Denne metode til to-trins pyrolyse online koblet til gaskromatografi med massespektrometrisk detektion og dataevaluering protokol kan bruges til multi-komponent analyse af tatovering blæk og diskrimination af forfalskede produkter.
Tatovering blæk er komplekse blandinger af ingredienser. Hver af dem besidder forskellige kemiske egenskaber, som skal behandles ved kemisk analyse. I denne metode til to-trins pyrolyse online koblet til gaskromatografi massespektrometri (py-GC-MS) flygtige forbindelser analyseres i løbet af en første desorption køre. I det andet løb er den samme tørrede prøve pyrolyseret til analyse af ikke-flygtige forbindelser såsom pigmenter og polymerer. Disse kan identificeres ved deres specifikke nedbrydnings mønstre. Desuden kan denne metode bruges til at skelne originalen fra forfalskede trykfarver. Nemme screeningsmetoder til dataevaluering ved hjælp af de gennemsnitlige massespektra og selv skabte pyrolyse biblioteker anvendes til at fremskynde stofidentifikation. Ved hjælp af specialiseret evalueringssoftware til pyrolyse GS-MS-data kan der opnås en hurtig og pålidelig sammenligning af hele kromatogrammet. Da GC-MS anvendes som adskillelses teknik, er metoden begrænset til flygtige stoffer ved desorption og efter pyrolyse af prøven. Metoden kan anvendes til hurtig stof screening i markedskontrol undersøgelser, da den ikke kræver prøve forberedelsestrin.
Tatoveringsblæk er komplekse blandinger bestående af pigmenter, opløsningsmidler, bindemiddel, overfladeaktive stoffer, fortyktnings midler og, nogle gange, konserveringsmidler1. Den øgede popularitet af tatovering i de sidste årtier har ført til etablering af lovgivning, der beskæftiger sig med tatovering blæk sikkerhed i hele Europa. I de fleste tilfælde er farvegivende pigmenter og deres urenheder begrænset og bør derfor overvåges af stats laboratorie markedsundersøgelser for at kontrollere deres overholdelse af lovgivningen.
Ved hjælp af tilgangen af online pyrolyse-gaskromatografi massespektrometri (py-GC-MS) beskrevet her, kan flere ingredienser identificeres samtidigt. Da flygtige, semi-flygtige og ikke-flygtige forbindelser kan adskilles og analyseres inden for samme proces, de forskellige mål forbindelser er høj i forhold til andre metoder, der anvendes til tatovering blæk analyse. Væskekromatografi metoder udføres for det meste med pigmenter opløst i organiske opløsningsmidler2. Raman spektroskopi samt Fourier-transformere infrarød (FT-IR) spektroskopi er blevet beskrevet som egnede værktøjer til identifikation af pigmenter og polymerer, men er begrænset med blandinger med flere ingredienser, da der ikke anvendes adskillelses teknik i standard laboratorie applikationer3,4. Laser Desorption/ionisering Time-of-Flight massespektrometri (LDI-ToF-MS) er også blevet anvendt til pigment og polymer identifikation5,6. I alt mangler de fleste metoder analyse af flygtige forbindelser. Manglen på egnede kommercielle spektral biblioteker er en fælles ulempe ved alle disse metoder. Identifikationen af uorganiske pigmenter er ofte blevet udført med enten Induktivt koblet plasma massespektrometri (ICP-MS)7,8 eller energi udbredt røntgen spektroskopi (EDX)4,9. Også, ft-IR og Raman spektroskopi er blevet anvendt til analyse af uorganiske pigmenter såsom titandioxid eller jernoxider i andre forskningsområder10,11,12,13.
Formålet med denne undersøgelse var at etablere en metode, der anvendes i standard analytiske laboratorier med moderat finansielle omkostninger til at opgradere eksisterende og fælles udstyr. Py-GC-MS som beskrevet her er en ikke-kvantitativ tilgang til identifikation af organiske ingredienser fra blandinger. Ved identificering af mistænkelige stoffer i en py-GC-MS-screening kan målstofferne kvantificeres med mere specialiserede tilgange. Det er især interessant for analysen af ikke-flygtige og ikke-opløselige stoffer som pigmenter og polymerer.
Den beskrevne metode kan tilpasses til trykfarver og lakker i andre anvendelsesområder. De beskrevne data evalueringsmetoder gælder for alle pyrolyse undersøgelser. Desuden udviser forfalskede produkter, hovedsagelig fra asiatiske markeder, en potentiel kilde til risiko for forbrugeren og en økonomisk byrde for fabrikanterne (personlig kommunikation på 3Rd ectp i Regensburg, Tyskland, 2017). Den metode, der er beskrevet her, kan bruges til at sammenligne egenskaberne for formodede forfalskede blæk til en original flaske, svarende til offentliggjorte retsmedicinske tilgange til bil lak identifikation14.
Py-GC-MS er en nyttig screeningmetode til en bred vifte af stoffer i tatovering blæk, der også kan bruges til analyse af andre produkter. Sammenlignet med andre metoder, py-GC-MS kan udføres med kun minimal prøveforberedelse. GC-MS-enheder kan findes i de fleste analytiske laboratorier sammenlignet med mere specialiserede metoder som MALDI-ToF-MS og EDX.
Data vurdering af pyrogrammer kan være udfordrende, da listen over mulige ingredienser er uendelig i teorien og Biblioteks søgninger, d…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af det intramurale forskningsprojekt (SFP #1323-103) ved det tyske Forbundsinstitut for risikovurdering (BfR).
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 |