandteilen in den beiden Phasensystemen bewirkt. Daneben kann man bei geeigneter Wahl der Fraktionsgrenzen eine relative Anreicherung des Carbamateserreichen. Da bei den verwendeten Phasensystemen die meisten Pflanzenbestandteile relativ schnell eluiert werden, gelingt besonders bei Carbamaten mit hohem Kapazitätskoeffizienten eine eindeutige Identifizierung und Quantifizierung manchmal schon mit der ersten chromatographischen Säule allein. Wegen der hohen Trennkapazität der mehrdimensionalen Hochdruckflüssigkeitschromatographie besteht die Probenvorbereitung nur aus einer Extraktion des Pflanzenmaterials mit Dichlormethan. Nach Ersatz des Extraktionsmittels durch die mobile Phase kann die Lösung direkt in den Flüssigkeitschromatographen injiziert werden.It is shown that carbamate pesticides can be determined at the ppm level in different kinds of fruits and vegetables using high pressure liquid chromatography. The lower detection limit corresponding to a signal to noise ratio of three is between 0,025 and 0,25 ppm depending on the type of carbamate and plant material. In all cases it is below the maximum permissible value for pesticide residues. Due to the high separating power of high pressure liquid chromatography a simple sample pretreatment procedure can be used. The carbamates are extracted from the biological sample by dichloromethane and injected directly into the liquid chromatograph after replacing the extraction solvent by the mobile phase. In many cases a definite identification and quantitation of the carbamate is possible with a single chromatographic column. Some plants with a more complex matrix require a two-column operation in which the effluent fraction of the first column containing the pesticide is transferred by column switching to a second column in order to achieve a complete separation. The improved resolution in the two-column operation is caused by the relative enrichment effect of the fractionation and the increased column length.

Bestimmung von Carbamatpesticiden in Obst und Gemüse unter Verwendung der Hochdruckflüssigkeitschromatographie

SummaryIt is shown that carbamate pesticides can be determined at the ppm level in different kinds of fruits and vegetables using high pressure liquid chromatography. The lower detection limit corresponding to a signal to noise ratio of three is between 0,025 and 0,25 ppm depending on the type of carbamate and plant material. In all cases it is below the maximum permissible value for pesticide residues. Due to the high separating power of high pressure liquid chromatography a simple sample pretreatment procedure can be used. The carbamates are extracted from the biological sample by dichloromethane and injected directly into the liquid chromatograph after replacing the extraction solvent by the mobile phase. In many cases a definite identification and quantitation of the carbamate is possible with a single chromatographic column. Some plants with a more complex matrix require a two-column operation in which the effluent fraction of the first column containing the pesticide is transferred by column switching to a second column in order to achieve a complete separation. The improved resolution in the two-column operation is caused by the relative enrichment effect of the fractionation and the increased column length.ZusammenfassungCarbamatpesticide können in verschiedenen Obst- und Gemüsesorten mit Hilfe der Hochdruckflüssigkeitschromatographie im ppm-Bereich nachgewiesen werden. Die untere Erfassungsgrenze ist abhängig von der Art des Carbamates und des Pflanzenmaterials. Sie liegt bei einem Signal- zu Rauschen-Verhältnis von drei zwischen 0.025 und 0,25 ppm und damit in allen Fällen unter dem zulässigen Höchstgehalt für Pesticidrückstände. Wegen der hohen Trennleistung der Hochdruckflüssigkeitschromatographie kann eine sehr einfache Probenvorbereitung verwendet werden. Die Carbamate werden mit Dichlormethan aus der biologischen Matrix extrahiert und nach Ersatz des Extraktionsmittels durch die mobile Phase direkt in den Flüssigkeitschromatographen injiziert. In vielen Fällen gelingt eine eindeutige Identifizierung und Quantifizierung des Wirkstoffes mit einer einzigen chromatographischen Säule. Bei einigen Pflanzen mit besonders komplexen Extrakten ist eine vollständige Trennung erst im Zweisäulen-Betrieb möglich. Dabei wird eine Fraktion des Effluents der ersten Säule, die den von Pflanzenbestandteilen nur schlecht getrennten Wirkstoff enthält, durch Säulenschalten auf eine zweite Säule gebracht, wo die Trennung vervollständigt wird. Die erhöhte Auflösung in der Zweisäulen-Arbeitsweise wird durch die bei der Fraktionierung erzielte relative Anreicherung und die Vergrößerung der Säulenlänge erreicht.

[A method for differentiating between vinegar produced by fermentation and vinegar made from synthetic acetic acid based on the determination of the specific 3H-radioactivity (author's transl)].

The applicability of the specific 3H-radioactivity for the distinction of synthetic and biogenic vinegar was tested. The acetic acid was isolated from the vinegar as calcium acetate, and the calcium acetate was combusted at 830 degrees C to CO2 and H2O. The water was measured either after two destillation steps by liquid scintillation counting or after reduction to hydrogen and reaction to ethane in a gas proportional counter. The difference in the 3H-content between the two types of vinegar in Austria is about 80--100 T.U. Since the level of activity is subject to appreciable annual fluctuations a series of synthetic and biogenic comparison samples always has to be included.SummaryThe applicability of the specific3H-radioactivity for the distinction of synthetic and biogenic vinegar was tested. The acetic acid was isolated from the vinegar as calcium acetate, and the calcium acetate was combusted at 830° C to CO2 and H2O. The water was measured either after two destillation steps by liquid scintillation counting or after reduction to hydrogen and reaction to ethane in a gas proportional counter. The difference in the3H-content between the two types of vinegar in Austria is about 80–100 T. U. Since the level of activity is subject to appreciable annual fluctuations a series of synthetic and biogenic comparison samples always has to be included.ZusammenfassungEs wurde versucht, die spezifische3H-Radioaktivität als Unterscheidungskriterium zwischen synthetischem und biogenem Essig heranzuziehen. Die Essigsäure wurde als Calciumacetat aus dem Essig isoliert und das Calciumacetat bei 830° C zu CO2 und H2O verbrannt. Die Messung des Wassers erfolgte entweder nach zweimaliger Destillation mittels Flüssigkeitsscintillationszählung oder nach Reduktion zu Wasserstoff und Reaktion zu Äthan im Gasproportionalzähler. Der Unterschied im3H-Gehalt der beiden Essigarten beträgt in Österreich 80–100 T. U. Da das Aktivitätsniveau beträchtlichen jährlichen Schwankungen ausgesetzt ist, muß immer eine Serie von synthetischen und biogenen Vergleichsproben mitgemessen werden.

Beitrag zur Unterscheidung von Gärungsessig und synthetischem Säureessig durch die Bestimmung der spezifischen14C-Radioaktivität

The method of Simon et al. [2] for the separation of the acetic acid from vinegar prior to the determination of the specific 14C-radioactivity has been modified. The precipitation as calcium acetate and the preparation of free acetic acid by addition of diphosphoric acid has been replaced by an extraction procedure with diisopropylether which is faster and cheaper. On the Austrian market glacial acetic acid (Merck, p.A.) having the natural spezific 14C-radioactitivity was found. The natural specific 14C-radioactivity is therfore necessary but not sufficient to prove the biogenic origin of vinegar.SummaryThe method of Simon et al. [2] for the separation of the acetic acid from vinegar prior to the determination of the specific14C-radioactivity has been modified. The precipitation as calcium acetate and the preparation of free acetic acid by addition of diphosphoric acid has been replaced by an extraction procedure with diisopropylether which is faster and cheaper. On the Austrian market glacial acetic acid (Merck, p. A.) having the natural spezific14C-radioactivity was found. The natural specific14C-radioactitivity is therefore necessary but not sufficient to prove the biogenic origin of vinegar.ZusammenfassungDie Methode von Simon u. Mitarb. [2] zur Abtrennung der Essigsäure aus Essigen vor der Bestimmung der spezifischen14C-Radioaktivität wurde modifiziert. Die Ausfällung als Calcium-acetat und die anschließende Freisetzung der Säure mit Diphosphorsäure wurde durch einen Extraktions-schritt mit Diisopropyläther ersetzt und die Abtrennung dadurch verkürzt und verbilligt. Das Auffinden einer handelsüblichen Essigsäure (Merck p. A.) mit der natürlichen spezifischen14C-Radioaktivität auf dem österreichischen Markt führte dazu, daß das Vorhandensein einer natürlichen spezifischen14C-Aktivität wohl ein notwendiges, aber leider nicht mehr hinreichendes Kriterium für das Vorliegen reinen Gärungsessigs ist.

Simultan-Bestimmung mehrerer Carbamatpesticide in Obst und Gemüse mittels Mehrstufen-Hochdruckflüssigkeitschromatographie in einem Lauf

SummaryMulti-stage liquid chromatography is applied to the determination of carbamate pesticide residues in different fruits and vegetables. With this method detection limits far below the maximum permissible level can be achieved even in very complex plant extracts.In a two-stage process fractions of the effluent from the first chromatographic column, containing the total amounts of pesticide residues to be determined, but as little as possible of the interfering matrix components, are transferred to an on-line coupled, second chromatographic column by column-switching. The sample is fractionated on the first column and the separation of the fractions is completed on the second column. The improvement in the degree of separation by this two-stage operation is achieved by the gradual adjustment of the phase system selectivity or/and the improvement of the peak size ratios (relative enrichment) of the carbamate residues compared to the overlapping matrix substances. With two separation columns, alternatively used after the fractionation column, several carbamates can be determined in one sample in a single chromatographic run. In general carbamates, when there is interference by matrix constituents after the first column, can easily be separated on a second column. Sometimes carbamate residues, having sufficiently high capacity factors on the first column, can be isolated on a single column, because plant components are generally eluted earlier on such columns. In this case the effluent from the first column is led directly to the detector via a capillary.Due to the high separation power of multi-dimensional HPLC only a simple sample pretreatment is necessary: The plant material is extracted with dichloromethane and the solvent is then replaced by the mobile phase.ZusammenfassungFür die Bestimmung von Carbamatpesticidriickständen in verschiedenen Obst- und Gemüsesorten wird die Mehrstufen-Flüssigkeitschro-matographie verwendet. Die mit dieser Methode erreichbaren Nachweisgrenzen liegen auch in sehr komplex zusammengesetzten Pflanzenextrakten weft unterhalb des zulässigen Hübchstgehaltes.In einem zweistufigen Prozeß werden Fraktionen des Effluents einer ersten chromatographischen Säule, die jeweils die Gesamtmenge eines zu bestimmenden Pesticidrückstandes, aber nur einen möglichst geringen Teil der störenden Matrixkomponenten enthalten, mittels Säulenschaltens auf eine on-line gekoppelte zweite Säule übergeführt. Durch die stufenweise Anpassung der Phasensystemselektivität und/oder durch die Verbesserung des Peakhöhenverhältnisses (relative Anreicherung) der Carbamatrückstände im Vergleich zu den überlappenden Matrixsubstanzen wird bei dieser zweistufigen Arbeitsweise eine verbesserteTrennung erreicht. Mit zwei Trennsäulen, die alternativ im Anschluß an die Fraktioniersäule verwendet werden, können mehrere Carbamate in einer Probe in einer chromatographischen Analyse bestimmt werden. Im allgemeinen können Carbamate, deren Bestimmung auf der ersten Säule durch Matrixbestandteile gestört wird, auf einer zweiten Säule leicht getrennt werden. Carbamate mit genügend hohen Kapazitätsfaktoren auf der ersten Säule können manchmal schon mit einer einzigen Säule getrennt werden, da die Bestandteile der Pflanzenmatrix in den verwendeten Phasensystemen im allgemeinen relativ früh eluiert werden. Dabei wird das Effluent der ersten Säule über eine Kapillare direkt zum Detektor geleitet.Dank der lichen Trennkapazität der Mehrstufen-Hochdruckfüssigkeitschromatographie ist nur eine sehr einfache Vorbereitung der Proben notwendig. Das pflanzliche Material wird mit Dichlormethan extrahiert und das Extraktionsmittel anschließend durch die mobile Phase als Lösungsmittel ersetzt.

Transfer efficiencies for the off-Line combination of column liquid chromatography and mass spectrometry

SummaryThe transfer efficiency in the off-line combination of high-performance column liquid chromatography (HPLC) and mass spectrometry (MS) was investigated. In particular the influence of the amount of sample compound and the type of solvent on the transfer efficiency was studied. A transfer efficiency of higher than 50% in the pg-μg range was obtained in all cases. This efficiency could be improved to almost 100% by a little extra work, in spite of the fact that the sample had to be concentrated to only 7μl from its original volume of a few ml. In addition the transfer of fractions of a Chromatographic peak and of the combined fractions of a number of Chromatographic runs was investigated. About the same transfer efficiencies were found in these experiments.ZusammenfassungDie Transferausbeute bei der off-line Kombination von Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) und Massenspektrometrie (MS) wurde untersucht. Insbesondere wurde der Einfluß der Art und der Menge der Probensubstanz und des Lösungsmittels auf die Transferausbeute studiert. Bei Anwendung einer standardisierten Vorgangsweise wurden Überführungsraten von über 50% für Probenmengen von pg- bis zumμg-Bereich in allen Fällen erzielt. Durch eine geringfügige Erhöhung des Arbeitsaufwandes konnten Transferausbeuten von fast 100% erzielt werden. Dies war möglich, obwohl die Probe, die zunächst in einem relativ großen Volumen (einige ml) enthalten war, auf ein sehr kleines Volumen (7μl) gebracht werden mußte. Ferner wurde die Überführung von Teilen eines chromatographischen Peaks sowie das wiederholte Auffangen einzelner Fraktionen untersucht und auch bei diesen Experimenten Transferausbeuten in derselben Höhe erhalten.