Zeitschrift für Chromatographie und Trenntechniken
Offener Zugang

Abstrakt

Bestimmung von Verunreinigungen in biologisch hergestellter Bernsteinsäure

Rousova J, Ondrusova K, Karlova P und Kubatova A

Derzeit werden erhebliche Forschungsressourcen in die Entwicklung erneuerbarer Produkte investiert, die Petrochemikalien wie Bernsteinsäure ersetzen sollen. Der entscheidende Bestandteil dieser Forschung ist die Identifizierung von Verunreinigungen, die sich nachteilig auf die Weiterverarbeitung von Bernsteinsäure auswirken. Wir haben die Derivatisierung mit Gaschromatographie-Massenspektrometrie angepasst, um mehr als 120 Verunreinigungen in mehreren Bernsteinsäureproben zu identifizieren und zu quantifizieren. Diese Studie konzentrierte sich auf Bernsteinsäure auf Erdölbasis sowie auf biobasierte Proben, die einen modifizierten E. coli-Stamm zur Fermentation verwenden. Um eine genaue Quantifizierung sowohl des Zielprodukts als auch der üblichen Verunreinigungen zu ermöglichen, haben wir die Effizienz der Acetonitrilextraktion als Alternative zur direkten Derivatisierung bewertet und dann mehrere Derivatisierungsmittel für die Trimethylsilylierung verglichen. Eine vorherige Acetonitrilextraktion erwies sich als wesentlich, um Verunreinigungen in Spurenkonzentrationen zu erkennen. N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoracetamid (BSTFA) war am effizientesten für die Derivatisierung von Sacchariden und Monocarbonsäuren mit niedrigem Molekulargewicht. Allerdings war die Anwesenheit von Pyridin für die Derivatisierung von Sacchariden und Polyalkoholen mit BSTFA notwendig, während niedermolekulare Säuren ohne Pyridin quantifiziert werden mussten. Vierzehn repräsentative Proben biologisch produzierter Bernsteinsäure, die sich in Produktionsstadium und Anbaumethode unterschieden, wurden charakterisiert. Das Screening der Proben aus dem ersten Prozess (1. Synthesestadium) zeigte, dass Monocarbonsäuren am häufigsten vorkamen, was auf das Vorkommen von Sacchariden hindeutete. Daher haben wir eine Methode entwickelt, die die Quantifizierung von Carbonsäuren und Sacchariden mit Nachweisgrenzen zwischen 0,02 und 0,3 ng ermöglicht. In den bakteriellen Proben des ersten Prozesses sowie auch in petrochemischen Proben wurden Ameisen-, Essig-, Milch-, Oxal-, Benzoe-, Zitronen- und Äpfelsäure sowie Glycerin, Butandiol und Glucose in einem Bereich von 0,02 bis 1160 μg/g gefunden. In den endgültig verarbeiteten Proben wurden Ameisensäure, Essigsäure und Glukose in Konzentrationen von weniger als 0,001 % gefunden, was die Wirksamkeit des Verfahrens sowie die Anwendbarkeit der Methode als Qualitätskontrolle des Prozesses belegt.