GC–MS: nuja, modna muha ali pesek v oči?

Ko beseda nanese na kakovost eteričnih olj, slej ko prej naletimo na kratico GC–MS. Kaj sploh je GC–MS, kaj lahko in česa ne moremo razbrati iz analize? Kdaj potrebujemo GC–MS? Če ste eden tistih, ki verjame, da je analizni list nujen dokument, ki naj bi spremljal vsako eterično olje, vendar nimate pojma, kaj z njim početi in še vedno ne veste, ali lahko iz GC–MS analize sami ugotovite, če imate v rokah avtentično ali ponarejeno eterično olje, ste na pravem mestu.

KROMATOGRAFIJA, KROMATOGRAF, KROMATOGRAM

GC–MS je oznaka za plinsko kromatografijo in masno spektrometrijo (GC – gas chromatography, MS – mass spectrometry); gre za kombiniran sistem kromatografije, ki ločuje spojine, in spektrometrije, ki jih identificira. Rezultat GC–MS analize je bolj ali manj dolg spisek spojin s pripadajočimi koncentracijami.

Kromatografija je metoda ločevanja snovi, kromatograf je naprava, kromatogram pa rezultat – izpis/graf.

Verjetno se spomnite osnovnošolskega poskusa demonstracije papirne kromatografije, ko smo na filtrirni papir (stacionarna faza) nakapljali različne vzorce zmesi in listič namočili v topilo (mobilna faza). Topilo je potovalo po papirju navzgor in pri tem ločilo zmesi na posamezne komponente, ki smo jih videli kot različne barvne lise na kromatografskem papirju.

Podobno, le precej bolj dovršeno, je ločevanje spojin pri plinski kromatografiji. Stacionarna faza seveda ni papir, ampak tekočina ali polimer, nameščena v več metrski spiralno zviti tanki cevi, čemur rečemo kromatografska kolona. Mobilna faza pa je inerten plin: helij, vodik ali dušik. Shema plinskega kromatografa je na Sliki 1.

22 plinska kromatografija

Slika 1: Shema plinskega kromatografa

 

Predpogoj za uporabo plinske kromatografije je, da so spojine hlapne in termostabilne, torej ne razpadejo pri temperaturi ločevanja, ki je lahko tudi višja od 250 °C.

Plinski kromatograf je naprava, sestavljena iz vira mobilne faze (plina), injektorja za vnos vzorca, kolone in detektorja. Kolona je nameščena v peči, ki omogoča segrevanje na visoko temperaturo, pri kateri se ločujejo snovi. Ko v kromatograf vbrizgamo vzorec, se upari in s pomočjo mobilne faze potuje po koloni. Ločevanje poteka na osnovi porazdeljevanja snovi med obema fazama, kar je odvisno od hlapnosti in polarnosti spojin. Močneje kot spojine interagirajo s stacionarno fazo (se topijo v njej ali se vežejo nanjo), več časa bodo potrebovale za prehod preko kolone. Čas od injiciranja vzorca do zaznave posamezne spojine na detektorju imenujemo retencijski čas (RT).

Ko posamezne ločene spojine pridejo iz kolone, na detektorju izzovejo signal, ki je proporcionalen količini spojine v vzorcu (animacija). Na sliki, ki ji pravimo kromatogram (Slika 2), vsako spojino predstavlja en vrh (peak). Iz površine pod posameznim vrhom lahko izračunamo delež spojine v vzorcu. Vrstni red vrhov prikazuje vrstni red prehajanja spojin iz kolone, torej imamo na začetku spojine, ki so prehajale hitreje (npr. monoterpeni in oksigenirani monoterpeni), proti koncu kromatograma pa so spojine, ki so za ločevanje potrebovale več časa oz. imajo daljši retencijski čas (praviloma so večje in manj hlapne, npr. seskviterpeni).

 

22 kromatogram

Slika 2: Primer kromatograma; vsak vrh predstavlja eno spojino, površina pod vrhom je proporcionalna njeni koncentracijiv vzorcu. Na ločevanje vpliva hlapnost in polarnost spojin ter lastnosti kolone (tip kolone, vrsta stacionarne faze, temperatura in hitrost pretoka).

 

Metoda GC ima veliko prednosti, najpomembnejše so zagotovo visoka ločljivost in natančnost, hitrost analiz, majhna poraba vzorca, omogoča tako kvalitativno kot kvantitativno analizo. Glavna slabost je, da mora biti material hlapen in termostabilen, naprava je draga in zahteva usposobljenega raziskovalca-analitika. Za analizo nehlapnih snovi, npr. v absolutih ali superkritičnih izvlečkih, pa moramo uporabiti katero izmed drugih metod, npr. tekočinsko kromatografijo (HPLC).

 

Identifikacija spojin

Ali takoj vemo, katero spojino predstavlja določen vrh na kromatogramu? Ne, saj kromatografija vzorce samo loči, za identifikacijo spojin pa potrebujemo drugo metodo. Največkrat je to masna spektrometrija (MS), ki omogoča hitro identifikacijo spojin, saj ima vsaka molekula svoj značilni masni spekter, kot nekakšen prstni odtis, ki ga primerjamo z referenčnim masnim spektrom v knjižnici podatkov. Kakovost in zanesljivost GC–MS analize je odvisna od obsežnosti podatkovne knjižnice, ki jo ima analitski laboratorij. Primarni cilj analize je identificirati čim več vrhov in pojasniti čim večji delež sestave. Tej analizi lahko sledi še zahtevnejša interpretacija rezultatov, npr. ugotavljanje pristnosti, nečistoč, kjer je potrebna izurjenost analitika.

 

KAJ LAHKO RAZBEREMO IZ ANALIZE?

GC–MS je ena ključnih analiznih metod, ki omogoči vpogled v podrobno sestavo eteričnih olj: katere spojine so prisotne in v kakšnih koncentracijah; ali je eterično olje naravno in avtentično, je mogoče razredčeno ali spremenjeno z naknadnim dodajanjem spojin ali pa je celo povsem sintetskega izvora. V zadnjem času se je razširila »fama« (ki so jo ustvarili nekateri vodilni ameriški edukatorji na področju aromaterapije), da lahko uporabniki kar sami iz GC–MS analize razberemo, ali je eterično olje pristno, čisto in kakovostno. A v praksi je stvar precej kompleksnejša.

Lahko sami razberemo, ali je eterično olje čisto in neponarejeno?

Zelo težko, če ne vemo, kaj naj bi sploh iskali. Ponarejena eterična olja nimajo tako drugačne sestave, da bi laik že na daleč prepoznal ponaredek, prepoznavanje vrhunsko ponarejenega eteričnega olja pa je izziv celo za specialiste na področju analitike, zlasti če gre za »izboljšanje« z naravnimi izolati spojin.

Če je eteričnemu olju npr. dodan naravni linalol, bo na kromatogramu le en vrh linalola, saj gre za enake molekule, ki se v koloni ločujejo enako ne glede na vir. Če je vsota koncentracij izvornih in naknadno dodanih spojin v mejah normale za dotično eterično olje, ponaredka samo na osnovi te analize ni mogoče ločiti od avtentičnega eteričnega olja.

Da gre za ponaredek, lahko prepoznamo le na ta način, da so določene spojine prisotne v višjih koncentracijah, kot jih običajno najdemo v eteričnem olju te vrste, da so prisotne spojine, ki jih ne bi smelo biti ali pa spojin, ki bi morale biti prisotne, ni.

V primerih, ko so eteričnim oljem dodane sintezne spojine, prepoznavanje avtentičnosti ni nič lažje, saj zahteva dobro poznavanje področja sinteze aromatičnih spojin (aromakemikalij). Pri sintezi aromakemikalij namreč nikoli ne dobimo čiste spojine, ampak so vedno prisotni stranski produkti oz. nečistoče. Te spojine so markerji, ki jih iščejo analitiki, ko preverjajo pristnost eteričnih olj. Laiki teh informacij nimamo, zato je ocenjevanje čistote in pristnosti izven našega dosega in smo kljub vsemu prepuščeni zaupanju laboratorijem in ponudnikom eteričnih olj.

Kaj pa kontaminacije s pesticidi?

Kratek odgovor: ne. Pesticidi in njihovi ostanki so lahko prisotni v eteričnih oljih. Ker so manj hlapni in pogosto tudi temperaturno nestabilni, jih je v eteričnih oljih običajno zelo malo ali pa jih sploh ni. Verjetnost za onesnaženje s pesticidi je večja pri iztisnjenih eteričnih oljih (citrusi) ter absolutih, konkretih in superkritičnih izvlečkih, ki vsebujejo tudi nehlapne snovi. Ti izvlečki so za razliko od eteričnih olj glede vsebnosti pesticidov precej manj raziskani.

Pesticidi in njihovi ostanki so še posebej trd oreh za analizo. Običajno se analitski laboratoriji z njimi sploh ne ukvarjajo, saj zaradi majhnih koncentracij in sočasnega ločevanja z mnogimi drugimi snovmi zahtevajo posebno predhodno pripravo vzorcev, ki je lahko zelo kompleksna. Šele nato sledi ločevanje s plinsko, tekočinsko in drugimi kromatografskimi metodami ter detekcija. Vse to pa še dodatno zakomplicira raznovrstnost pesticidov. Univerzalne metode za njihovo določevanje ni in tudi regulative na področju aromatičnih izvlečkov (v nasprotju z živili in rastlinskimi drogami) zaenkrat še ni.

Lahko razberemo kakovost eteričnih olj?

Ob predpostavki, da imamo čisto in pristno eterično olje, kaj je sploh merilo kakovosti? Je to raznovrstnost sestavin? Prisotnost ključnih učinkovin v visokih koncentracijah? Ali pa bogat, naraven in čist vonj? Kakor za koga. Razen ISO standardov in farmakopej, ki predpisujejo meje vsebnosti določenih sestavin (pa še to le za peščico eteričnih olj), kakovost ni definirana. Odvisna je torej od tega, kakšen je naš konkreten namen.

 

NUJA, MODNA MUHA ALI PESEK V OČI?

 

V zadnjih letih se je ustvarila skorajda nuja, da moramo od ponudnikov eteričnih olj zahtevati GC–MS analizo, saj naj bi to že kar avtomatsko pomenilo, da so eterična olja kakovostna, da proizvajalec/prodajalec nima ničesar za skrivati in da lahko kar sami iz analize razberemo kakovost in čistoto. Tako smo se znašli v situaciji, ko potrošniki pogosto agresivno zahtevajo analize, ponudniki pa so zato pod velikim pritiskom, saj jih kupci naenkrat obravnavajo kot nezaupanja vredne, ker so prepričani, da je dober le tisti ponudnik, ki svojim kupcem ponudi vse podatke. Če nimajo opravljenih analiz ali rezultatov nočejo posredovati kupcem, je to mnogim potrošnikom znak, da imajo verjetno ponarejena eterična olja, kar gre v škodo majhnim kvalitetnim proizvajalcem. Ali morajo ponudniki eteričnih olj res nujno zagotoviti analize?

Razpoložljivost analize je vsekakor plus in kaže na transparentnost ponudnika ter mu dviguje ugled. Vendar pa to, da ima nek ponudnik opravljene analize, še ne pomeni avtomatsko, da so njegova eterična olja čista in avtentična; in obratno, ni nujno, da so eterična olja ponudnikov, ki nimajo opravljenih analiz, slaba. Analize eteričnih olj so veliko finančno breme, zato se mnogi manjši proizvajalci za njih ne odločajo ali pa jih opravijo le občasno ali le za določena eterična olja. Ob tem se je potrebno zavedati, da analiza poveča ceno produkta, kar v končni fazi plača kupec.

Analiza ima pravi namen le, kadar je opravljena za vsako serijo destilacije posebej, torej da vemo, kaj je v steklenički, ki jo držimo v roki. Ker pa je to za mnoge proizvajalce prehud finančni zalogaj, se znajdejo tako, da dajo svoje vzorce analizirati le enkrat in jih nato ponudijo na svoji spletni strani. Tako zadostijo pritisku množice uporabnikov, ki so zadovoljni s tem, da vidijo dokumente. To je čisto v redu kompromis, v kolikor ne pride do namernega zavajanja kupcev z recikliranjem/prirejanjem rezultatov in prikazovanja le-teh, kot da gre za tekočo serijo.

 

IMA POTEM GC–MS SPLOH KAK POMEN?

Če tisti, ki ste se našli v uvodu, še vedno berete: upam, da ste se sprostili ob informaciji, da niste edini, ki ne ve, kaj početi z GC–MS analizo. Če pa se sprašujete, ali potem vse skupaj sploh ima kak pomen, je odgovor da – v primeru, da je analiza narejena za stekleničko, ki jo držite v roki in če vemo, na kaj moramo biti pozorni.

  • Poznavanje sestave omogoča upoštevanje varnostnih priporočil glede koncentracij dražilnih učinkovin, alergenov in fototoksičnih učinkovin, saj si lahko na podlagi podatkov analize preračunamo zgornje meje teh snovi v našem pripravku. To je priporočljivo upoštevati pri domači uporabi in obvezno pri izdelavi kozmetičnih izdelkov za prodajo.
  • Če pripravljamo izdelke za specifično situacijo in nas zanimajo točno določene učinkovine z znanim delovanjem oz. njihove kombinacije, lahko s pomočjo analize poiščemo najprimernejša eterična olja. Pri tem pa se moramo vseeno zavedati, da delovanje eteričnih olj ni odvisno samo od najbolj zastopanih spojin, ampak moramo na njih pogledati tudi kot celoto.
  • V primeru, da poznamo sestavine, ki pomembno prispevajo k vonju aromatičnega izvlečka (npr. pri sivki smo pozorni na linalil acetat, pri iglavcih na bornil acetat), lahko izberemo eterična olja z višjimi koncentracijami želenih spojin ali pa se izognemo nezaželenim.

V vseh ostalih primerih (in tudi sicer) pa je še vedno največ vreden ugled proizvajalcev oz ponudnikov in zaupanje, ki se gradi na dolgi rok.

 

 

VIRI

Tascone, O., Roy, C., Filippi, J. J., & Meierhenrich, U. J. (2014). Use, analysis, and regulation of pesticides in natural extracts, essential oils, concretes, and absolutes. Analytical and bioanalytical chemistry, 406(4), 971-980.

Slike: naslovna, Slika 1, Slika 2

 

Advertisements

2 thoughts on “GC–MS: nuja, modna muha ali pesek v oči?

  1. Erika pravi:

    Zdravo!
    Hvala Petra za tako pregleden, razdelan in informativen prispevek. Zajela si bistvena vprašanja tega problema in uspela tematiko zelo razumljivo predstaviti tudi takim, ki se s tem ne ukvarjamo vsak dan. Se že veselim naslednjih prispevkov.
    LP

    Všeč mi je

Dodaj komentar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Komentirate prijavljeni s svojim WordPress.com računom. Odjava /  Spremeni )

Google+ photo

Komentirate prijavljeni s svojim Google+ računom. Odjava /  Spremeni )

Twitter picture

Komentirate prijavljeni s svojim Twitter računom. Odjava /  Spremeni )

Facebook photo

Komentirate prijavljeni s svojim Facebook računom. Odjava /  Spremeni )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.