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EnglishRÉSUMÉ
La chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) est une méthode d’analyse d’une très grande sélectivité, avec des temps d'analyse devenus maintenant très courts. Son domaine d’application est très étendu, uniquement borné par la volatilité des échantillons et non par des contraintes instrumentales, les équipements sont aujourd’hui plus compacts et moins onéreux. Son informatisation a facilité sa mise en œuvre et le pilotage simultané de plusieurs appareils. Cet article traite tout d’abord des réglages et des modifications à effectuer aux laboratoires sur les différentes interfaces GC-MS. Sont décrites ensuite les deux principaux modes d'utilisation des GC-MS : l'analyse quantitative et l'analyse qualitative.
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Patrick ARPINO : Directeur de recherche au CNRS - Laboratoire d'électrochimie et de chimie analytique (LECA) - École nationale supérieure de chimie de Paris (ENSCP) - Ancien président de la division de chimie analytique de la Société française de chimie (SFC)
INTRODUCTION
Le couplage de la chromatographie en phase gazeuse à la spectrométrie de masse (GC-MS) est la première association réussie d'une méthode chromatographique à la spectrométrie de masse. Mis au point dès la fin des années 1950, il est régulièrement commercialisé depuis 1966. Ce couplage est totalement maîtrisé depuis 1980 et l'explosion des « petits systèmes » (« benchtop instruments ») en 1990 témoigne de l'universalité et de la sensibilité du spectromètre de masse en tant que détecteur chromatographique. On trouve ces instruments dans la plupart des laboratoires d'analyse organique, car ils sont devenus plus compacts et moins onéreux. Étant totalement sous contrôle informatique, le couplage GC-MS est simple à mettre en œuvre, et plusieurs appareils peuvent fonctionner simultanément sous la surveillance d'un seul responsable.
Le domaine d'application des GC-MS se confond avec celui de la GC et tous les progrès récents de la GC ont été transposés à la GC-MS, notamment en termes de rapidité d'analyse, grâce aux récents analyseurs de masses à temps de vol (TOF/MS, « time of flight mass spectrometer »). Ce domaine est uniquement borné par la volatilité des échantillons, et non par des contraintes instrumentales, mais il est suffisamment étendu pour le qualifier d'universel. Cette universalité s'accompagne d'une très grande sélectivité lorsqu'il s'agit de rechercher une molécule particulière dans un mélange complexe.
En analyse qualitative, la GC-MS produit en routine des spectres reproductibles, identifiables à ceux d'une bibliothèque, pour des quantités injectées de l'ordre de 10–10 g. En analyse quantitative, des dosages exacts et précis sont obtenus avec une très grande dynamique de réponse, et des limites inférieures de détection parmi les plus basses de toutes les techniques d'analyse chimique, à condition de connaître et de disposer au préalable des molécules à quantifier, afin d'établir un étalonnage.
Cet article, qui ne prétend pas être exhaustif, traite essentiellement des parties de l'interface GC-MS accessibles aux utilisateurs et qui peuvent nécessiter d'être réglées ou modifiées au laboratoire, notamment selon la colonne GC utilisée. Il décrit également les principes des deux principaux modes d'utilisation des GC-MS : l'analyse quantitative et l'analyse qualitative.
Le couplage GC-MS est traité dans tous les ouvrages généraux de spectrométrie de masse [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]. Quelques livres lui sont consacrés exclusivement [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]. Si le nombre d'articles sur des applications de la GC-MS progresse moins vite que celui relatif aux couplages LC-MS, il demeure trop important pour pouvoir en dresser une revue exhaustive.
Le couplage GC-MS est obtenu avec des sous-ensembles disposés selon la figure 1 de l'article précédent [P 1 490], la source du MS étant sous vide. Le problème du couplage GC-MS se pose différemment selon le type de la colonne utilisée et la capacité de pompage du spectromètre de masse.
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8. Conclusion
Le couplage GC-MS associé à de larges bibliothèques de spectres en ionisation électronique constitue toujours une méthode fiable et performante pour l'analyse des substances vaporisables, même à hautes températures. Une méthode établie ne signifie pas qu'elle est figée et des innovations technologiques continuent d'être régulièrement décrites.
Dans l'article suivant de cette série [P 1 492], la description du couplage avec la chromatographie liquide (LC-MS) montrera des équipements de spectrométrie de masse plus complexes – qui excluent la GC-MS – et des méthodes d'ionisation très différentes, même si elles sont performantes pour l'analyse structurale, l'étude de la composition de mélanges complexes et la réalisation de dosages difficiles.
Le domaine d'application de la LC-MS est bien plus vaste que celui de la GC-MS et englobe la plupart des sciences du vivant. GC-MS et LC-MS diffèrent donc au point que l'on pourrait parler de « cultures méthodologiques » différentes, or chacune a ses spécificités, ses avantages et ses limites, par exemple l'absence de bibliothèques interrogeables en LC-MS. Il convient ainsi de savoir utiliser l'une ou l'autre en fonction de ses qualités intrinsèques. C'est au responsable du laboratoire qu'incombe ce choix essentiel, et il devra donc maîtriser ces « deux cultures ».
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - TRALDI (P.), MAGNO (F.), LAVAGNINI (I.), SERAGLIA (R.) - Quantitative applications of mass spectrometry. - Wiley (2006).
-
(2) - GROSS (J.H.) - Mass Spectrometry : a textbook. - Springer (2004).
-
(3) - DOWNARD (K.) - Mass spectrometry : a foundation course. - Royal Society of Chemistry (2004).
-
(4) - HERBERT (C.G.), JOHNSTONE (R.A.W.) - Mass spectrometry basics. - CRC Press (2003).
-
(5) - SPARKMAN (O.D.) - Mass Spec Desk Reference. - Global view publishing (2000).
-
(6) - HOFFMANN (E.D.), STROOBANT (V.) - Spectrométrie de masse : principes et applications - . 3e édition, Dunod (2005).
-
(7)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
(liste non exhaustive)
AMDIS32 (Automated Mass Spectral Deconvolution & Identification System)
http://chemdata.nist.gov/mass-spc/amdis/
CODA (Component Detection Algorithm)
COMSPARI (Comparison of Spectral and Retention Information)
http://www.biomechanic.org/comspari/
LIMS (Laboratory Information and Management System)
MS Fragmenter
http://www.acdlabs.com/products/spec_lab/exp_spectra/ms_fragmenter/
MS Manager
https://www.acdlabs.com/products/adh/ms/index.php
Mxlator (téléchargement libre)
http://www.chem.agilent.com/cag/servsup/usersoft/files/GCTS.htm
HAUT DE PAGE2 Bases de données, bibliothèques
NIST05 (NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library)
Wiley Registry...
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