Analisi dei composti organici in latte e formaggi
La gestione e manipolazione delle matrici organiche ad elevato contenuto di grassi come i prodotti lattiero-caseari è sempre stata considerata piuttosto impegnativa analiticamente. I composti organici sono molto difficili da estrarre da una matrice grassa per via dell’affinità chimica che hanno con la stessa.
Anche l’estrazione dei grassi per la loro caratterizzazione è un argomento analitico molto interessante. La nuova tecnologia Entech basata sull’utilizzo delle Sorbent Pens accoppiate alla tecnica VASE permette di affrontare l’estrazione in spazio di testa con una possibilità in più rispetto al passato. Questa tecnica non è tipicamente la scelta più utilizzata per questi prodotti, vista la scarsa volatilità di molti composti di interesse e l’elevato contenuto di grassi responsabili di una forte interazione tra la matrice e i composti organici. La nuova tecnica in spazio di testa VASE (Vacuum Assisted Sorbent Extraction) permette di superare questi problemi.
Con il termine Sorbent Pens identifichiamo una serie di strumenti di campionamento per l’analisi in spazio di testa di liquidi e solidi. Questa metodologia viene utilizzata spesso anche nell’analisi dei simulanti alimentari per il MOCA (Materiale e Oggetti a Contatto con Alimenti). Le Sorbent Pens sono piccoli strumenti costituiti da una fase attiva in grado di adsorbire composti organici volatili e semivolatili. Le Sorbent Pens contengono una quantità di materiale adsorbente circa 100 volte superiore ai classici SPME, inoltre, utilizzando Tenax come materiale, la superficie di adsorbimento disponibile è circa 1000 volte superiore rispetto al PDMS e alle tipiche SPME.
Con il termine VASE, invece, si intende la tecnica di estrazione progettata e realizzata da Entech per composti volatili e semivolatili con l’ausilio del vuoto. La tecnica di campionamento VASE infatti, si basa sull’equilibrio termodinamico tra campione e fase gassosa all’interno del vial, equilibrio che viene spostato sottoponendo il campione al vuoto per avere una migliore efficienza estrattiva. Questo processo di estrazione chimica che prevede la combinazione tra Sorbent Pens e VASE non solo permette di migliorare il processo, ma anche di estrarre composti normalmente non visibili con altre tecniche di estrazione.
In questo metodo analitico il campione viene posto all’interno di un vial dove viene inserita la Sorbent Pen e collegato a un manipolo per creare il vuoto all’interno del contenitore. I campioni, siano essi latticini o formaggi, una volta posti nel vial vengono messi all’interno di un blocco riscaldante che viene impostato alla temperatura più adatta per garantire la corretta estrazione del campione. L’utilizzo del vuoto permette di avere un miglior recupero a temperature più basse rispetto ad altre tecniche, andando ad impostare una temperatura dai 4 fino massimo ai 40°C. Questo permette di non decomporre composti di interesse analitico sensibili al calore e inoltre di avere un bassissimo contenuto di umidità nella penna e, conseguentemente, in fase di iniezione nel GC.
In queste condizioni il campione comincerà a rilasciare composti organici che verranno quindi adsorbiti dalla Pen permettendo in questo modo di continuare a spostare l’equilibrio termodinamico in favore della fase gassosa, favorendo l’evaporazione costante dei composti volatili da campione. In particolare la frazione più pesante dei composti volatili, con questa procedura, viene estratta con una efficienza 10-50 volte superiore alle classiche tecniche SPME.
Questa tecnica risulta essere più performante anche rispetto allo spazio di testa dinamico, in quanto la tecnica VASE permette al campione di raggiungere l’equilibrio in un sistema chiuso con una migliore diffusione dei composti più pesanti. Questi ultimi vengono intrappolati direttamente senza l’ausilio di alcuno strumento, ma sfruttando semplicemente il vuoto e il continuo spostamento dell’equilibrio termodinamico. Oltre a questo, in uno spazio di testa dinamico il contatto della matrice con le varie parti strumentali può portare a problemi di natura fisica (intasamento dei capillari) o chimica (contaminazione incrociata).
Una volta finita la fase di estrazione i vials vengono posizionati all’interno di un blocco ghiacciato in alluminio. Il Delta termico tra il blocco e il campione causa la condensazione dell’acqua presente nella Sorbent Pen che verrà così eliminata e non iniettata nel GC. Considerando la bassa temperatura di estrazione l’acqua residua che verrà allontanata in questa fase sarà molto poca.
Il sistema di interfaccia tra Sorbent Pens e GC è il l’unità di desorbimento per Sorbent Pens 5800SPDU: queste ultime vengono poste all’interno di questo termodesorbitore, a sua volta posto all’interno del GC-MS. Il contenuto viene iniettato direttamente senza trappole di focalizzazione, transfer-line o altri sistemi di interfaccia. La Sorbent Pens viene desorbita in un vaso di espansione: questo loop viene “chiuso” dalla pressione della split valve che viene attaccata alla valvola quattro vie posta nel GC. Le temperature ovviamente sono solidali essendo il loop immerso nel GC e quindi non avvengono cambi di fase o passaggi strumentali che potrebbero far perdere alcuni analiti.
Analisi su latte, cheddar, brie e zabaione
L’affidabilità del metodo è riscontrabile nel cromatogrammi ottenuti su 4 diversi campioni: latte, cheddar, brie e zabaione. I due formaggi mostrano l’affidabilità del metodo mentre il latte e lo zabaione permettono di evidenziare l’esteso range di molecole che è possibile estrarre partendo da quelle leggere fino a quelle molto pesanti.
Per i campioni di formaggio sono stati utilizzati circa 1,5g di Cheddar e 10g di brie, quest’ultimo sospeso in acqua in una miscela 1:1. I campioni sono stati posti nel blocco riscaldante per sottoposti ad estrazioni ad una temperatura di 50°C per 3 ore. Il latte invece, è stato preparato inserendo 0,5ml per 15 ore a 25°C mentre lo zabaione è stato preparato inserendo 1ml di campione a 25°C per 2 ore. È importante sottolineare che i tempi e le modalità riportate sono relativi ai campioni specifici e alla volontà di effettuare uno screening completo non solo della frazione volatile ma anche di quella più pesante. La maggior parte delle applicazioni dove viene utilizzato il VASE in combinazione con le Sorbent Pens prevedono tempi di estrazioni medi che partono dai 15-20 minuti.
Nei cromatogramma ottenuti dall’estrazione del latte e dello zabaione è possibile vedere che sono presenti sia componenti leggeri come l’acido formico sia quelli più pesanti come colesterolo. Questo dimostra quanto il metodo permetta di ampliare il range applicativo. Nei cromatogrammi dei due formaggi è possibile vedere molte classi di composti come chetoni, acidi grassi, esteri, terpeni e aldeidi. Inoltre è possibile vedere come sia riproducibile il metodo confrontando cromatogrammi risultanti da diverse preparazioni dei campioni. Inoltre è possibile vedere anche il cromatogramma di una Sorbent Pen ri-letta dopo il primo desorbimento all’interno dell’iniettore. Questa immagine mostra come la Sorbent Pens sia completamente pulita alla fine della determinazione.
Il metodo VASE permette di lavorare in modo semplice ed efficace su matrici molto complesse, come dimostrato dai dati ottenuti in laboratorio.
