QUANTOS im Vergleich

 

Der QUANTOS im direkten Vergleich mit der HPLC (High Performance Liquid Chromatography):

Messgeschwindigkeit, Analyseaufwand, Personalkosten und -ausbildung, Robustheit und Wartung

– in allen wichtigen Punkten schneidet der QUANTOS besser ab.

Umfang und Dauer

Wie viele Inhaltsstoffe können mit einem einzigen Gerät gemessen werden?

Q: Alle Messungen können mit demselben QUANTOS gemacht werden.

HPLC: Für unterschiedliche Inhaltsstoffe werden unterschiedliche HPLC-Säulen, sowie in vielen Fällen spezielle Detektoren benötigt. Aufwändigere Geräte für die Erfassung mehrerer Messwerte sind entsprechend teuer oder liefern ungenaue Daten (Diodenarray-Detektoren). Jede Methode muss separat kalibriert werden, je nach Kombination der Inhaltsstoffe werden unterschiedliche Methoden und Arbeitsmedien verwendet werden.

Wie viele Inhaltsstoffe können in einer Messung analysiert werden?

Q: In einer Messung werden mittels der Infrarotspektroskopie alle Inhaltsstoffe und Parameter einer Probe erfasst.  Es ist auch möglich, nachträglich besondere Analyseapplikationen durchzuführen oder sogar individuell nach besonderen Signalen zu suchen.

HLPC: Eine Messung erfasst oft nur bestimmte Substanzklassen, da sich einzelne HPLC-Methoden meist nur für ein geringes Spektrum an Substanzen eignen.

Wie lange dauert die Erfassung aller messbaren Parameter einer Probe?

Q: Die gesamten messbaren Parameter einer Probe werden innerhalb weniger Minuten in einer Messung erfasst. Alle molekularen Bestandteile werden hierbei erfasst und sind dauerhaft verfügbar. Man spricht deshalb von Digitalisierung der Probe, sie kann nach der Messung innerhalb von Sekunden weltweit ebenso gut analysiert werden wie direkt am Analyzer.

HPLC: Für unterschiedliche Stoffklassen und Parameter müssen unterschiedliche Analysen durchgeführt werden. Je nach Laborausstattung und Personalbesetzung überschreitet die Analysezeit aller messbaren Parameter einen Arbeitstag. Analyseverfahren an einer HPLC sind sehr oft zeitaufwändig. Eine Einzelanalyse kann einen Zeitraum von 45 Minuten oder länger umfassen. Dazu kommen anschließende Reinigungs-, Equilibrierungs- und Rekalibrierungsschritte um ein eine dauerhafte Funktionsfähigkeit und Genauigkeit der HPLC-Anlage zu gewährleisten.

Wie aufwändig ist die Gerätevorbereitung vor jeder Messung?

Q: Im Rahmen jeder Messung wird die Zelle automatisch gespült. Der QUANTOS reinigt sich selbsttätig. Optimale Messbedingungen sind im QUANTOS automatisch gegeben.

HLPC: Die Messzelle muss gründlich manuell gereinigt werden. Neben einer sauberen Säule und stabilen Temperatur sind regelmäßige Kalibrierungen Voraussetzung für verlässliche Messergebnisse. Neue Säulen können die Ergebnisse modifizieren. Die Integrationslimits müssen sorgfältig gewählt werden.

Kosten und Aufwand

Welche Ausbildung erfordern Geräte-bedienung und Probenaufbereitung?

Q: Der grundlegende Umgang mit einer Spritze und Filter ist der komplexeste Aspekt der Probenaufbereitung. Für die Bedienung des Geräts genügt eine kurze Einarbeitung ohne Kentnisse in Laboranalytik.

HPLC: Die Bedienung und Kalibrierung sollte von geschultem Fachpersonal durchgeführt werden, die Probenvorbereitung und der Betrieb von Hochdruck-Flüssigkeitschromatographiesystemen erfordern zwingend eine labortechnische Ausbildung.

Wie hoch sind die Verbrauchs- und Nebenkosten?

Q: Der QUANTOS ist robust mit geringem Wartungsaufwand. Eine Zelle muss erst nach ca. 10.000 Messungen ausgetauscht werden. Die Proben werden filtriert und in die Messgefäße eingespritzt, ohne zusätzliche Probengefäße. Eine kurze Einweisung auch für Personal ohne Kenntnis in Laboranalytik genügt für eine einwandfreie Bedienung des QUANTOS Analyzers. Der personelle Aufwand ist daher sehr gering. Kostspielige Schritte zur Pflege und Kalibrierung fallen nicht an, es genügen hierfür die vollautomatischen Prozeduren.

HPLC: Laufende Kosten für Service und Verbrauchsmaterialien sind hoch: Chromatographie-Säulen sind empfindlich gegen Fehlbedienung und müssen regelmäßig gereinigt bzw. ausgewechselt werden. Gute Fachkenntnis und Erfahrung sind für verlässliche Messergebnisse unbedingt erforderlich. Für die Probenvorbereitung werden extra Probengefäße benötigt. Daraus resultieren ein hoher personeller und materieller Aufwand.

Wie hoch ist der Aufwand für die Analytik (Kalibrierung, Überwachung, Probenaufbereitung)?

Q: Der QUANTOS kalibriert sich selbsttätig entsprechend automatisch ablaufender Routinen. Eichkurven werden jeweils nach Hardware-Wechsel durchgeführt und ergeben die neuen Referenzen. Sie sorgen für gleichbleibend präzise Messungen.

HPLC: Referenzstandards und Kalibrierstandards müssen nach Vorgabe hergestellt, regelmäßig gemessen und gespeichert werden. Wassergehalt der Standards, Wäge- und Abfüllungenauigkeit sind Fehlerquellen. Die Kalibrierung ist insgesamt zeitaufwendig und kostspielig und muss durch Fachpersonal, bestenfalls immer demselben, durchgeführt werden.

Welcher Ausbildungs- und Trainingsstand ist nötig für die Durchführung der Analyse und Wertung der Ergebnisse?

Q: Jeder Mitarbeiter kann nach kurzer Einführung den QFOOD Analyzer bedienen. Die Ergebnisse der QFOOD Analyzer sind für jeden Laien nach kurzer Einarbeitungszeit sicher zu interpretieren. Unstimmigkeiten im Ergebnis werden ebenfalls leicht verständlich in Klartext dargestellt.

HPLC: Die Bedienung gängiger HPLC Systeme ist nur durch gelernte Analysefachkräfte möglich. Säulen müssen sorgfältig “geprimed” werden, da sie ansonsten leicht zerstört werden oder nur einen Teil ihrer Leistung bringen können. Die erwarteten Ergebnisse lassen sich leicht interpretieren. Wenn aber z.B. in der Methode nicht vorgesehene Inhaltstoffe auftauchen, kann nur das Fachpersonal bei genauer Überprüfung auf den Fehler aufmerksam werden.

Robustheit und Ergebnisqualität

Wie anfällig für Nutzerfehler ist das Messergebnis?

Q: Meist wird die Probe einfach filtriert und in ein Messgefäß gefüllt. Interne Standards oder Veränderung der Probenzusammensetzung sind nicht notwendig, der Nutzereinfluss und die damit verbundene Fehleranfälligkeit werden somit geräteseitig verhindert.

HPLC: Vor der Messung sind häufig verschiedene Arbeitsschritte zur Probenaufbereitung nötig (z.B. Veränderung der Konzentration, Abtrennen von festen oder gelösten Störsubstanzen, chemische Modifikation der zur analysierenden Substanzen etc.), die alle zu Ungenauigkeiten und Verfälschungen führen können. Zudem müssen interne oder externen Kalibrierungendurchgeführt werden – diese sind oft zeit- und arbeitsintensiv und stellen eine zusätzliche Fehlerquelle dar.

Wie zuverlässig sind die Messergebnisse bei Störungen z.B. durch Prozessfehler oder Systemfehler?

Q:  Fehler äußern sich meist in einer Abweichung vom Soll und sind über das Gesamtspektrum meist leicht zu identifizieren. Prozessfehler lassen sich im Allgemeinen leicht nachweisen über die Vielzahl der Inhaltstoffe, und sogar bakterielle Verschmutzungen sind je nach Zustand zu sehen.

HPLC: Prozess- oder Systemfehler äußern sich oft in nicht vorhersagbarer Weise sodass aus den Messergebnissen selten Rückschlüsse auf den Fehler möglich sind. Das ist ein Nachteil des beschränkten Blicks auf einzelne Parameter.

Lebensmittelproben sind komplex mit vielen Parametern und qualitativen Informationen z.B. zu Frische und Kontamination. Werden alle Informationen aus der Probe analysiert?

Q: Da die meisten Proben unverändert in den QUANTOS gespritzt werden, wird bei jeder Messung ein Gesamtbild der Probe ohne Verfälschungen erstellt, mit allen messbaren Inhaltsstoffe incl. Parametern wie pH-Wert. Die Analyse der gesamten Probenmatrix lässt auch eine Vielzahl qualitativer Aussagen, z.B. über Frische, Bakterienbefall, Bioqualität der Probe, zu. Die Messung ist sozusagen eine Digitalisierung der Probe und enthält die Information aller molekularer Bestandteile und deren Sekundärinformation. Lediglich Inhaltsstoffe, die beim Filtrieren zurückgehalten werden, können nicht erfasst werden. Unerwartete Stoffe werden immer miterfasst und können ausgewertet werden. Auch nachträglich können zu jedem beliebigen Zeitpunkt Analysen auf neue Stoffe mit dem vorhandenen Spektrum durchgeführt werden.

HPLC: Einzelne Klassen von Inhaltsstoffen in einer Probe müssen getrennt voneinander gemessen werden. Qualitative Aussagen beruhen häufig auf Interaktionen zwischen Inhaltsstoffen. Werden diese nur getrennt voneinander gemessen, sind sinnvolle qualitative Aussagen kaum zu treffen. Parameter wie Viskosität etc. müssen zusätzlich mit anderen Methoden erfasst werden. In der Routineanalytik erweisen sich unbekannte Stoffe als problematisch, da sie im besten Fall als Störung bemerkt werden. Normalerweise werden sie nicht identifiziert, können sich aber negativ auf relevante Peaks auswirken oder das Säulenmaterial beeinflussen bzw.  sogar zerstören und für nachfolgende Messungen unbrauchbar machen ohne, dass dies bemerkt wird.

Was passiert, wenn unerwartete oder unbekannte Stoffe in der Lebensmittel-Probe sind?

Q: Die Messergebnisse werden davon nicht beeinflusst, solange die Moleküle nicht direkt miteinander reagieren. Falls unbekannte Peaks in den Ergebnisspektren hinzukommen, wird die eigentliche Analytik nicht gestört. Die neuen Inhaltsstoffe können ggf. nicht erkannt und quantifiziert werden und führen dann zu einer Warnmeldung. So können bei Bedarf weitere Analyseschritte veranlasst werden.

HPLC: Aus unbekannten Substanzen resultierende Peaks können sich mit regulären Peaks überlagern und zu grundsätzlich falschen Ergebnissen führen.  Die Säule kann verschmutzt werden und Messergebnisse verfälschen. Falsche Messergebnisse können nur von sehr teuren Geräten erkannt und zu einem späteren Zeitpunkt validiert werden.

(Unbekannte oder unerwartete Inhaltsstoffe dürfen Messwerte nicht unbrauchbar machen. Ein Beispiel hierfür ist das Desaster mit Melamin in Milch. Ein guter Test hätte unmittelbar anzeigen müssen, dass kein Protein, sondern ein giftiger Kunststoff zugeführt worden war.)

Können unbekannte Inhaltsstoffe zu falschen oder ungenauen Ergebnissen führen?

Q: Alle IR-aktiven Inhaltsstoffe innerhalb der Messtoleranz werden erfasst. Jede Substanz erzeugt einen eigenen Ausschlag auf dem Wellenspektrum. Der QUANTOS arbeitet sehr zuverlässig und erzeugt absolut reproduzierbare Ergebnisse auf wissenschaftlichem Niveau. Unerwartete Stoffe werden immer miterfasst und können ausgewertet werden. Auch nachträglich können zu jedem beliebigen Zeitpunkt Analysen auf neue Stoffe mit dem vorhandenen Spektrum durchgeführt werden.

HPLC:  In der HPLC-Routineanalytik werden in der Regel nur Substanzen gefunden, nach denen auch gesucht wird. Unbekannte Verbindungen werden im besten Fall als separate Peaks detektiert, im ungünstigsten Fall „verstecken“ sie sich in den Peaks der gesuchten Inhaltsstoffe und bleiben somit unbemerkt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die angeschlossene Detektionsmethode nicht in der Lage ist, die unbekannten Substanzen aufzuspüren. Dadurch können Messergebnisse stark verfälscht werden, oder diese unentdeckten Inhaltstoffe führen zum Verstopfen oder der Zerstörung der HPLC-Säule.

Ist die Lebensmittelprobe nach der Aufbereitung noch vergleichbar mit dem Original, sind die Aussagen somit repräsentativ für das Produkt?

Q: Die Inhaltsstoffe werden nativ (d.h. in wässrigem Medium) gemessen und werden durch die Messung nicht verändert. Dadurch werden absolut unverfälschte Informationen gewonnen. Alle Parameter werden sowohl quantitativ als auch qualitativ erfasst.

HPLC: Für die Messung werden die Moleküle physikalisch bzw. chemisch nach nur einem Kriterium (z.B. nach Molekulargewicht oder Polarität) aufgetrennt. Die verschiedenen Fraktionen werden dann durch unterschiedliche Laufzeiten in der Säule der Reihe nach gemessen. Einander ähnliche Moleküle können dabei ggf. nicht ausreichend voneinander unterschieden werden. Für einige Trennungs- bzw. Detektionsmethoden ist eine vorherige Modifizierung der Moleküle notwendig. Daher können manche Substanzen nach der chromatographischen Auftrennung eine andere Struktur aufweisen als vorher im Produkt.