Выбираем колонку для жирно-кислотного состава (FAME, МЭЖК, ЖКС)

Анализ жиров и масел является одним из наиболее традиционных и одновременно сложных методов в газовой хроматографии. Поэтому существует огромное количество колонок, разработанных специально для анализов FAME. К сожалению, выбрать правильную колонку непросто, и большинство людей по умолчанию выбирают привычный вариант, который не всегда оказывается удачным. Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.

При выборе колонки необходимо руководствоваться, прежде всего, двумя факторами:

1. Требованиями нормативного документа
2. Возможностями колонки

Для начала обратимся к нормативной базе. Здесь стоит отметить огромное количество ГОСТ по анализу жирно-кислотного состава, также не стоит забывать о ТР ТС на масло-жировую продукцию. На сегодняшний день утверждены и действуют ГОСТ на всевозможные растительные масла и продукты их переработки, на молоко и молочные продукты. Список ГОСТ на молоко и молочные продукты огромный, возможно, это правильно, учитывая традиционную популярность молочных продуктов в России. ГОСТ можно найти практически на любой молочный продукт. Давайте остановимся на одном очень популярном нормативе - ГОСТ 32915. Молоко и молочная продукция. Определение жирнокислотного состава жировой фазы методом газовой хроматографии. В ГОСТ четко прописана «колонка хроматографическая из кварца для разделения цис- и трансизомеров жирных кислот длиной 100 м. внутренним диаметром 0.2 мм [например. SP-2560 (100 м; 0.25 мм)]. Таким образом, химику нужно взять колонку в соответствии с требованиями. Вроде бы все просто, но и здесь есть особенности в выборе колонки, о которых мы поговорим. Колонок, соответствующих данному требованию, много, и они имеют некоторые различия в характеристиках и возможностях. Стоимость таких колонок высока, так что сделать неудачный выбор очень дорого. Интересно другое, зачем в принципе требуется использовать колонку «для разделения цис- и трансизомеров жирных кислот длиной 100м», когда требования по содержанию трансизомеров для молока нет? Если Вы знаете ответ, будем благодарны за обратную связь на наш e-mail.

Не найдя ответа на этот вопрос, двигаемся дальше. Возьмем, к примеру, ГОСТ 30418. Масла растительные. Метод определения жирно-кислотного состава. Здесь тоже непростая задача. Согласно нормативу, рекомендуется насадочная колонка. В реальности ни один современный хроматографист не будет сегодня решать задачу на насадочной колонке. Благо, есть пункт, разрешающий применять аппаратуру с характеристиками, не уступающими указанным в методе. Т.к. капиллярная колонка по своим характеристикам превосходит насадочную, то замена легитимна. На ЖКС применяются сегодня только капиллярные колонки.

Вывод из оценки этих двух популярных методов можно сделать следующий: современные нормативы хоть и существуют в огромном количестве, все равно оставляют вопросы своим пользователям, в частности в выборе колонки.

Какие колонки существуют и подходят для анализа? Давайте разбираться.

Для начала выделим причины проведения анализа определения жирно-кислотного состава. Основных две:

1. Идентификация и определение фальсификации
2. Определение биологической ценности и безопасности продукта

Состав жирных кислот в жире представляет собой сложную смесь насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных соединений с различной длиной углеродных цепей. ГХ-анализ жирных кислот в виде их производных — сложных метиловых эфиров (МЭЖК) является важным инструментом для характеризации жиров в пищевых продуктах. Выбор неподвижных фаз, длины и внутреннего диаметра колонки, толщины пленки и других параметров зависит в основном от сложности состава жирных кислот и требований к уровню разделения. Анализ FAME помогает разобраться с идентификацией и определить фальсификат по соотношению определенных метиловых эфиров анализируемых жирных кислот. Концентрация масляной кислоты является показателем качества молочной продукции. По соотношению различных пар кислот можно идентифицировать тип растительных масел и определить фальсификаты. Для такого анализа, как правило, достаточно колонок с фазой WAX. Говоря о биологической ценности и полезности, чаще всего подразумевают анализ содержащихся Омега кислот, в частности самой ценной Омега-3.

Количество транс жиров – это безопасность продукта. С 2018 года допустимое содержание транс-изомеров в спредах, маргарине, заменителях молочного жира, заменителе масла какао в соответствии с ТР ТС 024/2011 уменьшено до 2%. Для выполнения таких измерений необходимо применять селективные к цис- и транс-изомерам колонки.

Для большинства типов проб (для анализа МЭЖК в жире мяса, растительных маслах, а также определения масляной кислоты в молочных жирах) достаточно использовать капиллярные колонки с фазой полиэтиленгликоль (WAX, ПЭГ). Капиллярные колонки с ПЭГ разделяют изомеры МЭЖК в соответствии с длиной углеродной цепи и степенью ненасыщенности. Колонки позволяют определить концентрации и рассчитать соотношения всех основных МЭЖК. Колонки с фазой WAX в достаточной степени разделяют смесь 37 компонентов МЭЖК в диапазоне от C4:0 до C24:1, включая большинство важных насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных МЭЖК.

Для ЖКС часто применяются колонки WAX длиной 30м, диаметром 0,32мм, толщиной 0,5мкм. Хорошо зарекомендовали себя следующие колонки:

SolGEl-WAX, 30m х 0.32mm x 0.5mkm #054797 (Trajan)

Данная колонка является высокотемпературной среди WAX колонок с температурой до 260°С в изотерме и до 280°С в программировании. Она менее подвержена окислению кислородом, чем многие другие WAX колонки. Обладает низким уносом фазы и высокой инертностью. Благодаря этим свойствам служит дольше.

FAMEWAX, 30m х 0.32mm x 0.25mkm #12498 (Restek)

Специально разработанная компанией Restek для более быстрого анализа ЖКС колонка WAX. Максимум для колонки в программировании 250°С. Колонка позволит получить достаточное разделение за 10-15минут при использовании водорода в качестве газа носителя. Отличный вариант увеличения производительности.

В принципе, абсолютно любая колонка WAX или FFAP подойдет для анализа, но если есть возможность, лучше выбрать специализированный вариант, рекомендованный производителем.

Из минусов - колонки с ПЭГ не могут разделять цис- и транс-изомеры, которые на этих колонках элюируются совместно. Плюсы – низкая стоимость и больший ресурс работы в сравнении с колонками для деления цис- и транс-изомеров.

Колонки разделяющие цис- и транс-изомеры. Нужно выделить 2 варианта:

1. Колонки с фазой biscyanopropyl cyanopropylphenyl polysiloxane. К ней относятся колонки: Rtx-2330, BPX70, SP-2330, SP-2380, DB-23, HP-23. Данные колонки способны разделять большое количество цис- и транс-изомеров. Rtx-2330 имеет максимальную температуру 275°С, для других значение меньше 250-260°С. Цианогруппы придают фазе сильный дипольный момент и высокую селективность в отношении цис/транс соединений или соединений с сопряженными двойными связями. Поэтому указанные колонки часто применяются для анализа ЖКС, а также анализа ЖКС где требуется деление цис- и транс-изомеров. Например, мы рекомендуем данную колонку для реализации ГОСТ 32915.
2. Колонки с фазой biscyanopropyl polysiloxane. К ней относятся колонки: Rtx-2560, HP-88, CP-Sil 88 for FAME, SPB-2560. Это специализированные колонки под анализ цис- и транс-изомеров, преимущественно С18. На сегодняшний день это лучший вариант для разделения, но есть отрицательная сторона этих колонок. У колонок достаточно высокий унос фазы, высокая окисляемость в сравнении с другими разобранными колонками. Все это приводит к короткому сроку жизни колонок. Хотя для анализа цис- и транс-изомеров, например по ГОСТ 31754-2012. Масла растительные, жиры животные и продукты их переработки. Методы определения массовой доли трансизомеров жирных кислот, эти колонки покажут лучшее разделение. Данный ГОСТ применяется для анализа спредов, маргаринов, заменителей молочного жира и т.д., на которые согласно ТР ТС 024/2011 действуют нормы содержания транс жиров не более 2%.

Итоги и выводы по выбору колонок для FAME:

• Для большинства анализов FAME достаточна колонка WAX. Мы рекомендуем SolGEl-WAX, 30m х 0.32mm x 0.5mkm #054797 (Trajan), хотя подойдет любой аналог другого производителя, например FAMEWAX, 30m х 0.32mm x 0.25mkm #12498 (Restek).
• В случаях, когда требуется определение транс-изомеров, или есть требования методики, как в ГОСТ 32915, используем селективную колонку 100м. При этом для ГОСТ 32915 или для анализа на Омега кислоты мы советуем колонки с фазой biscyanopropyl cyanopropylphenyl polysiloxane, например, Rtx-2330 105m х 0.25mm x 0.2mkm #10729.
• Для контроля содержания транс-изомеров (ГОСТ 31754-2012) лучше использовать колонки с фазой biscyanopropyl polysiloxane, например, Rtx-2560 100m х 0.25mm x 0.2mkm # или CP-Sil 88 for FAM 100m х 0.25mm x 0.2mkm #CP7489.
• Если требуется сочетать в одном хроматографе несколько методов, среди которых есть FAME с анализом на транс-изомеры, например, часто сочетают ЖКС и пестициды, или ЖКС и экологию, то мы отдаем предпочтение колонке Rtx-2330 105m х 0.25mm x 0.2mkm #10729, т.к. она покажет больший ресурс.
• Если требуется работать по широкому перечню методов на ЖКС и анализировать разные типы проб, то мы также советуем применять Rtx-2330 105m х 0.25mm x 0.2mkm #10729, но это только если нет возможности сделать 2 канала или два прибора.
• Для разнообразных типов проб лучшим вариантом будет два прибора или один двух канальный прибор с колонками Rtx-2330 105m х 0.25mm x 0.2mkm #10729 и SolGEl-WAX, 30m х 0.32mm x 0.5mkm #054797. Такой вариант увеличит ресурс дорогой Rtx-2330 и позволит работать с высокой производительностью.

Мы разобрали особенности выбора капиллярных колонок для анализа жирно-кислотного состава (FAME), если у Вас возникли вопросы, пишите или звоните нашим менеджерам, мы обязательно ответим. Также рекомендуем ознакомиться с некоторыми комплектациями хроматографов для анализа ЖКС:

• ГОСТ 32915, ГОСТ 31754, ГОСТ 31663 Анализ жирно-кислотного состава с разделением цис и транс изомеров
• ГОСТ 32915 анализ ЖКС и ГОСТ 30349 анализ пестицидов