Chromatograficzne oznaczanie lotnych związków siarki w

Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle (2008)
BEATA WZOREK, PAWEŁ MOCHALSKI, MONIKA SKOWRON
IRENEUSZ ŚLIWKA, JAN LASA
Polska Akademia Nauk, Instytut Fizyki Jądrowej, ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków
e-mail: [email protected]
CHROMATOGRAFICZNE OZNACZANIE LOTNYCH
ZWIĄZKÓW SIARKI W WYDYCHANYM POWIETRZU
Z ZASTOSOWANIEM SORBENTÓW WĘGLOWYCH
Ludzki oddech jest mieszaniną gazów, takich jak: azot, tlen, ditlenek węgla, para
wodna i śladowych ilości różnych lotnych związków organicznych. Część z nich jest
wytwarzana podczas procesów metabolicznych zachodzących w organizmie. Pomiar
ich stężenia może być pomocny w diagnozowaniu niektórych schorzeń. Ważnymi
związkami wykrywanymi w wydychanym powietrzu są lotne związki siarkowe.
Wzrost ich stężenia w wydychanym powietrzu pojawia się w chorobach przyzębia,
przy uszkodzeniach wątroby, przy odrzucaniu przeszczepów. Niskie stężenia i wysoka reaktywność związków siarkowych wymaga zastosowania odpowiednich metod
przygotowania, przechowywania i zatężania próbek. W artykule przedstawiono zastosowanie techniki termicznej desorpcji do wzbogacania próbek. Do adsorpcji
związków siarkowych wybrano węglowe sita molekularne (Uni(Sphero)Carb).
Otrzymane wyniki wskazują, że zastosowanie termicznej desorpcji i odpowiednich
sorbentów pozwala na oznaczanie związków siarkowych w wydychanym powietrzu
na poziomach ppb, ppt nawet u osób zdrowych.
SŁOWA KLUCZOWE: lotne związki siarki, molekularne sita węglowe, termiczna
desorpcja
WSTĘP
Ocena zdrowia pacjenta na podstawie zapachu jego oddechu znana jest od czasów starożytnych. Zapach acetonu w oddechu łączony był z cukrzycą, a nieprzyjemny zapach związków siarkowych łączono z chorobami przyzębia oraz uszkodzeniami wątroby [1-3]. Pierwsze analizy instrumentalne ludzkiego oddechu
z zastosowaniem chromatografu gazowego rozpoczęły się w latach 70. W latach
90. nastąpił szybki rozwój nowych technik analitycznych, co pozwoliło na dalszy
rozwój badań nad analizą oddechu. Wydychane powietrze jest mieszaniną wielu
składników. Oprócz azotu, tlenu, ditlenku węgla, pary wodnej zawiera inne lotne
substancje. Do tej pory w oddechu ludzkim zidentyfikowano ponad 3000 związków. Część z nich jest wytwarzana podczas procesów metabolicznych zachodzących w organizmie (tzw. związki endogeniczne). Pozostałe związki stanowią zanieczyszczenia wprowadzane do organizmu wraz z wdychanym powietrzem [1-3].
Chromatograficzne oznaczanie lotnych związków siarki w wydychanym powietrzu …
329
Uszkodzenie funkcji pewnych organów, powodujące zaburzenia w procesach
metabolicznych, może przejawiać się wzrostem stężenia związków endogenicznych w wydychanym powietrzu [1-3]. Możliwość oszacowania ich stężenia w oddechu i umiejętność powiązania ich podwyższonego poziomu z określonym metabolizmem może być pomocna w diagnozowaniu wielu schorzeń.
Ważną grupą związków w diagnostyce medycznej są lotne związki siarkowe:
siarkowodór (H2S), siarczek karbonylku (COS), merkaptan metylowy (CH3SH),
merkaptan etylowy (C2H5SH), siarczek dimetylu ((CH3)2S), disiarczek węgla
(CS2). Związki te są odpowiedzialne za charakterystyczny nieprzyjemny zapach
oddechu. Pojawiają się w wyniku niepełnego metabolizmu metioniny i cysteiny
w procesie transaminacji [1, 2].
„Nieświeży” oddech pojawia się u osób z chorobami przyzębia i związany jest z
rozkładem białek przez bakterie gnilne obecne w ślinie (np. Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum) [4-6]. Podwyższony poziom stężenia merkaptanu etylowego i siarczku dimetylu wykryto w stanach zapalnych wątroby [1, 2].
Przy odrzucaniu przeszczepów płuc zaobserwowano w wydychanym powietrzu
wzrost stężenia COS, CS2 [1, 2, 6].
Stężenie związków siarkowych w wydychanym powietrzu u zdrowego człowieka jest bardzo niskie (np. 7,68,2 ppb dla (CH3)2S, 110,7 ppb dla CH3SH) [79]. Ze względu na niskie stężenia, lotność i reaktywność związków siarkowych konieczne jest użycie odpowiednich metod przygotowania, przechowywania i zatężania próbek [2, 10].
Jedną z technik stosowanych do zatężania próbek jest desorpcja termiczna.
Technikę tę stosuje się najczęściej w przypadku analizy próbek gazowych o bardzo
małych stężeniach analitów (ppb, ppt). Wykorzystanie odpowiedniego selektywnego sorbentu eliminuje trudności związane z matrycą. Analiza termiczna z powodzeniem jest stosowna do monitorowania środowiska. Znalazła również zastosowanie w analizie składu oddechu osób na stanowiskach pracy, przebywających
w atmosferze substancji szkodliwych (np. rozpuszczalników).
Próbki pobierane są poprzez ekspozycję rurek wypełnionych sorbentem na drodze dyfuzji lub przez przepuszczanie próbki przez złoże z określoną stałą prędkością (10 do 200 ml/min) [11, 12].
W zależności od rodzaju analizowanych związków konieczne jest zastosowanie
odpowiednich sorbentów. Najczęściej stosuje się sorbenty syntetyczne: porowate
polimery (Tenax, Chromosorb 106, Amberlite XAD-4, Porapak Q), Carboxen, zeolitowe sita molekularne oraz węglowe sita molekularne: Carbosieve S-III,
Carboxen 1000, Carboxen 1003, Spherocarb, Anasorb CMS [12, 13]. Dla adsorpcji
związków siarkowych zalecane są węglowe sita molekularne typu
Uni(Sphero)Carb [13].
Analiza z wykorzystaniem sorbentów prowadzona jest z użyciem termicznego
desorbera (Unity, Markes International Limited) połączonego z chromatografem
gazowym (Agilent Technologies 6890N GC). Chromatograf wyposażony jest
w odpowiednie detektory: spektrometr masowy (5975 MSD) oraz detektor płomieniowo-fotometryczny (flame photometric detektor-FPD).
330
B. Wzorek, P. Mochalski, M. Skowron, I. Śliwka, J. Lasa
Zastosowanie termicznej desorpcji umożliwia wykonanie pomiaru stężenia lotnych związków siarki również u osób zdrowych. W prezentowanej pracy zaproponowano metodykę pobierania próbek standardu oraz oddechu.
1. APARATURA POMIAROWA I METODYKA BADAŃ
1.1. Chromatograf gazowy
Analizy prowadzone były za pomocą chromatografu gazowego (Agilent 6890N
GC) wyposażonego w spektrometr masowy (5975 MSD) i detektor płomieniowo-fotometryczny (FPD). Na rysunku 1 przedstawiono schemat układu pomiarowego.
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego: termiczny desorber (TD) połączony linią transferową z chromatografem gazowym (GC) wyposażonym w detektory MS i FPD
Detektor masowy (MS) pracował w trybie mieszanym SIM/SCAN. Tryb SCAN
stosowano w celu identyfikacji analizowanych związków, tryb SIM do analizy ilościowej. W trybie SIM skanowanie prowadzono w zakresie mas 29100 u. W trybie SIM odpowiednio wybrane jony przedstawiono w tabeli 1 (wartości m/z 62 dla
COS i 78 dla CS2 wynikają z występowania stabilnego izotopu siarki 34S (4,21%)).
TABELA 1. Charakterystyczne jony (m/z) wybrane do oznaczania badanych związków w
trybie SIM-MS
Analizowany związek
nazwa
formuła chemiczna
m/z
siarkowodór
H2S
33, 34
siarczek karbonylu
COS
60, 62
merkaptan metylowy
CH3SH
45, 47, 48
merkaptan etylowy
C2H5SH
29, 47, 62
siarczek dimetylu
(CH3)2S
47, 61, 62
disiarczek węgla
CS2
44, 76, 78
Temperatura pracy detektora FPD wynosiła 240°C, przepływ H2 50 ml/min,
powietrza 60 ml/min. Anality były rozdzielane na kolumnie kapilarnej DB-1 (60 m
x 0,32 mm, pokrytej fazą dimetylopolisiloksanu o grubości 5 µm). Kolumna pracowała w trybie stałociśnieniowym.
Chromatograficzne oznaczanie lotnych związków siarki w wydychanym powietrzu …
331
Temperatura początkowa pieca chromatograficznego wynosiła 60°C i była
utrzymywana przez 6 min, po czym następował narost temperatury do 230°C
z szybkością 15°C/min, następnie przez 5 min w izotermie w temperaturze 230°C.
1.2. Stosowane standardy
Do kalibracji układu pomiarowego zastosowano dwa standardy gazowe wybranych związków siarkowych przygotowane przez firmę Linde Gas. Pierwszy standard zawierał: H2S, COS, CS2, drugi: CH3SH, C2H5SH i (CH3)2S. Standardy zostały sporządzone w He (6,0). Deklarowane stężenie poszczególnych związków
wynosiło około 10 ppm. Stężenia rzeczywiste standardów podano w tabeli 2.
TABELA 2. Rzeczywiste wartości stężeń związków siarkowych w stosowanych standardach
Standard
I
II
Analizowany związek
Stężenie
nazwa
formuła chemiczna
ppm
merkaptan metylowy
CH3SH
10,0 ±5%
merkaptan etylowy
C2H5SH
10,7 ±5%
siarczek dimetylu
(CH3)2S
10,7±5%
siarkowodór
H2S
12,5±5%
siarczek karbonylu
COS
10,2±5%
disiarczek węgla
CS2
12,5±5%
1.3. Przygotowanie próbek
Próbki standardu przygotowywano w workach tedlarowych (poliwinylofluoryd). Worek napełniano azotem (N2 5,5) w ilości 500 cm3 za pomocą gazoszczelnej
strzykawki, a następnie wprowadzano do niego odpowiednią ilość standardu tak,
aby stężenie analizowanych związków wynosiło około 50 ppb.
Adsorpcję próbek prowadzono na rurkach adsorpcyjnych przez wymuszony
przepływ określonej objętości próbki ze stałą szybkością 40 cm3/1 min. Za pomocą
strzykawki zasysano określone objętości próbek: 25, 50, 100, 150 ml.
1.4. Desorpcja termiczna
Termiczny desorber (Unity, Markes International Limited) pracuje w układzie
z chromatografem gazowym (Agilent Technologies 6890N GC) i połączony jest
z nim poprzez linię transferową (rys. 1).
Na rysunku 2 przedstawiono schemat dwuetapowej procedury termicznej desorpcji. Próbki gazowe adsorbowane są na węglowych sitach molekularnych
Uni(Sphero)Carb o granulacji 60/80 mesh, umieszczonych w specjalnych rurkach
stalowych, o średnicy 0,6 cm i długości 8,9 cm. Adsorbent jest podtrzymywany
w rurce za pomocą metalowej siateczki. Rysunek 2a przedstawia widok stalowych
rurek sorpcyjnych z zaślepkami.
332
B. Wzorek, P. Mochalski, M. Skowron, I. Śliwka, J. Lasa
Rys
Rys. 2. Schemat dwuetapowej procedury adsorpcja-desorpcja dla desorbera typu Markes:
a) rurki stalowe do adsorpcji z zaślepkami, b) rurka kwarcowa (cold trap) (opis w
tekście)
Molekularne sita węglowe UniCarb należą do mocnych sorbentów, są obojętne,
niehydrofobowe. Zaleca się, aby przed pierwszym użyciem były wielostopniowo
kondycjonowanie: 1 h w 100°C, 1 h w 200°C, 1 h w 300°C, 0,5 h w 350°C. Podczas kondycjonowania przez rurkę powinien przepływać obojętny gaz z szybkością
około 5060 ml/min. Maksymalna temperatura wygrzewania dla sorbentu UniCarb
wynosi 350°C. Przed rozpoczęciem wygrzewania konieczne jest usunięcie O2 i pary wodnej przez przedmuchanie złoża obojętnym gazem. Po kondycjonowaniu rurka jest zamykana za pomocą zaślepek do momentu adsorpcji próbki.
Układ do termicznej desorpcji wyposażony jest w drugą rurkę - kwarcową, zawierającą węglowe sita molekularne w ilości kilku gramów. Jest to tzw. mikropułapka (ang. cold trap), którą stanowi rurka kwarcowa o długości około 12 cm,
o średnicy zewnętrznej 2,9 mm i wewnętrznej na wlocie 1 mm, a na wylocie 2 mm
(rys. 2b). Rurka wypełniona jest sorbentem, zabezpieczonym 13 cm waty szklanej
lub kwarcowej. Około 3 cm zajmuje sorbent.
Zadaniem mikropułapki jest ponowne zaadsorbowanie próbki i zmniejszenie jej
objętości, co pozwala na bezpośrednią desorpcję analitów na kolumnę kapilarną.
Mikropułapka chłodzona jest za pomocą ogniwa Peltiera, które umożliwia
szybkie chłodzenie i ogrzewanie kwarcowej rurki w zakresie temperatur od –10 do
325°C. Zastosowanie ogniwa Peltiera pozwala na uzyskanie właściwych warunków adsorpcji (niska temperatura) i szybkiej desorpcji (wysoka temperatura)
w celu uzyskania punktowego dozowania próbki z linii transferowej na kolumnę
kapilarną.
Mikropułapka również jest poddawana kondycjonowaniu. Proces ten prowadzi
się z wolnym narostem temperatury (8°C/s) od 30°C stopni do 325°C i dodatkowe
wygrzewanie w temperaturze 325° przez 20 minut. Podczas kondycjonowania mikropułapki temperatura linii transferowej wynosi 140°C. Przepływ gazu obojętnego przez mikropułapkę powinien wynosić około 10 ml/min.
1.5. Procedura pomiarowa
Chromatograficzne oznaczanie lotnych związków siarki w wydychanym powietrzu …
333
Rurka z zaadsorbowaną próbką umieszczona jest w piecu grzejnym o temperaturze 25°C. Przed rozpoczęciem procesu desorpcji jest przedmuchiwana obojętnym
gazem, w tym przypadku helem. Celem tego wstępnego przedmuchiwania jest
usunięcie niezadsorbowanych zanieczyszczeń, pary wodnej i tlenu. Jest to bardzo
ważny etap, który zabezpiecza złoże przed utlenianiem. Czas przedmuchiwania
ustalono na 1 minutę. Następnie rurka z sorbentem jest wygrzewana w temperaturze 325°C przez 10 minut w celu usunięcia analitów (tzw. pierwsza desorpcja).
Podczas pierwszej desorpcji anality przechodzą przez mikropułapkę (cold trap),
utrzymywaną w temperaturze –10°C w celu zwiększenia wydajności adsorpcji. Następnie mikropułapka jest ogrzewana z szybkim narostem temperatury do 280°C i
w tej temperaturze pozostaje przez 5 min. Desorbowane anality wędrują przez linię
transferową do kolumny kapilarnej chromatografu. Temperatura linii transferowej
w przypadku analizowania lotnych związków siarki nie powinna przekraczać
100°C.
Po każdej desorpcji rurka z sorbentem jest kondycjonowana przez 10 min
w 350°C w celu przygotowania do następnego pobrania próbki.
2. DYSKUSJA WYNIKÓW
Na rysunku 3 przedstawiono chromatogramy zarejestrowane dla standardu
związków siarkowych o stężeniu 50 ppb w N2 (5,5), dla zaadsorbowanej próbki
o objętości 100 ml. Na chromatogramie widoczne są piki COS, CH3SH, C2H5SH,
(CH3)2S (CH3)2S, CS2.
Dla wybranego zakresu stężeń nie udało się zarejestrować piku H2S. Adsorpcję
próbek gazowych prowadzono temperaturze 22°C. Siarkowodór, jako bardzo lotny
związek, wymaga specjalnych warunków analizy - obniżenia temperatury adsorpcji. Obniżenie temperatury adsorpcji do 4°C nie poprawiło warunków adsorpcji
H2S. Większe obniżenie temperatury nie było na razie wykonane z braku technicznych możliwości. W przyszłości przewiduje się zastosowanie chłodzenia rurek
adsorpcyjnych do około –20°C za pomocą chłodziarki immersyjnej CC-100 II
(Neslab).
Dla analizowanych związków wyznaczono poziomy wykrywalności dla detektora MS pracującego w trybie kontroli wybranych jonów (SIM) oraz dla detektora
płomieniowo-fotometrycznego (FPD). Wyniki zestawiono w tabeli 3. Z porównania uzyskanych wartości wynika, że zastosowanie trybu SIM pozwala na około 20-krotną poprawę poziomu wykrywalności w stosunku do wartości uzyskanych dla
detektora FPD.
334
B. Wzorek, P. Mochalski, M. Skowron, I. Śliwka, J. Lasa
Rys. 3. Chromatogramy zarejestrowane dla standardu związków siarkowych o stężeniu 50
ppb w N2 (5,5): a) dla MS w trybie SIM, b) dla FPD
TABELA 3. Poziomy detekcji dla poszczególnych związków
Analizowany związek
Czas retencji
Poziom detekcji LOD
ppb
nazwa
formuła
chemiczna
min
SIM-MS
FPD
siarczek karbonylu
COS
5,7
0,50
15,8
merkaptan metylowy
CH3SH
7,9
0,70
17,5
merkaptan etylowy
C2H5SH
10,5
0,10
9,8
siarczek dimetylu
(CH3)2S
11,1
0,06
3,0
disiarczek węgla
CS2
12,0
0,05
1,5
W przypadku analizy rzeczywistych próbek oddechu, ze względu na matrycę,
identyfikacja poszczególnych związków może być utrudniona. Zaletą detektora
FPD jest jego selektywność w stosunku do związków siarkowych. Ponadto detektor płomieniowo-fotometryczny jest tańszy w eksploatacji, dlatego w warunkach
klinicznych będzie stosowany chromatograf wyposażony w detektor FPD.
W celu zwiększenia wiarygodności i poprawności analizy wdychanego powietrza konieczne jest opracowanie procedury właściwego pobierania próbek oddechu.
Dla celów diagnostycznych istotne jest tylko powietrze pęcherzykowe, które bierze
udział w wymianie gazowej. Pozostała część wydechu zalega jamę nosową, gardło,
krtań, tchawicę i oskrzela. Jest to tzw. powietrze z przestrzeni martwej i stanowi
Chromatograficzne oznaczanie lotnych związków siarki w wydychanym powietrzu …
335
około 30% wydychanego powietrza. Powietrze pęcherzykowe charakteryzuje się
maksymalnym stężeniem CO2 i zawiera około trzykrotnie więcej związków endogenicznych niż w mieszanina wydychanego powietrza [1, 2]. Dlatego w celu pobrania właściwej porcji powietrza konieczne jest zastosowanie kapnografu, urządzenia umożliwiającego pomiar stężenia CO2. W pracy stosowano kapnograf
Novametrix Medical Systems Inc. Na rysunku 4 przedstawiono obraz zarejestrowany za pomocą kapnografu podczas pobierania próbki oddechu i zaznaczono poszczególne fazy oddechu. Faza III, zaznaczona na rysunku 4, obejmuje powietrze
pęcherzykowe. Próbki oddechu pobierano do worków tedlarowych (poliwinylofluoryd - PVF).
Rys. 4. Fragment zarejestrowanego kapnogramu, na wykresie zaznaczono poszczególne
fazy oddechu (opis w tekście)
Na rysunku 5 przedstawiono chromatogram oddechu osoby zdrowej. Zestawiono w nim chromatogramy MS (wykonane w trybie SCAN (rys. 5a), w trybie SIM
(rys. 5b) oraz FPD (rys. 5c). W wydychanym powietrzu stwierdzono obecność
DMS oraz niewielkie ilości COS. Na podstawie kalibracji stwierdzono, że w badanym oddechu znajduje się około 3 ppb COS i 10 ppb (CH3)2S. Porównanie z tłem
pomieszczenia, w którym przebywała osoba poddana badaniu, wskazuje, że obydwa związki są pochodzenia endogenicznego.
336
B. Wzorek, P. Mochalski, M. Skowron, I. Śliwka, J. Lasa
Rys. 5. Chromatogramy zarejestrowane dla próbki oddechu osoby zdrowej: a) dla MS
w trybie SCAN, b) dla MS w trybie, SIM c) dla FPD
WNIOSKI
Ciągły rozwój metod chromatograficznych, zastosowanie spektroskopii mas
i nowoczesnych metod zatężania próbek poprawia poziom wykrywalności badanych związków. W ostatniej dekadzie nastąpił szybki rozwój badań nad opracowaniem metod analizy składu ludzkiego oddechu, ponieważ mogą być wykorzystane
we wczesnym diagnozowaniu wielu schorzeń. Dodatkową zaletą analizy ludzkiego
Chromatograficzne oznaczanie lotnych związków siarki w wydychanym powietrzu …
337
oddechu jest nieinwazyjność metody, która jest całkowicie bezpieczna dla pacjenta
i personelu.
Podstawowymi kłopotami związanymi z analizą składu oddechu są niskie stężenia oznaczanych związków, konieczność przygotowania odpowiednich standardów w celu kalibracji aparatury oraz utrzymanie ich stabilności na niskim poziomie. Utrudnieniem analizy składu wydychanego powietrza jest również złożoność
matrycy wydychanego powietrza, duża zawartość pary wodnej i adsorpcja badanych związków na elementach aparatury. Dlatego poszczególne elementy aparatury muszą być wykonane z odpowiednich inertnych materiałów. Z uwagi na niskie
stężenie analitów bardzo ważnym etapem analizy jest pobieranie, przechowywanie
i przygotowanie próbki do analizy.
Z przeprowadzonych badań wynika, że zastosowanie termicznej desorpcji
w analizie związków siarkowych pozwala na określenie stężenia lotnych związków
siarki również u osób zdrowych. Zastosowanie spektrometru masowego (MS)
i praca w trybie SIM pozwala na podniesienie poziomu wykrywalności w stosunku
do selektywnego detektora FPD, nawet 20-krotnie.
Dla uzyskania powtarzalnych wyników duże znaczenie ma zastosowanie kapnografu, pozwalające na pobranie odpowiedniej porcji oddechu o maksymalnym
stężeniu związków endogennych. Technika pobierania próbek wymaga dopracowania w celu poprawy poziomu wykrywalności i uniknięcia strat H2S.
Opracowywanie analitycznej metody analizowania ludzkiego oddechu pozwoli
na wczesne i szybkie diagnozowanie schorzeń wątroby, a także monitorowanie pacjentów po transplantacji płuc.
Badania finansowane z Grantu Europejskiego BAMOD No 019031 oraz przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach grantów: 4T12B00428
i 3T09D03829, NN305052834.
LITERATURA
[1] Amann A., Smith D., Breath Analysis for Clinical Diagnosis and Therapeutic Monitoring,
World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore, 2005.
[2] Miekisch W., Schubert J.K., Noeldge-Schomburg G.F.E., Diagnostic potential of breath
analysis-focus on volatile organic compounds, Clin. Chim. Acta 2004, 347, 25-39.
[3] Miekisch W., Schubert J.K., From highly sophisticated analytical techniques to life-saving
diagnostics: Technical developments in breath analysis, Trends in Analytical Chemistry 2006,
25, 7, 665-673.
[4] Nakano Y., Yoshimura M., Koga T., Correlation between oral malodor and periodontal bacteria,
Microbes and Infection 2002, 4, 679-683.
[5] Van den Velde S., Quirynen M., Van Hee P., Van Steenberghe D., Halitosis associated volatiles
in breath of healthy subjects, J. Chromatogr. B 2007, 853, 54-61.
[6] Studer S.M., Orens J.B., Rosas I., Krishnan J.A., Cope K.A., Yang S., Conte J.V., Becker P.B.,
Risby T.H., Patterns and significance of exhaled-breath biomarkers in lung transplant recipients
with acute allograft rejection, J. Heart Lung Transplant. 2001, 20, 11, 1158-1166.
338
B. Wzorek, P. Mochalski, M. Skowron, I. Śliwka, J. Lasa
[7] Tangerman A., Meuwese-Arends M.T., Van Tongeren J.H.M., A new sensitive assay for
measuring volatile sulphur compounds in human breath by Tenax trapping and gas
chromatography and its application in liver cirrhosis, Clin. Chim. Acta 1983, 130, 103-110.
[8] Kaji H., Hisamura M., Saito N., Murao M., Evaluation of volatile sulphur compounds in the
expired alveolar gas in patients with liver cirrhosis, Clin. Chim. Acta 1978, 85, 279-284.
[9] Tonzetich J., Preti G., Huggins G. R., Changes in concentration of volatile sulphur compounds
of mouth air during the menstrual cycle, J. Int. Med. Res. 1978, 6, 245-254.
[10] Wardencki W., Problems with the determination of environmental sulphur compounds by gas
chromatography, J. Chromatogr. A 1998, 793, 1-19.
[11] Tangerman A., Determination of volatile sulphur compounds in air at the parts per trillion level
by Tenax trapping and gas chromatography, J. Chromatogr. 1986, 366, 205-216.
[12] Harper M., Sorbent trapping of volatile organic compounds from air, J. Chromatogr. A 2000,
885,129-151.
[13] http://www.markes.com, Thermal Desorption Technical Support, Markes International Ltd.,
TDTS07, 3, 3-11.
CHROMATOGRAPHIC DETERMINATION OF VOLATILE SULPHUR
COMPOUNDS IN BREATH USING CARBONISED MOLECULAR SIEVES
The human breath is a mixture of gases such as: nitrogen, oxygen, carbon dioxide, water vapour, and traces of different volatile organic compounds (VOCs). Part of
them is generated during metabolic processes in the body. The measurement of the
VOCs concentration may be helpful in diagnosis of some diseases. Volatile sulphur
compounds (VSCs) are important compounds detectable in breath. An increase in
their concentration in expired air is observed in case of paradentosis diseases, a liver
failure and an allograft rejection. A low concentration and a highly reactive nature of
sulphur compounds require the application of the suitable analytical methods during
sampling, storage and preconcentration. This paper describes the application of
thermal desorption technique coupled with of GC-MS for enrichment of samples. The
carbonised molecular sieves (Uni(Sphero)Carb) were chosen as an appropriate
sorbent for the adsorption of sulphur compounds in breath. Received results show
that application thermal desorption and suitable sorbent enable determination of sulphur compounds at ppb, ppt concentration even in expired air of healthy patients.
KEYWORDS: volatile sulphure compounds, carbonised molecular sieves, thermal
desorption