タトゥーインク成分および偽造製品の同定のための質量分光検出を用いた2段階熱分解-ガスクロマトグラフィー法
Summary
質量分光検出およびデータ評価プロトコルを用いたガスクロマトグラフィーに結合された2段階熱分解のためのこの方法は、入れ墨インキの多成分分析および偽造製品の識別に使用することができる。
Abstract
入れ墨のインクは、成分の複雑な混合物です。それらの各々は、化学分析に対処しなければならない異なる化学的性質を有しています。この方法では、2段階熱分解のオンライン結合ガスクロマトグラフィー質量分析 (py − gc-ms) 揮発性化合物は、第1の脱着実行中に分析される。2回目の実行では、顔料およびポリマーなどの非揮発性化合物の分析のために、同じ乾燥サンプルが熱分解されます。これらは、特定の分解パターンによって識別できます。さらに、このメソッドは、偽造インクとオリジナルを区別するために使用できます。平均質量スペクトルおよび自己製熱分解ライブラリーを用いたデータ評価のための容易なスクリーニング方法が、物質識別を高速化するために適用される。熱分解の GS-MS データのための専門の評価ソフトウェアを使用して、完全なクロマトグラムの速く、信頼できる比較は達成することができます。GC − MS は分離技術として使用されるので、この方法は、試料の脱着時および熱分解時に揮発性物質に限定される。この方法は、サンプル調製工程を必要としないため、市場管理調査の迅速な物質スクリーニングに適用することができます。
Introduction
入れ墨のインクは、顔料、溶剤、結合剤、界面活性剤、増粘薬、場合によっては保存料1からなる複雑な混合物である。過去数十年間に入れ墨の増加の人気は、ヨーロッパ全域の入れ墨のインクの安全性に対処する法律の確立につながっています。ほとんどの場合、顔料とその不純物の色を与えることは制限されているため、法律の遵守を制御するために、州の研究所市場調査によって監視する必要があります。
ここに記載されているオンライン熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析 (py-MS) のアプローチを使用して、複数の成分を同時に同定することができる。揮発性、半揮発性および非揮発性化合物を分離し、同じプロセス内で分析することができるので、入れ墨のインク分析のために使用される他の方法に比べてターゲット化合物の多様性が高いです。液体クロマトグラフィー法は、主に有機溶媒2に可溶化した顔料を用いて行われる。ラマン分光法、ならびにフーリエ変換赤外線 (FT-IR) 分光法は、顔料およびポリマーの同定に適したツールとして説明されているが、標準では分離技術が使用されていないため、多成分混合物に限定される実験室用アプリケーション3,4.レーザー脱離/イオン化時間質量分析 (LDI) は、顔料およびポリマー識別5,6にも使用されています。全体として、ほとんどの方法は、揮発性化合物の分析を欠いている。適切な商用スペクトルライブラリの欠如は、これらの方法のすべての一般的な欠点です。無機顔料の同定は、誘導結合プラズマ質量分析 (icp-ms)7,8またはエネルギー分散型 X 線分光法 (EDX)4,9のいずれかを用いて行われてきたことが多い。また、FT − IR およびラマン分光法は、他の研究分野10、11、12、13における二酸化チタンまたは鉄酸化物などの無機顔料の分析に使用されてきた。
この研究の目的は、既存および共通のデバイスをアップグレードするために、中程度の財務コストを伴う標準分析ラボに適用可能な方法を確立することでした。以下に記載されている Py − MS は、混合物から有機成分を同定するための非定量的アプローチである。Py GC-MS スクリーニングにおいて疑わしい物質を同定することにより, 対象物質をより専門的な手法で定量化することができる.顔料およびポリマーのような非揮発性および非可溶性物質の分析のために特に興味深い。
記載された方法は、アプリケーションの他の分野におけるインクおよびワニスに適合することができる。記載されているデータ評価方法は、すべての熱分解調査に適用可能である。また、偽造品は、主にアジア市場から、消費者にリスクの潜在的な源と、製造業者に財政的負担を表示します (レーゲンスブルク、ドイツ、2017の 3rd ECTP での個人的なコミュニケーション)。ここに記載されている方法を使用して、推定偽造インキの特性をオリジナルのボトルに比較することができますが、car ワニス識別14の公開フォレンジックアプローチと同様です。
Protocol
1. 入れ墨のインク準備およびサンプル土台 サンプルホルダーとして 25 mm 中空ガラスの熱分解チューブを使用して、サンプル調製のための石英ウール。 熱分解チューブのための特殊なピンセットで熱分解チューブをつかむ (除染のために焼く) とチューブに尖ったピンセットで石英ウールの必要量を挿入します。 熱分解チューブの両側に2つの鋼棒 (除染のために焼く) を?…
Representative Results
この方法は、各サンプルに対して2段階のクロマトグラフィーアプローチを含む (図 1)。最初の実行では、揮発性化合物がカラムに転写される前に、サンプルは90° c でインジェクターシステム内で乾燥されます。ほとんどの場合、乾燥工程が不完全なため、残留溶媒や揮発性化合物が転写・分析されます。第2の実行では、以前に乾燥されたサン?…
Discussion
他の製品の分析にも使用できる、タトゥーインキの幅広い物質に対して便利なスクリーニング方法です。他の方法と比較して、py GC-MS は最小限のサンプル調製で行うことができます。GC-MS デバイスは、ほとんどの分析ラボで、MALDI − ToF − MS および EDX などのより特殊な方法と比較して見出すことができます。
可能な成分のリストは、また、ライブラリ内の親化合物に向…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作業は、ドイツ連邦リスクアセスメント研究所 (BfR) の学内研究プロジェクト (SFP #1323-103) によってサポートされました。
Materials
| 99.999% Helium carrier gas | Air Liquide, Düsseldorf, Germany | – | |
| 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detectors | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | – | |
| 7890A gas chromatograph | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | – | |
| AMDIS software (Version 2.7) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | – | can be used for GC/MS peak integration, e.g. for transfer to pyrogram evaluation software |
| Cold Injection System (CIS) | Gerstel, Mühlheim, Germany | – | |
| electron impact (EI) source | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | – | |
| Enhanced ChemStation (E02.02.1431) | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | – | used to generate Average Mass Spektra (AMS), can be used for peak integration and standard GC/MS library search |
| J&W HP-5MS GC Column, 30 m, 0.25 mm, 0.25 µm, 5975T Column Toroid Assembly | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | 29091S-433LTM | |
| MassHunter Software | Agilent Technologies, Waldbronn, Germany | – | no Version specified, can be used for GC/MS peak integration and standard GC/MS library search |
| Microcapillary tube Drummond Microcaps, volume 2 µL | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | P1549-1PAK | |
| MS ChromSearch (Version 4.0.0.11) | Axel Semrau GmbH & Co. KG, Sprockhövel, Germany | – | specialized pyrogram evaluation software |
| NIST MS Search Program (MS Search version 2.0g) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | – | used for MS and AMS library generation and corresponding substance search with selfmade and commercial libraries |
| NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library (EI) mainlib & replib (Data version: NIST v11) | The National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD, USA | – | used commercial mass spectral library |
| Polystyrene (average Mw ~192,000) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA | 430102-1KG | |
| Pyrolysis tubes, tube type – quartz glass – lenght 25 mm; 100 Units | Gerstel, Mühlheim, Germany | 018131-100-00 | |
| Pyrolyzer Module for TDU | Gerstel, Mühlheim, Germany | – | |
| Quartz wool | Gerstel, Mühlheim, Germany | 009970-076-00 | |
| Steel sticks | Gerstel, Mühlheim, Germany | – | |
| Thermal Desorption Unit (TDU 2) | Gerstel, Mühlheim, Germany | – | |
| Transport adapter | Gerstel, Mühlheim, Germany | 018276-010-00 | |
| Tweezers for Pyrolysis tubes | Gerstel, Mühlheim, Germany | 009970-074-00 | |
| Zebron Z-Guard Hi-Temp Guard Column, GC Cap. Column 10 m x 0.25 mm, Ea | Phenomenex Ltd. Deutschland, Aschaffenburg, Germany | 7CG-G000-00-GH0 |
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Citer Cet Article
Schreiver, I., Hutzler, C., Luch, A. A Two-Step Pyrolysis-Gas Chromatography Method with Mass Spectrometric Detection for Identification of Tattoo Ink Ingredients and Counterfeit Products. J. Vis. Exp. (147), e59689, doi:10.3791/59689 (2019).