Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS)

Tandem-Massenspektrometrie (kurz: LC-MS/MS) ist eine hochsensitive Analysemethode zur identitativen und quantitativen Bestimmung chemischer Verbindungen, insbesondere in komplexen Proben wie Lebensmitteln, biologischen Flüssigkeiten, Pflanzenextrakten oder Umweltproben. Sie kombiniert zwei leistungsstarke Verfahren: Flüssigkeitschromatographie (LC) zur Trennung der Stoffe und Massenspektrometrie (MS/MS) zur Identifikation und Quantifizierung.

Im ersten Schritt, der Flüssigkeitschromatographie (Liquid Chromatography, LC), wird eine Probe in ihre einzelnen Bestandteile aufgetrennt. Dies geschieht auf einer chromatographischen Säule unter Hochdruck, wobei unterschiedliche Moleküle je nach Größe, Polarität oder Wechselwirkung mit der Säulenmatrix unterschiedlich schnell eluieren. Dadurch erreichen sie zeitlich gestaffelt den nachgeschalteten Massenspektrometer.

Im zweiten Schritt, der Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS), werden die eluierten Substanzen zunächst ionisiert und dann in mehreren Stufen analysiert. In der ersten Massenselektion (MS1) wird ein bestimmter Ionenmassenbereich oder ein gezieltes Molekül (Precursor-Ion) ausgewählt. Dieses wird anschließend in einer Kollisionszelle fragmentiert – meist durch Beschuss mit Inertgasen wie Stickstoff oder Argon. Die entstehenden Fragmentionen werden in einer zweiten Massenselektion (MS2) analysiert. Diese mehrstufige Analyse erlaubt nicht nur die eindeutige Identifikation der Moleküle anhand ihrer Fragmentierungsmuster, sondern auch ihre exakte Quantifizierung anhand der Signalintensität.

Ein besonders häufig genutzter Modus ist das sogenannte Selected Reaction Monitoring (SRM) oder Multiple Reaction Monitoring (MRM). Dabei werden gezielt Übergänge zwischen definierten Precursor- und Fragmentionen überwacht – ein Verfahren, das höchste Spezifität und Empfindlichkeit bietet.

Die LC-MS/MS-Technologie ist besonders geeignet für:

• die Quantifizierung kleinster Substanzmengen im Spurenbereich (ng/g oder darunter),
• die Unterscheidung strukturell ähnlicher Moleküle,
• die Bestimmung komplexer Mischungen ohne vorherige vollständige Reinigung,
• Anwendungen in der Lebensmittelanalytik, Pharmakologie, Umweltforschung und Proteomik.

Ein typisches Anwendungsbeispiel ist die Messung von Amylase/Trypsin-Inhibitoren (ATIs) in Getreide: In einer 2025 veröffentlichten Studie wurde mithilfe von LC-MS/MS erstmals der absolute Gehalt von zehn ATI-Typen in Gerste bestimmt. In Kombination mit der Stabilisotopenverdünnungsanalyse (SIDA) ermöglicht LC-MS/MS dabei besonders exakte, reproduzierbare und robuste Ergebnisse – selbst bei geringsten Konzentrationen in komplexen Matrices.