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Bioengineering

从藻类水热液化使用二维气相色谱时间飞行质谱法水提取部分的定性鉴定

Published: March 6, 2016 doi: 10.3791/53634
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Chemical & Biological Process Development, Pacific Northwest National Laboratory

Abstract

加上时间飞行质谱二维气相色谱法是用于识别与在复杂的混合物定量化学成分的有力工具。它经常被用于分析汽油，喷气燃料，柴油，生物柴油和生物原油/生物油的有机部分。在大多数这些分析的，分离的第一维是非极性的，其次是极性的分离。生物原油和其他水样的生物燃料生产中的水部分已审查了类似的列组合。然而，样品制备技术，如衍生化，溶剂萃取，固相萃取是必要 分析前。在这项研究中，来自藻类的水热液化得到的水级分特征在于二维气相色谱加上时间飞行质谱不使用在第一维极性分离，随后前样品制备技术通过在第二非极性的分离。从这个分析二维曲线与来自更传统的柱结构中所得到的那些进行比较。从藻类生物粗的水性级分的定性表征结果进行了详细的讨论。使用极性分离后跟一个非极性分离为含水样品中的有机物的表征二维气相色谱加上时间飞行质谱的优点突出。

Introduction

为液体燃料，有限的化石燃料资源，化石燃料供应的不确定性，并在大气中的温室气体浓度的增加，需求的担忧平稳增长增加了全球意识再生资源1。太阳能（光伏，包括太阳能热），风能，水能，地热能和生物质能是主要的可再生能源，它可能替代化石所产生的能量2。在这些中，生物质是用于生产液体运输燃料和高价值化学品3的仅基于碳的可替代能源资源。生物质包括任何有机材料，如森林资源，农业残余物，藻类，油籽，城市固体废物，和富含碳的产业废弃物（ 例如 ，从纸浆和造纸工业或食品加工）1。基于COM木质纤维和非木质原料：生物量分为两大类位置特性。木质纤维素生物质包括碳水化合物和木质素的，而非木质原料有蛋白质，碳水化合物和脂质/油4。木质纤维素原料，从陆生植物来源的，只能满足当前液体燃料（汽油，喷气燃料，柴油）需求的30％，如果持续培育和收获5,6。用于生产可再生液体燃料，因此，非木质水生微生物，如微藻和真菌，被认为是潜在的原料，以补充木质素纤维素资源。

微藻原料必须满足当前的液体运输燃料的需求7,8的潜力。藻类有许多优点：高面生产率8，在低质量的，微咸水或海水9和积累能量密度高的甘油三酯或烃7,8的能力中生长的能力。热液液化（HTL）是一个可行的和可扩展的共n版本的过程，利用自然与藻类或水生原料10,11相关的水。它是具有10-25兆帕其产生的液体产物，或生物原油，可升级到燃料调和油料的250-400℃，操作压力的工作温度的热化学处理。生物原油从藻类HTL产生具有区别的和容易分离有机和含水馏份。生物的粗的有机部分可以通过催化加氢处理过程11被有效地转换成一个炼油厂准备共混原料。生物的粗的水性馏分含有〜存在于藻类原料中的总碳的30％。虽然数以千计的化合物已在HTL水性流中被识别，主要的级分组成的低分子量含氧化合物（其中包括酸，醇，酮和醛类）由碳水化合物和脂质，和氮杂环（​​包括吡咯，吡啶的降解形成的，吡嗪ES，和咪唑）从蛋白质分解12而得。研究利用水相，以提高整体工艺的经济性以及可持续性正在进行中。合成气可从藻类生物原油经由催化热液气化10,13，14中的水相来制备。可替代地，在水级分的有机物也能催化转化为燃料添加剂和特殊化学品。研究在水性液相有机物转化优化催化气化热液和催化剂的筛选研究，目前是西北太平洋国家实验室（PNNL）正在进行中。对于这项工作，定性以及藻类生物粗的水性馏分定量表征是必需的。由于藻类生物粗的含水馏分被认为是废料流，也有已经分析的藻类生物粗13,15的含水馏分很少有研究。此外，最近的研究的结论是，这HTL藻类水转化成高价值的生物制品将改善的可持续性以及基于HTL-生物精炼厂11的经济性。因此，本研究集中于通过二维气相色谱加上时间飞行质谱（GC×GC-TOF-MS）开发用于从藻类HTL获得生物粗​​的水性馏分的定性表征的方法。

的GC×GC-TOF-MS是最有前途的色谱分析技术来提高（样品中或化学原料的分离）的分辨率，峰值容量（ 即分辨的峰的数目），信噪比（用于化学化合物的鉴定以高置信度），以及避免化学化合物16的共洗脱。为了最大限度地提高分辨率，峰值容量，和信号噪声比，具有不同固定相位的两个GC色谱柱使用压配合Ç串联onnector或微工会17（ 见图1，它是GC×在本研究中使用的GC-TOF-MS系统的框图）。调制器位于压入配合连接器和辅助列之间陷阱，重新调整，和从主塔重新注入流出物进入第二塔18。 如图1上，在本研究中的次级柱调制发生。然后将该次级柱经由传输线组件连接到TOF-MS。

的GC×GC-TOF-MS以前用于定性以及有机样品的定量分析如原油16,19，汽油，喷气燃料，柴油，生物柴油和生物燃料的有机部分20-从热化学以及热催化转化产生22处理23,24。对于GC这些有机样品的表征×GC-TOF-MS仪器，长非极性色谱柱W¯¯作为用作第一列中，而短极性柱用作第二列。这种传统的列配置解析基于波动性在第一个维度的差异，其次是极性第二个维度18化合物。从生物过程，食品加工，以及环境的废物水性或水样品也使用类似的初级/次级柱配置，其特征后的样品已经通过制备步骤17,25-30。样品制备技术，如衍生化，固相萃取，和有机溶剂萃取已全部之前利用GC×GC-TOF-MS分析17,27-29,31,32。这些技术的目的是使用常规的柱结构33减少样品分析中的化合物的极性。另一种策略在基于样品的性质该研究中采用的（在水中这里极性有机化合物）利用反向初级/次级柱用于GC×GC-TOF-MS分析的配置。因为生物原油从HTL产生的水性级分具有极性化合物13，一个主极性柱和一个第二非极性柱的柱组合在GC×GC-TOF-MS用于无需任何上游样品制备。这个初级/次级柱组合解析基于在第一维中的极性差异的化合物，接着在第二维的波动。限于分析方法在文献中存在使用二维气相色谱无需事先检测体处理15含水样品的表征。

本研究的目的是确定存在于藻类生物粗的含水馏分中的化合物。为了实现这一目标，一个GC×GC-TOF-MS的数据采集方法与极性列的列组合（开发普里姆进制）×非极性（二次）。 Klenn 等 。 （2015）建议，相对于增加主柱（尤其60米GC柱）和降低次级柱的偏移温度的长度与主塔将最大化峰值容量和分辨率16-18。因此，60米的主塔和5℃偏移二次柱的温度相对于该主列在该研究中使用。确定最佳调制周期遵循本研究中所描述的协议（见第4节）。 GC柱温度的最适斜坡率通过试错法确定，并且类似于在文献16-18所建议的值。为了探讨水样此列组合的优势，我们分析HTL藻水样与非极性×极性常规列的组合。在文献中建议的操作参数被用于分析所述水藻类生物原油用非极性×极性柱组合18的级分。

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Protocol

1.样品制备

  1. 根据反应器的设计和实验步骤在文献10,11发现生成的混合的水/有机产物经由藻类的连续流HTL流。
  2. 使用重力分离器的产物流分离成水相和有机相。
  3. 过滤10毫升使用在维持在4℃的GC×GC-TOF-MS分析的冰箱的0.45微米注射器式滤器并储存在HTL水相。

2.仪器组件

  1. 使用配备有用于这些实验中的四喷射双台基于冷却调制器和时间飞行（TOF）质谱仪（MS）的气相色谱仪（GC）。
  2. 配置自动进样器注入1微升每个样品或标准到GC的。如文献13中所述使用样品和标准注射随机区组设计为自动取样序列。该randomi捷思块设计是在定量研究通常用于控制仪器的操作。我们的实验室采用了常规设计，即使在比较研究，以验证仪器操作。
  3. 调制器之前使用压紧连接器连接主次列。确保主要和次要列的两个边缘连接到压紧接头，再直减无锋利的棱角。
  4. 广场上的气相色谱柱套圈，然后主列连接到GC进样器，使5个mm色谱柱的是在喷射器内。
  5. 确保玻璃内胆，不粘内胆O形圈和隔为GC进样都是新的，无污染的。
  6. 使用1/16×0.5毫米内径传输线套圈连接次级柱和传输线。放置次级柱的0.2μm的部分中的传输线。
  7. 确保0.1μm的部分次级柱的是在调制器。
  8. 使用超高纯度氦气气体作为用于以1.5ml分钟-1的流速GC载气。
  9. 确保有在其充当在调制器的冷却剂的杜瓦足够液氮中。在杜瓦液氮的水平可以使用连接到其出口的压力计来预测。压力计的69千帕读数表明杜瓦是满的，而0千帕表示它是空的。

3.协议之前分析样品

  1. 确保有仪器没有大的泄漏。如果TOF-MS的真空计读数高于2.7×10 -5 Pa下1.5毫升分钟-1 GC色谱柱流速，这表明在该系统的一个主要的泄漏。
  2. 建立质量控制（QC）方法，并内置“采集系统调整”协议运行使用制造商的协议，以实现最大的信号响应。
  3. 运行内置的QC方法的“仪器优化”的协议，在系列 - filam耳鼻喉科重点，离子光学对焦并使用制造商的协议质量校准测试。确保质量校正测试通过。这种质量控制方法确保该仪器的所有硬件参数在最佳水平。
  4. 执行“泄漏检查”使用制造商的协议。分析自动生成泄漏检查报告。确保的相对浓度28（N 2），32（O 2）和18（水分）离子必须低于分别小于10％，3％和69离子内标质谱5％。
  5. 使用调谐TOF-MS制造商的协议。
  6. 运行质量控制方法以及TOF-MS调协议前，泄漏检查后，也同时分析样品和标准。

4.协议来确定调制器的最佳调制周期

  1. 任意选择长调制周期（ 如 10秒或13秒）。在2.2中所述注入样本。
    2. 图2清楚地阐明保留时间识别的等高线图的第二维。
  2. 增加在步骤4.1中使用的调制周期，并执行再次，如果“环绕”观察18分析。如果在第二维的峰值洗脱第一尺寸的基线下发生回绕现象。例如，对于“环绕”等高线图显示在补充信息如图3所示 。
  3. 直到最佳值确定重复步骤4.2和4.3。

5.仪器设置参数实验

  1. 安装一个极性（60米×0.25毫米×0.5微米膜厚度）毛细管柱作为主柱和非极性（2.3米×0.25毫米×0.5微米膜厚度）卡皮亚RY列作为次级柱。至少2小时烘烤主和次级柱以除去水分，空气和用新的GC柱相关的污染物的痕量。
  2. 以1.5ml分钟-1的流速使用超高纯度氦气作为载气进行GC。
  3. 在GC注射器设定为260℃的温度和1分流比：250。
  4. 使用用于主列下列温度程序：40℃持续0.2分钟的恒定温度，随后的升温至260℃以5℃分钟-1，随后的260℃的恒定温度下保持5分钟。
  5. 维持调制器温度5℃比次级柱中，在比该主塔的高5℃的次级柱温度高。
  6. 使用4秒的最佳调制周期以0.8秒的热脉冲的冷脉冲1.2秒。此值的基础上确定在节描述的协议离子4。
  7. 设置传输线温度至270℃。
  8. 设置采集延时或溶剂延迟0秒。
  9. 分别设置的较低和较高的范围为m / z为35和800。
  10. 设置在400谱/秒的质谱检测器采集速率。
  11. 在比最佳值150V时更高保持质谱仪的电压。
  12. 保持在225℃下的MS离子源温度。

6.数据分析

  1. 使用由仪器制造商提供的软件进行数据处理。
  2. 选择数据分析方法以下任务 - 计​​算基准，找到基线，库搜索以上的山峰和计算是/高度。
  3. 跟踪通过数据文件的基线。输入偏移基线0.5。
    输入在第一维15秒，在第二维0.15秒的预期峰宽。
  4. 用于鉴定的> 850设置信噪比为5000和相似度值化合物fication。
  5. 选择市售的质谱库，以确定样品中存在的化合物，并设置库搜索模式来转发。
  6. 处理使用使用制造商的协议此数据分析方法的数据文件。它至少需要1小时来处理的数据文件。

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Representative Results

对于具有极性×非极性如图所示的柱组合分析的藻类生物粗含水馏分得到的总离子色谱图（TIC）4。保留时间和通过对一个国家搜索鉴定的化合物的相似性或匹配因子值标准与技术研究院（NIST）库研究所列于表1中 。含氧化合物（如cyclopenatanone，呋喃化合物和dianhydromannitol）和有机酸（包括乙酸，丙酸和丁酸）在HTL藻类水34进行观察。这些化学品可以从海藻碳水化合物部分的降解HTL 13中形成。除了含氧，水相具有含有氮的化合物（N化合物），如吡啶，吡嗪，乙酰胺，琥珀酰亚胺和它们的烷基衍生物。据推测，这些化合物是prote的降解产物在插件藻类生物量4,35。

在藻类生物粗的水性级分等高线图所确定的高强度的峰，通过分析标准验证。制备并在GC分析×GC-TOF-MS含有有机酸和N化合物的标准。的有机酸标准和N-化合物的标准总离子色谱图5中。保留时间和标准相似度值示列于表2，并对应于在HTL藻类水所识别的化学化合物。观察到在高温下（> 250℃）这两种标准和样品柱流失。这柱流失在文献中对极性气相色谱柱18先前的报道。在HTL藻类水观察二氧化碳（CO 2），而这是不能在标准看到（ 见图4和5）。这INDI凯茨藻类生物粗的水性级分已溶解的CO 2，这可能藻类原料11在HTL中产生。

还分析用的非极性×极性其被广泛使用在文献17中的常规柱组合藻类生物粗的水性级分。从一个GC×用非极性初级分离后跟一个极性次级分离的GC-TOF-MS分析的HTL藻类水的总离子色谱图显示于图6。如在图6中 ，有机酸和N化合物本示在藻类生物粗洗脱的与一个以上的峰的含水馏分。乙酸等有机酸洗脱整个分析的持续时间，特别是在第一维。保留时间和相似性/通过针对NIST库检索确定化合物的置信度值列于见表3）比极性×非极性的低级（50， 见表1），而使用同样的数据分析方法。它可以得出结论，峰值容量，峰的形状，并在HTL藻类水的分辨率很差的分析，其中所述非极性是初级和极性是辅助的分离。因此，非极性×极性此列配置并不适合于定性以及含水的藻类生物粗的定量表征无需事先样品制备。

长调制周期（参见图6的次级轴）是必要表征藻类生物粗的含水馏分用于所述非极性×极性配置。如前面的图4所示，4秒的短调制时间足以用于characterizatio使用极×非极性的一列组合HTL藻类水的n个。由于短调制时间建议用于GC×GC分析16-18保留在第一维获得的分离，这是使用极×非极性为HTL藻类水表征的另一优点。

GC×与极性×非极性柱配置水溶液藻类生物粗的GC-TOF-MS分析产生对称的峰形，相对于非极性×极性常规柱配置时提高峰容量和高的分辨率。因此，GC×GC-TOF-MS分析使用极×非极性可以用于没有任何样品制备技术中存在的藻类生物粗的含水馏分化学化合物的定量描述。

图1 图1：GC×GC-TOF-MS的流程框图在本研究中使用。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2
图2：HTL藻水相的等高线图使用极×非极性的列组合，以确定最佳的调制时获得 10秒随机选择。无峰观察到第二个层面> 4秒。因此，4秒被认定为最佳调制时间。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3
Figure 3：如果第二维峰洗脱第一个维度的基线下HTL藻水相的等高线图，显示“环绕”现象，环绕式的现象发生。 3.5米次级柱长被用于获得此等高线图。此图收集解释清楚周围缠绕的现象。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4
图4：HTL藻类含水馏分的等高线图使用极×非极性化学化合物的塔组合使用NIST 2008文库鉴定得到 。初级和次级轴的单位是秒。鉴定的化合物的相似性值列于表1。1→1羟基-2--propanone; 2→-2-环戊烯-1-酮，2-甲基; 3→N，N-二甲基乙酰胺; 4→2- cyclopente -1-酮，3-甲基; 5→-2-环戊烯-1-酮，2,3-二甲基; 6→3-戊烯酸，4-甲基; 7→-2-吡咯烷酮，1-甲基; 8→丙酰胺; 9→1H-咪唑，1-甲基-4-硝基; 10→ 正丙基琥珀酰亚胺; 11→甘油; 12→-3-吡啶醇; 13→2,5-吡咯烷二酮; 14→乙酰胺，N - （2-苯乙基）; 15→N - （2-羟乙基）琥珀酰亚胺。 请点击此处查看该图的放大版本。

图5
图5：（a）含有乙酸标准，丙酸，丁酸和​​2-丁酮的等高线图使用的柱结合极性×是非极性的。使用极性×非极性的柱组合（2-羟乙基）琥珀酰亚胺- （b）含有标准丙酮，乙醇，吡啶，吡嗪乙酰胺，N- -methylsuccinimide，琥珀酰亚胺，和N的等高线图。标准的相似性值在表2列。 请点击此处查看该图的放大版本。

图6
图6：使用非极性×极性色谱柱合并中取得的HTL藻水相的等高线图本图显示的光有机物，有机酸和含氮化合物分辨率差。鉴定的化合物的相似性值列于表3中 。34fig6large.jpg“目标=”_空白“>点击此处查看该图的放大版本。

</ TR>

表1：使用的柱组合存在于HTL藻类水的化学化合物的相似度值和保留时间极性×非极性化合物进行使用NIST 2008库确定。相似值的比例为0​​-999。较高的相似值对应于该样本到在NIST数据库中的化合物所得到的光谱的接近匹配。 RT代表化合物（小学，中学）的保留时间。

名称 RT（秒） 相似
二氧化碳 215，1.64 999
丙酮 347，1.89 967
2-丁酮 435，2.12 965
乙醇 467，1.75 949
2-戊酮 539，2.36 942 3-戊酮 539，2.41 940
吡啶 887，2.11 967
环戊 903，2.25 962
吡嗪 939，1.99 945
吡啶，2-甲基 943，2.28 950
吡嗪，甲基 1035，2.16 964
吡啶，3-甲基 1087，2.25 947
2-丙酮，1-羟基 1107，1.71 950 </ TD>
吡嗪，2,5-二甲基 1131，2.35 950
吡嗪，2,6-二甲基 1139，2.33 953
吡嗪，乙基 1151，2.34 954
吡嗪，2,3-二甲基 1171，2.32 963
2-环戊烯-1-酮，2-甲基 1223 2.19 960
吡嗪，2-乙基-6-甲基 1235 2.54 926
吡嗪，三甲基 1263，2.49 944
，N，N-二甲基 1275 1.97 957
醋酸 1339 1.53 963
吡咯 1443 1.65 970
丙酸 1475年1.55 953
-2-环戊烯-1-酮，3-甲基 1475，2.04 956
-2-环戊烯-1-酮，2,3-二甲基 1503，2.22 884
丙酸，2-甲基 1515 1.58 929
3-戊烯酸，4-甲基 1583，1.95 897
乙酰胺，N-乙基 1603年，1.71 950
丁酸 1607年，1.58 941
乙酰胺，N-甲基 1615年，1.63 963
丙酰胺，N-甲基 1663，1.70 956
丁酸，3-甲基 1667年，1.60 928
2-吡咯烷酮，1-甲基 1703 1.96 936
3,4- Dimethyldihydrofuran -2,5-二酮 1759年2.05 719
乙酰胺 1783年，1.53 976
1,2-环戊 1819年，1.67 888
丙酰胺 1847年，1.57 870
1H-咪唑，1-甲基-4-硝基 1883年，1.88 671
2,5-吡咯烷二酮，1-乙基 - 1975年，1.85 936
哌啶-2,5-二酮 1975年，1.98 798
2,5-吡咯烷二酮，1-甲基 2011年，1.76 960
2075，1.92 861
2-吡咯烷酮 2175，1.65 976
2-哌啶酮 2295，1.73 959
Dianhydromannitol 2419，1.70 944
甘油 2463年，1.47 888
3-吡啶醇 2586，1.50 921
2,5-吡咯烷二酮 2646，1.50 923
N - 〔2-羟乙基〕琥珀酰亚胺 2902，1.69 941
名称 RT（秒） 相似
丙酮 347，1.89 952
2-丁酮 435，2.12 934
乙醇 467，1.76 952
吡啶 887，2.10 947
吡嗪 939，1.99 928
醋酸 1339 1.53 981
丙酸 1471，1.56 948
丁酸 1603年，1.59 935
乙酰胺 1783年，1.54 961
2011年，1.76 957
2,5-吡咯烷二酮 2642，1.52 940
N - 〔2-羟乙基〕琥珀酰亚胺 2902，1.71 935

表2：标准保留时间和相似性的值使用极性×非极性进行分析。利用NIST 2008化合物库进行了鉴定。相似值的比例为0-999。较高的相似值对应于为标准，以对于在NIST数据库中的化合物所得到的光谱的接近匹配。 RT代表化合物（小学，中学）的保留时间。

<TR高度=“21”>
名称 RT（S） 相似
氨基甲酸，单铵盐 234，0.521 999
氨基甲酸，单铵盐 234，0.653 981
三甲胺 243，0.540 922
丙酮 243，0.648 927
二甲醚 243，0.720 932
二甲胺 252，0.578 925
2-丁酮 261，0.684 933
醋酸 261，3.139 963
甲 306，0.550 924
吡嗪 333，1.157 949
吡啶 342，1.063 950
环戊 378，1.032 944
吡嗪，甲基 405，1.217 954
乙酰胺，N-甲基 414，4.850 887
2-环戊烯-1-酮，2-甲基 504，1.409 951
吡嗪，2,5-二甲基 513，1.207 919
吡嗪，2,3-二甲基 522，1.265 905
2,5-吡咯烷二酮，1-甲基 801，4.178 955
奎宁环-3-醇 828，2.750 680
2,5-吡咯烷二酮，1-乙基 - 873，3.058 889
2-哌啶酮 954，5.474 954
己内酰胺 963，2.458 746
N - 〔2-羟乙基〕琥珀酰亚胺 1089，2.429 857
N - 〔2-羟乙基〕琥珀酰亚胺 1260年，2.278 814
1-苯​​乙基 - 吡咯烷-2,4-二酮 1791年，3.742 788
5,10-二乙氧基-2,3,7,8-四氢-1H，6H-dipyrrolo〔1,2-1'，2'--D]吡嗪 2016年，4.608 787

表3：使用的非极性柱的组合在HTL藻类水鉴定化合物的相似度值和保留时间5;极性的。将化合物用NIST 2008文库鉴定。相似值的比例为0​​-999。较高的相似值对应于为样品，对于在NIST数据库中的化合物所得到的光谱的接近匹配。 RT代表化合物（小学，中学）的保留时间。

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Discussion

结果清楚地说明极性×非极性的列组合，以解决目前在藻类生物原油，恕不另行样品制备技术的水相极性化合物和光挥发物的能力。观察到的有机酸和在使用非极性×极性柱组合N化合物急剧峰拖尾。这拖尾没有为早期洗脱光有机物观察。此行为已重现的检验仪器是无泄漏（在TOF-MS中的真空度为低于2.7×10 -5 Pa下为1.5ml分钟-1 GC载气流量）时。可以预计，如果有与压紧连接器，或者如果死体积的问题冷喷流率将是过度的，该行为将整个色谱进行观​​察。然而，即使晚洗脱的化合物（没有确定的数字）没有尾巴。因此，我们的结论是，这是aque的结果OU的进样/列的配置组合。

分流比样品进入柱与输给分流量的体积。的分流比较高的小样品引入到色谱柱的量。一般来说，这会产生更有效的峰这将改善峰容量。确定适当的分流比样品可以防止与复合检测（分流比​​太高）从列超载的问题（分流比太低）或问题。因此，1:1的分流比：在GC×两个柱的组合，以防止柱加载的GC-TOF-MS的数据采集方法用于250并且还提高峰值容量。

用于鉴定化合物的相似值在850-999的范围内。这表明，化学化合物与超过85％的置信识别。这是通过在气相×GC使用400谱图/秒的MS采集率达到211; TOF-MS的数据采集方法。 A 400谱图/秒采集速率提高峰这增加鉴定的化学化合物17的相似性值的信噪比。较高的相似价值观使我们能够识别具有高可信度化合物。然而，这种高MS采集速率结果在相当长的数据分析时间。因此，建议使用200光谱/秒MS采集速率对这些样品这降低了数据分析时间的量化。

在GC×GC-TOF-MS的数据采集方法用于极性×非极性可通过增加辅助列的长度能够进一步提高表征水性藻类生物原油开发的。通过增加辅助列的长度，分辨率可以在第二维使存在于样品16,17中的异构体的分离得到改善。峰容量也随着增加而进一步提高次级柱的长度。 HTL藻类水域特征在本文中是稀11（含有碳的约3总重量％），并且可能不需要较长的次级柱。然而，这一建议可能是复杂的，浓缩的水样鉴定过程中有益的。

由于极性列的最大可编程温度是260℃，这种方法不能洗脱作为长链脂肪酸，单甘油酯，二甘油酯，三酸甘油酯和氨基酸低聚物以及糖16个这样的高沸点化合物。含有这些化合物的样品中，分析时，可能会污染GC进样和列。 GC进样和列的污染导致峰拖尾，在化学化合物的保留时间的变化，以及高噪声或低信噪比该MS检测器，其是不希望的定性和定量表征。因此，当utilizin克分析含有高沸点化合物分析师应采用适当的质量控制方法，水样此列组合。

在藻类生物粗的水性级分中确定的化学化合物具有广泛的应用。吡啶，吡嗪以及它们的烷基衍生物是生产农用化学品的中间化学品，药物36,37，并且在均相催化38,39被广泛地用作溶剂。同样，琥珀酰亚胺的衍生物也具有广泛的应用，包括聚合物中间体，去污剂40，临床药物41,42，燃料添加剂和润滑油添加剂40。存在于HTL藻类水中的有机酸可被用作在催化过程的原料，以产生酮或酯用于从水相43容易分离。

在GC×GC-TOF-MS方法开发的第极性×非极性本文电子柱组合也可以采用以从生物过程，食品加工，以及环境的废物分析水样。研究人员使用此列组合有机样品44-47表征。据报道，该列的组合是最好的不同类别的烃的有效分离-脂族，芳族化合物，烷基苯和双核芳烃44-46。因此，利用对分离和非极性分离的第二维的所述第一尺寸的极性的分离将是水性的表征合适的列配置以及生物粗生物质的热液液化产生的有机部分。

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Acknowledgments

这份手稿已根据合同号DE-AC05-76RL01830撰写由巴特尔纪念研究所与美国能源部门。美国政府保留和发布，通过接受的文章发表，承认美国政府保留了非排他性的，缴足，不可撤销的，全球性的许可发布或复制本手稿的出版形式，还是让别人做所以，对于美国政府的目的。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
GC × GC–TOF/MS Leco PEG4D11DLN15 Commercial Pegasus 4D
ChromaTOF version 4.50  Leco Data analysis software
Rxi-5MS GC column Restek 13420 2.3 m column was used from this column.
Stabilwax GC column Restek 10626
HP-5 GC column Agilent 19091J-416
Stabilwax GC column Restek 15121
Presstight Connector Restek 20430
GC injector liner Restek 23305.5
GC Injector ferrules Agilent 5181-3323
Non-stick liner O-rings Agilent 5188-5365
Transfer line ferrules Restek 20212
Ethanol Sigma-Aldrich 459844 Chromatography grade
Acetone Sigma-Aldrich 414689 Chromatography grade
Acetic acid Sigma-Aldrich 320099 Chromatography grade
2-butanone Sigma-Aldrich 360473 Chromatography grade
Propanoic acid Sigma-Aldrich 402907 Chromatography grade
Butanoic acid Sigma-Aldrich 19215 Chromatography grade
Pyridine Sigma-Aldrich 270970 Chromatography grade
Pyrazine Sigma-Aldrich 65693 Chromatography grade
Acetamide Sigma-Aldrich 695122 Chromatography grade
2,5-pyrrolididione Sigma-Aldrich S9381 Chromatography grade
N-methylsuccinimide Sigma-Aldrich 325384 Chromatography grade
N-(2-hydroxyethyl)succinimide Sigma-Aldrich 444073 Chromatography grade

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从藻类水热液化使用二维气相色谱时间飞行质谱法水提取部分的定性鉴定
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Maddi, B., Panisko, E., Albrecht, K., Howe, D. Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry. J. Vis. Exp. (109), e53634, doi:10.3791/53634 (2016).

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