Gas Chromatography - Ion Mobility Spectrometry (GC-IMS)
GC-IMS เป็นเทคนิคหนึ่งที่ใช้ในการแยกและวิเคราะห์สารผสมที่อยู่ในรูปของไอระเหย ซึ่งมีความสามารถในการวิเคราะห์สารอินทรีย์ระเหยง่ายที่มีปริมาณน้อยๆ ได้เป็นอย่างดี สำหรับขั้นตอนการทำงานจะเริ่มจากตัวอย่างถูกให้ความร้อนจนกลุ่มสารที่เราสนใจระเหยกลายเป็นไอซึ่งเป็นการเตรียมตัวอย่างชนิดเฮดสเปซ (Headspace) ดังแสดงในรูปที่ 1 จากนั้นไอระเหยของสารที่เราสนใจจะวิเคราะห์จะถูกฉีดเข้าส่วนฉีดสาร (Injector) แล้วถูกแก๊สพา (Carrier gas) นำเข้าสู่คอลัมน์ (Column) เพื่อให้กลุ่มสารที่เราสนใจแยกออกจากกัน และตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่เหมาะสมกับกลุ่มสารตัวอย่างนั้นๆ
ซึ่งโดยปรกติหากเราต้องการให้กลุ่มสารที่เราสนใจแยกจากกันได้ดีเพื่อให้การตรวจวัดทำได้ถูกต้อง เราจำเป็นจะต้องเพิ่มความยาวของคอลัมน์ให้มากขึ้น และด้วยความยาวของคอลัมน์ที่เพิ่มขึ้นนั้นจะทำให้เวลาที่ใช้ในการวิเคราะห์เพิ่มมากขึ้นตามไปด้วย ดังแสดงในรูปที่ 2 และในบางครั้งคอลัมน์ก็ไม่สามารถแยกสารบางกลุ่มออกจากกันได้จึงทำให้บางครั้งการวิเคราะห์เกิดความผิดพลาดได้
ที่มา: https://www.sisweb.com/gc/sge/columns.htm#4
รูปที่ 2 โครมาโทแกรมเปรียบเทียบระหว่างคอลัมน์ความยาวต่างๆ
การแก้ไขความผิดพลาดที่อาจจะเกิดขึ้นในการแยกสารผสมด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟีนั้น สามารถทำได้โดยการใช้ตัวตรวจวัดที่มีความจำเพาะเจาะจงต่อสารนั้นๆ หรือ การใช้ตัวตรวจวัดชนิด Ion Mobility Spectrometry (IMS) ซึ่งเป็นตัวตรวจวัดที่นอกเหนือจากตรวจวัดแล้วยังสามารถแยกไอออนของกลุ่มสารออกจากกันได้ด้วย โดยขึ้นตอนการทำงานของตัวตรวจวัดชนิดนี้เริ่มจากเมื่อกลุ่มสารที่สนใจถูกแยกที่คอลัมน์แล้วถูกชะออกมาสู่ IMS จะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออน (Ionization) จากนั้นไอออนจะถูกส่งเข้าสู่ IMS Drift Tube ซึ่งภายในประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและแก๊สเฉื่อยทำหน้าที่ในการแยกไอออนตามความสามารถในการเคลื่อนที่ และตรวจวัดด้วย Faraday plate ดังแสดงในรูปที่ 3-4
รูปที่ 3 การแตกตัวเป็นไอออน (Ionization)
รูปที่ 4 การเคลื่อนที่ของไอออนและการตรวจวัดสัญญาณ
เมื่อทำเทคนิค Gas Chromatography ร่วมกับเทคนิค Ion Mobility Spectrometry ทำให้ผลการวิเคราะห์ออกมาในรูปแบบของโครมาโทแกรมสามมิติ โดยไอระเหยของกลุ่มสารที่สนใจจะถูกแยก 2 ครั้ง ครั้งแรกเกิดการแยกที่คอลัมน์ของระบบ GC และถูกแยกอีกครั้งที่ระบบ IMS ดังแสดงในรูปที่ 5 ทำให้การวิเคราะห์สารผสมด้วยเทคนิคสามารถแยกสารผสมเพื่อทำการวิเคราะห์ได้อย่างถูกต้องมากขึ้นนั้นเอง และด้วยความสามารถในการแยกสารผสมทั้งสองขั้นตอนทำให้ระยะเวลาที่ใช้ในการวิเคราะห์สั้นกว่าปรกติ เทคนิค GC-IMS จึงเป็นเทคนิคที่มีความไวในการวิเคราะห์และถูกพัฒนาต่อยอดไปใช้ในการวิเคราะห์ด้านต่างๆ เช่น การวิเคราะห์สารอินทรีย์ระเหยง่ายในตัวอย่างอาหาร การวิเคราะห์สารให้กลิ่นในอาหาร พืช ผัก ผลไม้ หรือสารให้กลิ่นในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปต่างๆ เป็นต้น
รูปที่ 5 ผลการวิเคราะห์ GC-IMS
สำหรับผลการวิเคราะห์ที่ได้ด้วยเทคนิค GC-IMS นอกเหนือจะทราบแล้วว่าในตัวอย่างมีจำนวนสารผสมอยู่กี่ชนิดและปริมาณเท่าไรแล้ว ยังสามารถเก็บผลที่นี้มาเปรียบเทียบคุณภาพของสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ได้อีกด้วย ยกตัวอย่างเช่น เมล็ดกาแฟ ในเมล็ดกาแฟคั่วบดมีหลากหลายยี่ห้อ หลากหลายที่มา ซึ่งแน่นอนว่าราคาก็แตกต่างกันด้วย หากอยากทราบว่าในเมล็ดกาแฟแต่ละยี่ห้อมีสารผสมที่เมื่อชงมาแล้วให้กลิ่นหอมชวนลิ้มรสต่างกันหรือไม่ ติดตามบทความตามลิงค์นี้ได้เลยนะคะ
ข้อมูลผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมคลิกที่ลิงค์ด้านล่างได้เลยค่ะ
https://www.scispec.co.th/GCIMS.html