GC MS [PDF]

Citation preview

Pendahuluan Bagian- bagian Prinsip Jenis Sampel Metode Preparasi Sampel Metode Analisis Metode Pengolahan Data Hasil Analisis Pendahuluan Gas Chromatography dan Gas Chromatography-Mass Spectrofotometric adalah dua alat yang memliki detector yang berbeda, meskipun namanya berawalan “Gas Chromatography”. Detektor yang berfungsi untuk mengubah sinyal-sinyal radiasi menjadi energy listrik yang kemudian dapat dibaca oleh alat. Untuk GC, menggunakan detektor Thermal Conductivity Detector (TCD) , TCD bekerja dengan cara membandingkan konduktivitas panas dua aliran gas – gas pembawa murni (rujukan) dan sampel. Perubahan suhu pada kabel yang dipanaskan oleh listrik di dalam detektor dipengaruhi oleh konduktivitas panas gas yang mengalir di sekelilingnya. Perubahan dalam konduktivitas panas ini dideteksi sebagai perubahan resistansi listrik dan diukur. Yang hasil datanya berupa data kuantitatif. Dan juga ada yang menggunakan detektor Flame Ionization Detector FID. FID biasanya menggunakan api Hidrogen/Udara yang dilewati sampel untuk mengoksidasi molekul organik dan menghasilkan partikel bermuatan listrik (ion). Ion dikumpulkan dan menghasilkan sinyal listrik yang kemudian diukur. Yang hasilnya berupa data yang kuantitatif. Sedangkan untuk alat GC-MS, menggunakan detektor berupa MS atau berkepanjangan Mass Spectrometry. GC – MS yang bekerja dengan menggabungkan 2 metode dari 2 alat. Yaitu, GC yang secara umumnya berfungsi untuk memisahkan suatu senyawa dengan bantuan gas nitrogen, hidrogen, dll. Sedangkan GC-MS kerjanya sama dengan GC, tetapi alat tersebut dilengkapi dengan pencacah fragmen sehingga kita dapat mengetahui pemecahan ion fragmen senyawa dan dapat mengetahui Berat Molekul senyawa yang di analisis. Misalnya H2O yang memiliki Berat Molekul = 18.Maka hasil datanya adalah data kualitatif.



Bagian-bagian Kompnonen Alat GC 1.



a.



Gas Pengangkut Gas pengangkut/ pemasok gas (carrier gas) ditempatkan dalam silinder bertekanan tinggi. Biasanya tekanan dari silinder sebesar 150 atm. Tetapi tekanan ini sangat besar untuk digunakan secara Iansung. Gas pengangkut harus memenuhi persyaratan : Harus inert, tidak bereaksi dengan cuplikan, cuplikan-pelarut, dan material dalam kolom. b. Murni dan mudah diperoleh, serta murah. c. Sesuai/cocok untuk detektor. d. Harus mengurangi difusi gas. Gas-gas yang sering dipakai adalah : helium, argon, nitrogen, karbon dioksida dan hidrogen. Gas helium dan argon sangat baik, tidak mudah terbakar, tetapi sangat mahal. H 2 mudah terbakar, sehingga harus berhati-hati dalam pemakaiannya. Kadang-kadang digunakan juga CO 2. Pemilihan gas pengangkut atau pembawa ditentukan oleh ditektor yang digunakan. Tabung gas pembawa dilengkapi dengan pengatur tekanan keluaran dan pengukur tekanan. Sebelum masuk ke kromatografi, ada pengukur kecepatan aliran gas serta sistem penapis molekuler untuk memisahkan air dan pengotor gas lainnya. Pada dasarnya kecepatan alir gas diatur melalui pengatur tekanan dua tingkat yaitu pengatur kasar (coarse) pada tabung gas dan pengatur halus (fine) pada kromatografi. Tekanan gas masuk ke kromatograf (yaitu tekanan dari tabung gas) diatur pada 10-50 psi (di atas tekanan ruangan) untuk memungkinkan aliran gas 25-150 mL/menit pada kolom terpaket dan 1-25 mL/menit untuk kolom kapiler. 2.



Tempat injeksi ( injection port) Dalam kromatografi gas cuplikan harus dalam bentuk fase uap. Gas dan uap dapat dimasukkan secara langsung. Tetapi kebanyakan senyawa organik berbentuk cairan dan padatan. Hingga dengan demikian senyawa yang berbentuk cairan dan padatan pertama-tama harus diuapkan. Ini membutuhkan pemanasan sebelum masuk dalam kolom. Tempat injeksi dari alat GLC/KGC selalu dipanaskan. Dalam kebanyakan alat, suhu dari tempat injeksi dapat diatur. Aturan pertama untuk pengaturan suhu ini adalah batiwa suhu tempat injeksi sekitar 50°C lebih tinggi dari titik didih campuran dari cuplikan yang mempunyai titik didih yang paling tinggi. Bila kita tidak mengetahui titik didih komponen dari cuplikan maka kita harus mencoba-coba. Sebagai tindak lanjut suhu dari tempat injeksi dinaikkan. Jika puncak-puncak yang diperoleh lebih baik, ini berarti bahwa suhu percobaan pertama terlalu rendah. Namun demikian suhu tempat injeksi tidak boleh terlalu tinggi, sebab kemungkinan akan terjadi perubahan karena panas atau penguraian dari senyawa yang akan dianalisa. Cuplikan dimasukkan ke dalam kolom dengan cara menginjeksikan melalui tempat injeksi. Hal ini dapat dilakukan dengan pertolongan jarum injeksi yang sering disebut "a gas tight syringe". Perlu diperhatikan bahwa kita tidak boleh menginjeksikan cuplikan terlalu banyak, karena GC sangat sensitif. Biasanya jumlah cuplikan yang diinjeksikan pada waktu kita mengadakan analisa 0,5 -50 ml untuk gas dan 0,2 - 20 ml untuk cairan seperti pada gambar di bawah.



3.



Kolom Coulom, ada dua jenis kolom yang digunakan dalam GC. Yang pertama adalahkolom kemas, yaitu berupa tabung yang terbuat dari gelas atau steinstless berisi suatu padatan inert yang dikemas secara rapi. Kolom ini memiliki ukuran panjang 1,5-10 m dan diameter 2,2-4 nm. Yang kedua adalah kolom kapiler, yang biasanya terbuat dari silica dengan lapisan poliamida. Kolom jenis ini biasanya memiliki ukuran panjang 20-26 m dengan diameter yang sangant kecil



4.



Detektor Detektor berfungsi sebagai pendeteksi komponen-komponen yang telah dipisahkan dari kolom secara terus-menerus, cepat, akurat, dan dapat melakukan pada suhu yang lebih tinggi. Fungsi umumnya mengubah sifat-sifat molekul dari senyawa organik menjadi arus listrik kemudian arus listrik tersebut diteruskan ke rekorder untuk menghasilkan kromatogram. Detektor yang umum digunakan: a. Detektor hantaran panas (Thermal Conductivity Detector_ TCD) b. Detektor ionisasi nyala (Flame Ionization Detector_ FID) c. Detektor penangkap elektron (Electron Capture Detector _ECD) d. Detektor fotometrik nyala (Falame Photomertic Detector _FPD) e. Detektor nyala alkali f. Detektor spektroskopi massa Detector, yang paling umum digunakan dalam GC adalah detector ionisasi nyala (FID) dan detector kondutivitas termal (TCD). Kedunya peka terhadap berbagai komponen dan dapat berfungsi pada



berbagai konsentrasi. Sementara TCD pada dasarnya universal dan dapat digunakan untuk mendeteksi setiap komponen selain gas pembawa (selama konduktivitas mereka berbeda dari gas pembawa, suhu detektor),dalam jumlah besar sensitif terutama untuk hidrokarbon. Sedangkan FID tidak dapat mendeteksi air. TCD adalah detector non-destruktif, sedangkan FID adalah detector destruktif. Biasanya detector ini akan dihubungkan dengan Spektrokopi Masa, sehingga akan menjadi rangkaian alat GC-MS. Adapun salah satu bentuk dari FID adalah sebagai berikut :



5.



Oven kolom Kolom terletak didalam sebuah oven dalam instrumen. Suhu oven harus diatur dan sedikit dibawah titik didih sampel. Jika suhu diset terlalu tinggi, cairan fase diam bisa teruapkan, juga sedikit sampel akan larut pada suhu tinggi dan bisa mengalir terlalu cepat dalam kolom sehingga menjadi terpisah. 6.



Recorder Rekorder berfungsi sebagai pengubah sinyal dari detektor yang diperkuat melalui elektrometer menjadi bentuk kromatogram. Dari kromatogram yang diperoleh dapat dilakukan analisis kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif dengan cara membandingkan waktu retensi sampel dengan standar. Analisis kuantitatif dengan menghitung luas area maupun tinggi dari kromatogram. Sinyal analitik yang dihasilkan detektor disambungkan oleh rangkaian elektronik agar bisa diolah oleh rekorder atau sistem data. Sebuah rekorder bekerja dengan menggerakkan kertas dengan kecepatan tertentu. di atas kertas tersebut dipasangkan pena yang digerakkan oleh sinyal keluaran detektor sehingga posisinya akan berubah-ubah sesuai dengan dinamika keluaran penguat sinyal detektor. Hasil rekorder adalah sebuah kromatogram berbentuk pik-pik dengan pola yang sesuai dengan kondisi sampel dan jenis detektor yang digunakan.



Ada beberapa detektor yang dapat digunakan dalam kromatografi gas. Detektor yang berbeda akan memberikan berbagai jenis selektivitas. Detektor non selektif merespon senyawa kecuali gas pembawa, Detektor selektif meresponi berbagai senyawa dengan sifat fisik atau kimia umum dan detektor khusus menanggapi suatu senyawa kimia tunggal. Detektor juga dapat dikelompokkan ke dalam concentration dependant detectors and mass flow dependant detectors. Sinyal dari concentration dependant detectors terkait dengan konsentrasi zat terlarut dalam detektor, dan biasanya Pengenceran sampel akan menurunkan respon detektor. Mass flow dependant detectors biasanya menghancurkan sampel, dan sinyal tersebut tergantung dengan laju di mana molekulmolekul zat terlarut menuju ke detektor. Instrumentasi Spektrofotometer Massa Sistem instrumen spektrometer massa terbagi menjadi 5 bagian yaitu : 1.



Sistem penanganan cuplikan



Ini meliputi alat untuk memasukan cuplikan, mikromanometer untuk menentukan jumlah cuplikan yang masuk, alat (lubang molekul) pengukur cuplikan yang masuk ruang pengionan serta sistem pemompaan. Pemasukan gas biasanya mudah, pemindahan dari dari tabung ke alat meter lalu ke ruang pengionan. Cairan dimasukan dengan menyentuh pipet mikro ke piringan gelas “sintered” atau lubang tertentu terbuat dari air raksa atau galium atau dengan suntikan jarum hipodermis. Tabung berisi cupikan dipompa dengan es kering (dry ice), lalu dihangatkan untuk menguapkan cuplikan ke sistem masukan (inlet). Sistem masukan yang dipanaskan dipakai untuk cairan secara langsung ke ruang pengionan mengurangi batasa yang disebabkan oleh keatsirian dan kemantapan termal. Teknik pemasukan langsung ini mengurangi derajat keatsirian yang diperluakn untuk analisis. Karena pengionan berlangsung dalam keadaan uap, memang masih diperlukan sedikit derajat keatsirian dan kemantapan termal tertentu. Pola pemecahan molekul terulang dapat dicapai bagi berbagai senyawa berbobot molekul tinggi seperti terpenoid, steroid, polisakarida, peptida, dan alkaloid. Bahkan dengan teknik-teknik khusus ini, senyawa harus mantap pada suhu tatkala tekanan uapnya pada sekitar harga 10-7 hingga 10-6 Torr. Untuk cairan dan padatan berkisar dari harga berapa miligram hingga kurang daripada saru mikrogram, tergantung pada cara pemasukan serta detektornya. 2.



Ruang pengionan dan pemercepat



Aliran gas dari lubang molekul masuk ke dalam ruang pengionan (berkerja pada tekanan 10-6 hingga 10-5 Torr) dan disini ditembaki pada arah tegak lurus oleh berkas elektron dari suatu filamen panas. Ion-ion positif yang terbentuk karena antaraksi berkas elektron itu terdorong lewat lubang (slit) pemercepat oleh suatu medan elektrostatik lemah antara penolak (repeller) dan lubang pemercepat pertama tadi. Kemudian suatu medan elektrostatik kuat antara lubang pemercepat pertama dan kedua tadi makin mempercepat laju layangan ion-ion tersebut. Diantara lubang-lubang mempercepat tadi juga dialakukan pumpun tambahan. Untuk memperoleh spektrum, medan magnet pada tabung penganalisis atau tegangan pemercepat antara lubang pertama dan kedua diubah-ubah. Dengan demikian ion-ion secara berurutan dipumpun ke lubang pengumpul sebagai fungsi massa. Pada kebanyakan radas, sapuan dari massa 12 sampai massa 500 dapat dialkukan hanya dalam waktu 1 hingga 4 menit. Meskipun demikian, laju sapuan sampai beberapa detik saja digunakan untuk memperoleh spektra fraksi-fraksi kromatografi gas.



3.



Tabung penganalisis dan mengnet Tabung logam yang dihampakan (10-7 hingga 10-8 Torr) berbentuk lengkung tempat melayangnya berkas ion dari sumber ion ke pengumpul. Kutub-kutub magnet dipasang tegak lurus bidang. Yang terpenting disini adalah terdapatnya medan magnet yang amat pengganda elektron. 4.



Pengumpul ion dan penguat Pengumpul ion terdiri atas satu atau lebih lubang pengumpul (kolimasi) serta satu atau lebih lubang pengumpul (kolimasi) serta suatu silinder Faraday, berkas ion menumbuk pengumpul dalam arah tegak lurus, kemudian isyarat diperkuat oleh suatu pengganda elektron. 5.



Pencatat Pencatat yang digunakan secara luas memakai lima buah galvanometer terpisah yang mencatat serentak. Penentuan massa dari puncak-puncak catatan spektrum dapat menimbulkan masalah pada ujung massa yang tertingi sapuannya. Yang biasa dilakukan ialah memulai seimakan dari ujung massa yang rendah sapuannya, yang dapat ditepatkan letaknya secara teliti, lalu menghitung puncak-puncak hingga puncak terakhir yang tercatat. Hal ini acap kali dapat dilakukan dilakukan karena galvanometer yang paling peka akan mencatat sedikit arus ion pada tiap satuan massa. Kadang-kadang puncak-puncak pada ujung setinggi spektrum tampak melebar hingga tidak terbedakan dengan latar belakang, jika hal ini terjadi, senyawa baku perlu ditambah ke dalam cuplikan. Beberapa radas dilengkapi dengan penanda massa otomatik tetapi sering kurang terpercaya justru di daerah ujung tinggi spektrum yang sangat penting dan diperlukan. Pen digit yang mencantumkan bilangan massa serta sekuat- kuat puncak nisbi di layar merupakan peralatan tambahan yang amat berfaedah. Meskipun demikian dapat terjadi penyimpangan yang menyebabkan berkurang dan berlebihnya satuan massa penuh dalam suatu sapuan hali ini tentu mencek pendigit terhadap letak simpangan galvanometer Prinsip Kerja Sampel yang diinjeksikan ke dalam Kromatografi Gas akan diubah menjadi fasa uap dan dialirkan melewati kolom kapiler dengan bantuan gas pembawa. Pemisahan senyawa campuran menjadi senyawa tunggal terjadi berdasarkan perbedaan sifat kimia dan waktu yang diperlukan bersifat spesifik untuk masing-masing senyawa. Pendeteksian berlangsung di dalam Spektroskopi Massa dengan mekanisme penembakan senyawa oleh elektron menjadi molekul terionisasi dan pencatatan pola fragmentasi yang terbentuk dibandingkan dengan pola fragmentasi senyawa standard yang diindikasikan dengan prosentase Similarity Index (SI). Metode Analisis Metode analisa menggunakan GC MS (Gas Chromatography¬-Mass Spectroscopy) dapat mengukur jenis dan kandungan senyawa dalam suatu sampel baik secara kualitatif dan kuantitatif. Instrumen ini merupakan perpaduan dari dua buah instrumen, yaitu Kromatografi Gas yang berfungsi untuk memisahkan senyawa menjadi senyawa tunggal dan Spektroskopi Massa yang berfungsi mendeteksi jenis senyawa berdasarkan pola fragmentasinya. Pengukuran menggunakan GC MS pada umumnya hanya dibatasi untuk senyawa berwujud gas atau cairan yang mempunyai tekanan uap minimal 10-10 torr.



Jenis dan Metode Preparasi Sampel Analisis Gas Chromatography Mass Spectrometry dapat dilakukan pada cairan, gas atau padat. Untuk cairan dan gas sampel umumnya langsung disuntikkan ke GC. Untuk padatan, analisis dilakukan dengan ekstraksi pelarut, outgassing (desorpsi) atau pirolisis. percobaan desorpsi dilakukan di bawah aliran helium pada suhu dikendalikan antara 40-300 ºC, dengan analit yang dikumpulkan pada perangkap kriogenik selama desorpsi. Ruang sampel adalah 1,25 "x4" silinder. Pirolisis merupakan teknik pengambilan sampel lain untuk analisis bahan yang tidak dapat langsung disuntikkan ke dalam GC-MS. Dengan menerapkan panas langsung ke sampel, molekul dapat dipecah dengan cara direproduksi. Molekul-molekul yang lebih kecil kemudian dimasukkan ke GC dan dianalisis dengan GC-MS. Dengan metode ini, menyelidiki suhu sampai 1400ºC dapat digunakan. Banyak persiapan sampel dan sampel lainnya metode yang tersedia, seperti derivatisasi, analisis headspace statis, pembersihan & trap, SPME (fase padat microextraction) yang memiliki aplikasi berdasarkan jenis sampel.



Yaitu,



2. Static Headspace Extraction (1,2,3,4,5,6) Static Headspace Extraction yang juga dikenal sebagai Equilibrium Headspace Extraction, One–Step Gas Extraction atau yang sederhana disebut sebagai Headspace. Adalah salah satu teknik yang biasa digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif senyawa organik menguap (VOC) dari berbagai matriks. Metode ekstraksi terdiri dari sampel baik padat maupun cair dan ditempatkan dalam vial headspace autosampler (HSAS) sejumlah 10 atau 20 mL dan analit yang menguap berdifusi keruang bagian atas vial seperti yang ditunjukkan gambar 4.1. dan gambar 4.2 menunjukkan diagram skematik pengaturan instrument Headspace Gas Chromatography (HSGC). Analisis Static Headspace adalah salah satu analisis ideal untuk senyawa menguap, seperti pada sisa-sisa pelarut atau bahan tambahan dengan bobot molekul rendah. Sensitivitas dari static headspace dalam jangkauan ppb hingga persen dan bergantung pada volatilitas dari senyawa yang diperiksa. Teori Dasar Analisis dengan Headspace : Dua variable utama yang berpengaruh pada analisis dengan Headspace adalah koefisien partisi (K) dan perbandingan fase (β). Koefisien partisi (K) adalah parameter dasar yang menunjukkan distribusi massa diantara dua fase. Perbandingan fase (β) menunjukkan volume relative dari dua fase didalam wadah. Persamaan 1 : K = Cs/Cg Persamaan 2 : β = Vg/Vs



Dimana : Cs adalah Konsentrasi analit dalam fase sampel Cg adalah Konsentrasi analit dalam fase gas Vg adalah Volume dari fase sampel Vs adalah Volume dari fase gas • Koefisien Partisi ( K ) Sampel harus dipersiapkan sehingga dapat memnerikan konsentrasi maksimal dari senyawa menguap dalam headspace dan meminimalkan kontaminasi yang tidak diharapkan dari senyawa-senyawa dalam matriks sampel. Untuk membantu menentukan konsentrasi analit dalam headspace, maka harus diperhitungkan koefisien partisi (K), dimana didefinisikan sebagai distribusi kesetimbangan dari analit diantara fase sampel dan fase gas. Senyawa yang memiliki nilai K rendah cenderung untuk lebih cepat terpartisi ke fase gas, memiliki respon yang tinggi dan jumlah yang cukup rendah/sedikit untuk dideteksi. Sebagai contoh, Heksan dalam larutan air suhu 40ºC. Heksan yang memiliki nilai K 0,14 dalam system air-udara. Senyawa yang memiliki nilai K tinggi cenderung untuk lebih lambat terpartisi ke fase gas, dengan respon yang lebih rendah dan jumlah yang tinggi untuk dideteksi. Sebagai contoh, Etanol dalam larutan air 40ºC. Etanol yang memiliki nilai K 1355 dalam system air-udara. Nilai K dapat lebih rendah dengan mengubah suhu dimana vial sampel disetimbangkan, atau dengan mengubah komposisi dari matriks sampel. Misalnya dalam kasus etanol. Nilai K dari etanol dapat lebih rendah dari 1355 menjadi 328 dengan meningkatkan suhu pada vial dari 40ºC menjadi 80ºC. Dan dapat pula dibuat rendah dengan menambahkan garam-garam anorganik kedalam larutan matriks sampel. Konsentrasi garam yang tinggi dalam larutan sampel akan menurunkan kelarutan dari senyawa organic polar dalam matriks sampel dan menyediakannya untuk dipindahkan ke headspace, menghasilkan nilai K yang lebih rendah. Bagaimanapun, penggunaan efek salting-out untuk mempengaruhi nilai K tidaklah sama untuk semua senyawa. Senyawa dengan nilai K yang relative rendah berdasarkan percobaan menunjukkan sedikit perubahan pada nilai dari koefisien partisi setelah penambahan garam kedalam larutan matriks sampel. Secara umum, senyawa menguap yang bersifat polar dalam matriks polar (sampel larutan berair) akan memberikan perubahan yang lebih besar pada nilai K dan memiliki respon yang lebih tinggi setelah penambahan garam kedalam matriks sampel. Berikut adalah daftar beberapa garam-garam yang biasa dipergunakan dalam prosedur saltingout : 1. Amonium Klorida 2. Amonium Sulfat 3. Natrium Klorida 4. Natrium Sitrat 5. Natrium Sulfat 6. Kalsium Karbonat



• Perbandingan Fase ( β ) Perbandingan fase (β) didefinisikan sebagai volume relatif dari headspace dibandingkan dengan volume dari sampel dalam vial sampel. Nilai β yang rendah ( misalnya ukuran sampel yang lebih besar ) akan menunjukkan respon yang lebih besar untuk senyawa menguap. Bagaimanapun, penurunan dari nilai β tidak selalu meningkat dalam respon yang dibutuhkan untuk meningkatkan sensitifitas. Jika nilai β menurun dengan peningkatan ukuran sampel, senyawa dengan nilai K tinggi akan kurang terpatisi kedalam headspace dibandingkan dangan senyawa yang memiliki nilai K rendah, dan yield berhubungan dengan perubahan yang lebih kecil pada Cg. Sampel yang mengandung senyawa dengan nilai K tinggi harus dioptimasikan untuk memperoleh nilai K yang lebih rendah sebelum perubahan-perubahan dilakukan pada perbandingan fase. • Kombinasi antara Koefisien Partisi ( K) dan Perbandingan Fase (β) Koefisien partisis dan perbandingan fase berkontribusi bersama dalam penetapan konsentrasi senyawa menguap dalam headspace dari vial sampel. Konsentrasi dari senyawa organic dalam fase gas dapat dinyatakan sebagai : Cg = Co/(K+β) Dimana, Cg adalah konsentrasi dari analit menguap dalam fase gas dan Co adalah konsentrasi awal dari analit menguap dalam sampel. Nilai yang lebih rendah dari K dan β akan menghasilkan konsentrasi analit menguap yang lebih tinggi dalam fase gas, dan juga sensitifitas yang lebih baik. Penyiapan Sampel : Tipe sampel padat untuk analisis dengan headspace biasanya adalah polimer (resin, pellet dan granul), bahan-bahan pengkemas (lapisan plastik atau aluminium), bahan farmasi (obat-obatan dan bahan tambahan) dan tanah. Sampel-sampel ini dapat dianalisis sebagai bahan padat (solid approach) atau sebagai larutan (solution approach). Sampel padat dapat langsung dianalisis atau dengan terlebih dahulu dilarutkan, ditempatkan langsung ke dalam vial Headspace dan langsung dianalisis. Untuk sampel padat yang berukuran besar, ada dua pendekatan yang umum dilakukan yaitu: • Penghancuran atau penggilingan sampel ( grinding ) Pendekatan pertama untuk meningkatkan area permukaan yang tersedia dari analit menguap untuk terpartisi ke ruang permukaan. Bagaimanapun, analit tetap akan terpartisi antara padatan dan ruang permukaan. • Pelarutan atau pendispersian padatan kedalam cairan. Pendekatan kedua menyediakan bentuk matriks sampel cairan atau larutan yang lebih mudah dikerjakan dibandingkan bentuk padat dimana proses kesetimbangan analit terpartisi menuju ruang permukaan biasanya lebih mudah dicapai.



Pelarut yang digunakan yaitu air atau pelarut organic bebas air. • JIka untuk berbagai alasan penggunaan larutan tidak memungkinkan untuk digunakan, maka hanya 1 pilihan yaitu dengan peggilingan (grinding).Untuk menghindari penggunaan pemanasan yang berlebihan dan menghindari kehilangan analit menguap, maka freeze-grinding merupakan pilihan. Sampel terlebih dahulu didinginkan dengan karbon dioksida padat atau dengan nitrogen cair. Setelah kesetimbangan dicapai, alikuot yang berupa fase gas (headspace, diruang atas vial) dihubungkan kedalam gas pembawa menuju kolom yang kemudian dianalisis dengan instrument kromatografi gas tersebut. Penginjeksian sampel dapat dilakukan secara manual



maupun dengan autosampler. Teknik Kuantitatif pada Statik Headspace Extraction : 4 pendekatan yang umum dilakukan dalam kalibrasi HSGC kuantitatif yaitu : • Kalibrasi Standar Eksternal Penggunaan eksternal standar pada berbagai variasi konsentrasi dan dianalisis. Lalu dibuat kurva kalibrasi dengan memplot area puncak GC terhadap konsentrasi standar. • Kalibrasi Standar Internal Kalibrasi internal standar dapat digunakan sebagai pengganti untuk variasi dalam recovery analit dan area puncak absolut berkaitan dengan efek matriks dan variasi injeksi pada GC. Sejumlah analit yang diketahui jumlahnya ditambahkan pada masing-masing sampel dan standar. Internal standar yang digunakan harus senyawa dalam bentuk murni dan tidak mengganggu ekstraksi atau kromatografi dari analit. • Penambahan Standar Kalibrasi dengan penambahan standar, sejumlah analit yang jumlahnya diketahui ditambahkan kedalam sampel. Kurva kalibrasi dipersiapkan dengan penambahan satu atau lebih alikuot



standar. • Multiple Headspace Extraction (MHE) MHE digunakan untuk menemukan total area puncak dari analit dalam ektraksi exhaustive headspace, dengan memungkinkan seorang analis untuk menentukan jumlah total analit yang terdapat didalam sampel. Keuntungan dari MHE adalah efek dari matriks sampel dapat dieliminasi.



3. Dynamic Headspace Extraction atau Purge And Trap Untuk analisis sejumlah kecil analit (konsentrasi dalam jumlah ppb dan ppt untuk senyawa menguap) atau dimana jika dibutuhkan ekstraksi ekshautif dari analit maka purge and trap atau dynamic headspace extraction ( disebut juga Continuous Gas Extraction ) lebih di sarankan dibandingkan ektaksi static headspace. Dynamic Headspace (DHS) adalah salah satu bentuk analisis Headspace dengan menggunakan metode “ Purge and Trap” untuk mengumpulkan dan hasil konsentrasi gas untuk dianalisis dengan menggunakan GC/MS. Seperti pada sampling static headspace sampel melepaskan analit yang menguap dari matriks. Metode ini digudan nakan untuk sampel padat dan cair, termasuk sampel dari lingkungan ( air dan tanah). Sensitifitas dari metode DHS ini adalah nanogram per gram. Pada DHS, sampel di bersihkan (purge) dengan menggunakan suatu gas inert ( biasa digunakan gas nitrogen murni), sambil dipanaskan pada vessel Teflon, gas inert ini akan melewati (larutan) sampel dan larutan sampel ini diekstraksi oleh gelembung gas tesebut. Aliran gas akan menuju kesuatu penjebak (trap) yang mengandung adsorben yang akan menahan analit yang dibawa oleh gas inert pembersih (purge gas). Jika proses ekstraksi telah selesai, maka analit yang dikumpulkan segera dianalisis dengan terlebih dahulu melepaskan analit dari penjebak ( biasanya dengan pemanasan dan backflushing) dengan unit desorpsi termal yang terhubung menuju instrument GC. 4. Solid-phase microextraction merupakan metode terbaru. SPME adalah metode ekstraksi tanpa pelarut yang dibuat dalam lapisan serat silica dengan lapisan tipis sebagai sorbent, untuk ekstraksi analit menguap dari matriks sampel. Dengan SPME dapat digunakan untuk analisis sampel dengan jumlah ppm dan ppb, beberapa dengan aplikasi dapat digunakan untuk sampel hingga ppt. Serat ini ditempatkan dengan spoit yang melindungi serat dan mempermudah penetrasi sampel dan sekat vial GC. Banyak publikasi yang menggunakan SPME digunakan dengan peralatan manual ataupun dengan auto sampler. Ada 2 pendekatan dalam pengerjaan SPME untuk senyawa



menguap yaitu metode langsung dan headspace. Dalam sampling langsung, serat ditempatkan langsung dalam matriks sampel, dan dalam sampling headspace, serat diletakkan pada bagian ruang permukaan matriks.



Tahap-tahap / Prosedur SPME meliputi : • Ekstraksi Langkah awal ekstraksi dengan memaparkan lapisan serat SPME ke dalam vial yang berisi sampel cair maupun gas. Jumlah solute (i) pada lapisan SPME pada kesetimbangan (Mi SPME) dapat diperkirakan mengikuti persamaan : Mi,SPME = Ki,SPME V SPME Ci Dimana Ki SPME adalah konstanta distribusi agregat solute antara lapisan absorptive SPME dan sampel, VSPME adalah volume lapisan SPME, dan Ci adalah konsentrasi solute dalam sampel sebelum sampling SPME. • Transfer Langkah selanjutnya setelah sampling SPME yaitu transfer ke lapisan SPME dan absorbsi analit dari sampel dan dalam kondisi desorpsi kedalam fase mobile kromatografi. • Desorpsi Langkah ketiga adalah proses desorbsi. Yaitu dengan pemanasan tube SPME pada inlet GC. Dan untuk SPME dengan lapisan fiber eksternal, proses desorbsi dapat dilakukan dengan mudah yaitu memasukkan fiber SPME kedalam system inlet standar GC dan dianalisis.



Metode Pengolahan Data Hasil Analisis Derivatisasi dan Analisis Asam Amino dengan GC-MS Oleh: Katherine K. Stenerson, Reporter US Volume 25,3 Biasanya, kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) digunakan untuk analisis asam amino. Namun, GC juga dapat digunakan, dan dalam beberapa kasus ketersediaan instrumentasi atau operasi biaya dapat membuat pilihan yang lebih baik. Sifat polar asam amino memerlukan derivatisasi sebelum analisis GC. Tujuan dari derivatisasi adalah untuk membuat suatu analit lebih tidak stabil, kurang reaktif, dan dengan demikian meningkatkan perilaku kromatografi nya. Dalam kasus asam amino, derivatisasi menggantikan hidrogen aktif di OH, NH2, dan kelompok-kelompok fungsional polar SH dengan bagian nonpolar.



Sililasi adalah teknik derivatisasi yang sangat umum, dan berguna untuk berbagai senyawa. Kerugian utama dari metode ini adalah kepekaan terhadap kelembaban. Kehadiran hasil kelembaban dalam hasil reaksi yang buruk dan ketidakstabilan analit diderivatisasi. Untuk studi ini, kami mengevaluasi penggunaan sililasi reagen N-tert-butyldimethylsilyl- N-methyltrifluoroacetamide (MTBSTFA) untuk derivatisasi asam amino. MTBSTFA, membentuk tert-butyl dimethylsilyl (TBDMS) derivatif ketika direaksikan dengan kelompok fungsional polar yang mengandung hidrogen aktif:



Gambar 1. Struktur MTBSTFA



MTBSTFA derivatif yang lebih stabil dan kurang kelembaban sensitif daripada yang dibentuk dengan menggunakan reagen berat molekul rendah seperti N, O-bis (trimetilsilil) trifluoroasetamida (BSTFA) (1).



Eksperimental Sebuah alikuot 50 uL larutan yang mengandung campuran asam L-amino pada 91 ug / mL di 0,1 N HCl dikeringkan, dan 100 uL rapi MTBSTFA, diikuti oleh 100 uL asetonitril, ditambahkan. Campuran dipanaskan pada 100 ° C selama 4 jam. Sampel kemudian dinetralkan dengan natrium bikarbonat dan sasaran analisis GC-MS pada nomor pembayar 20 m x 0,18 mm x 0,18 m SLB ™ -5ms kolom kapiler.



Hasil Sebuah kromatogram derivatif TBDMS dari asam amino disajikan pada Gambar 2. Data spektral diperoleh dari puncak membantu dalam identifikasi turunan asam amino. Penggantian dari hidrogen aktif dengan kelompok TBDMS menambah 114 dengan berat molekul. Elektron dampak spektrum (2) dari derivatif ini mengandung fragmen khas sesuai dengan berat molekul yang kurang CH3 derivatif (M-15), C4H9 (M-57), C4H9 + CO (M-85), dan CO-O-TBDMS (M-159). Gambar 3 menunjukkan contoh pola fragmentasi ini dalam spektrum TBDMS-valin.



Gambar 2. GC-MS Analisis Derivatif Asam Amino pada SLB-5ms (28564-U)



Gambar 3. Mass Spectrum dari TBDMS Derivatif dari valine (MW dari turunan = 345)



Pada kondisi reaksi yang digunakan, sebagian besar asam amino menghasilkan satu turunan, dengan hidrogen aktif di hidroksil, amina, dan kelompok tiol (dalam kasus sistein) digantikan oleh TBDMS. Beberapa asam amino yang dihasilkan beberapa derivatif, khususnya asparagin, glutamin, dan triptofan. Dalam kasus asam amino, modifikasi dalam kondisi reaksi, seperti, menurunkan suhu atau mengubah waktu reaksi, dapat mencegah hal ini (3) terjadi. Misalnya, meningkatkan waktu reaksi dari 2 sampai 4 jam mengakibatkan respon peningkatan bentuk sepenuhnya diderivatisasi triptofan. Sementara TBDMS derivatif yang lebih stabil dari turunan TMS tradisional, berat molekul yang lebih tinggi mengakibatkan waktu elusi lagi selama analisis GC. Untuk menyeimbangkan ini, pemisahan dilakukan pada, kolom kapiler yang sempit bore singkat. Suhu mulai tidak lebih tinggi dari 100 ° C diperlukan untuk menjaga resolusi glisin puncak turunan dari pelarut. Sebuah jalan cepat untuk 360 ° C setelah elusi turunan sistin dilakukan untuk memastikan kolom bersih untuk analisis selanjutnya.



Kesimpulan Studi ini menunjukkan bahwa dengan penggunaan yang tepat dari reagen derivatisasi seperti MTBSTFA, asam amino dapat dianalisis dengan GC-MS. Kondisi reaksi mungkin harus "tweak" untuk menghasilkan respon maksimum turunan dari bunga. Derivatif menghasilkan fragmen karakteristik, yang memungkinkan untuk memudahkan identifikasi oleh MS. Untuk mengurangi waktu analisis GC keseluruhan derivatif ini, pendek, sempit kolom bore seperti nomor pembayar 20 m x 0,18 mm x 0,18 m SLB-5ms dianjurkan