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Chemistry

व्यापक दो आयामी गैस क्रोमेटोग्राफी द्वारा एकत्र किए गए डेटा के लिए टेम्पलेट मिलान द्वारा क्रोमेग्राफिक फिंगरप्रिंटिंग

Published: September 2, 2020 doi: 10.3791/61529
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 3, 3,4
1Dipartimento di Scienza e Tecnologia del Farmaco, Università degli Studi di Torino, 2SRA Instruments, 3GC Image LLC, 4Computer Science and Engineering Department, University of Nebraska

Summary

यह प्रोटोकॉल फिंगरप्रिंट के लिए एक दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है और व्यापक दो आयामी गैस क्रोमेटोग्राफी द्वारा एकत्र किए गए बहु-आयामी डेटा का पता लगाता है और बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ।। अतिरिक्त कुंवारी जैतून का तेल अस्थिर अंश (यानी, वोलेटिलोम) में एन्क्रिप्टेड रासायनिक जानकारी का पता लगाने के लिए समर्पित पैटर्न मान्यता एल्गोरिदम (टेम्पलेट मिलान) लागू किए जाते हैं।

Abstract

डेटा प्रसंस्करण और मूल्यांकन व्यापक दो आयामी गैस क्रोमेटोग्राफी (जीसीएक्सजीसी) के महत्वपूर्ण कदम हैं, खासकर जब बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ मिलकर। डेटा में एन्क्रिप्टेड समृद्ध जानकारी अत्यधिक मूल्यवान हो सकती है लेकिन कुशलता से पहुंचना मुश्किल हो सकता है। डेटा घनत्व और जटिलता लंबे समय तक विस्तार के समय का कारण बन सकती है और श्रमसाध्य, विश्लेषक-निर्भर प्रक्रियाओं की आवश्यकता हो सकती है। प्रभावी अभी तक सुलभ डेटा प्रसंस्करण उपकरण, इसलिए, दैनिक उपयोग के लिए प्रयोगशालाओं में इस उन्नत बहुआयामी तकनीक के प्रसार और स्वीकृति को सक्षम करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। इस कार्य में प्रस्तुत डेटा विश्लेषण प्रोटोकॉल व्यक्तिगत क्रोमेटोग्राम के भीतर और क्रोमाटोग्राम के सेट में सूचनात्मक पैटर्न की उन्नत मान्यता के लिए व्यक्तिगत रासायनिक सुविधाओं में जटिल दो आयामी क्रोमेटोग्राम के अत्यधिक स्वचालित डिकंस्ट्रक्शन के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए क्रोमेटोग्राफिक फिंगरप्रिंटिंग और टेम्पलेट मिलान का उपयोग करता है। प्रोटोकॉल थोड़ा हस्तक्षेप के साथ उच्च स्थिरता और विश्वसनीयता बचाता है । साथ ही, विभिन्न प्रकार की सेटिंग्स और बाधा कार्यों में विश्लेषक पर्यवेक्षण संभव है जिन्हें विभिन्न आवश्यकताओं और लक्ष्यों के अनुकूल बनाने के लिए लचीलापन और क्षमता प्रदान करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। टेम्पलेट मिलान यहां अतिरिक्त कुंवारी जैतून का तेल volatilome का पता लगाने के लिए एक शक्तिशाली दृष्टिकोण होने के लिए दिखाया गया है । चोटियों का क्रॉस-अलाइनमेंट न केवल ज्ञात लक्ष्यों के लिए किया जाता है, बल्कि अलक्षित यौगिकों के लिए भी किया जाता है, जो अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए लक्षण वर्णन शक्ति को काफी बढ़ाता है। उदाहरण समान परिस्थितियों में विश्लेषण किए गए नमूना सेट से क्रोमेग्राफिक पैटर्न के वर्गीकरण और तुलना के लिए प्रदर्शन को सबूत देने के लिए प्रस्तुत किए जाते हैं।

Introduction

समय-उड़ान द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्रिक डिटेक्शन (जीसी×जीसी-एओएफ एमएस) के साथ संयुक्त व्यापक दो-आयामी गैस क्रोमेटोग्राफी आजकल जटिल नमूनों1,2,3,4,5के रासायनिक लक्षण वर्णन के लिए सबसे जानकारीपूर्ण विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण है। जीसी×जीसी में, कॉलम को मॉड्यूलेटर (जैसे, थर्मल या वाल्व-आधारित फोकसिंग इंटरफेस) द्वारा क्रमिक रूप से जोड़ा और इंटरफेस किया जाता है जो दूसरे आयाम (2 डी) कॉलम में उनके पुनः इंजेक्शन से पहले पहले आयाम(1डी) कॉलम से घटकों को जाल मेंफंसाताहै। यह ऑपरेशन एक निश्चित मॉड्यूलेशन समय-अवधि(पीएम)के भीतर किया जाता है, जो आमतौर पर 0.5-8 एस के बीच होता है। थर्मल मॉड्यूलेशन द्वारा, इस प्रक्रिया में क्रायो-ट्रैपिंग और समग्र पृथक्करण शक्ति के लिए कुछ लाभों के साथ एल्यूटिंग बैंड का ध्यान केंद्रित करना शामिल है।

हालांकि जीसी×जीसी एक दो आयामी जुदाई तकनीक है, यह प्रक्रिया अनुक्रमिक डेटा मूल्यों का उत्पादन करती है। डिटेक्टर एनालॉग-टू-डिजिटल (ए/डी) कनवर्टर एक निश्चित आवृत्ति पर क्रोमेग्राफिक सिग्नल आउटपुट प्राप्त करता है। फिर, डेटा को विशिष्ट मालिकाना प्रारूपों में संग्रहीत किया जाता है जिसमें न केवल डिजिटल डेटा होता है बल्कि संबंधित मेटाडेटा (डेटा के बारे में जानकारी) भी होता है। जीसी×जीसी सिस्टम में नियोजित ए/डी कनवर्टर दो विश्लेषणात्मक आयामों में समय के एक समारोह के रूप में क्रोमेग्राफिक सिग्नल की तीव्रता को डिजिटल नंबर (डीएन) में मैप करने में मदद करता है । एकल चैनल डिटेक्टर (जैसे, लौ आयनीकरण डिटेक्टर (एफआईआईडी), इलेक्ट्रॉन कैप्चर डिटेक्टर (ईसीडी), सल्फर चेमिल्यूमिनेसेंस डिटेक्टर (एससीडी), आदि) प्रति नमूना समय एकल मूल्यों का उत्पादन करते हैं, जबकि मल्टीचैनल डिटेक्टर (जैसे, मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक डिटेक्टर (एमएस)) विश्लेषणात्मक रन के साथ प्रति नमूना समय के अनुसार कई मूल्यों (आमतौर पर, एक स्पेक्ट्रल रेंज पर) का उत्पादन करते हैं।

2डी डेटा की कल्पना करने के लिए, विस्तार पिक्सेल (डिटेक्टर घटनाओं के अनुरूप चित्र तत्व) के कॉलम के रूप में एक एकल मॉड्यूलेशन अवधि (या चक्र) डेटा मूल्यों के rasterization के साथ शुरू होता है । समन्वय (वाई-एक्सिस, बॉटम-टू-टॉप) के साथ 2डी सेपरेशन समय की कल्पना की जाती है। पिक्सेल कॉलम को क्रमिक रूप से संसाधित किया जाता है ताकि abscissa (एक्स-एक्सिस, लेफ्ट-टू-राइट) 1डी सेपरेशन समय की रिपोर्ट करे। यह आदेश 2 डी डेटा को दाएंहाथ के कार्टेसियन समन्वय प्रणाली में प्रस्तुत करता है, जिसमें 1डी रिटेंशन ऑर्डिनल सरणी में पहले इंडेक्स के रूप में होता है।

2डी क्रोमाटोग्राम का डेटा प्रोसेसिंग कच्चे डेटा की तुलना में उच्च स्तर की जानकारी तक पहुंच प्रदान करता है, जिससे 2डी पीक डिटेक्शन, पीक पहचान, मात्रात्मक विश्लेषण के लिए प्रतिक्रिया डेटा की निकासी और क्रॉस-तुलनात्मक विश्लेषण सक्षम होता है।

2डी पीक पैटर्न को नमूने के अद्वितीय फिंगरप्रिंट के रूप में माना जा सकता है और प्रभावी क्रॉस-तुलनात्मक विश्लेषण के लिए मिन्यूटी सुविधाओं के रूप में यौगिकों का पता लगाया जा सकता है। टेम्पलेट-आधारित फिंगरप्रिंटिंग6,7के रूप में जाना जाने वाला यह दृष्टिकोण बायोमेट्रिक फिंगरप्रिंटिंग6से प्रेरित था। स्वचालित बॉयोमीट्रिक फिंगरप्रिंट सत्यापन प्रणाली, वास्तव में, अद्वितीय उंगलियों की विशेषताओं पर भरोसा करती है: रिज विभाजन और अंत, स्थानीयकृत और करार छापों या विस्तृत छवियों से निकाला गया। इन विशेषताओं, जिसे मिन्यूटी फीचर्स नाम दिया जाता है, फिर उपलब्ध संग्रहित टेम्पलेट्स8, 9के साथ क्रॉस-मिलान कियाजाताहै।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हर जीसी×जीसी सेपरेशन पैटर्न दो आयामी विमान पर तर्कसंगत रूप से वितरित 2डी चोटियों से बना है। प्रत्येक चोटी एक एकल विश्लेषण से मेल खाती है, इसकी जानकारीपूर्ण क्षमता है, और तुलनात्मक पैटर्न विश्लेषण के लिए एक ही विशेषता के रूप में माना जा सकता है।

यहां, हम जीसी×जीसी-TOF एमएस द्वारा रासायनिक फिंगरप्रिंटिंग के लिए एक प्रभावी दृष्टिकोण पेश करते हैं जिसमें मिलकर आयनीकरण की विशेषता है। लक्ष्य क्रोमाटोग्राम के एक सेट से व्यापक और मात्रात्मक रूप से सूची सुविधाओं के लिए है।

मौजूदा वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर या इन-हाउस दिनचर्या10, 11 की तुलना में जो पीक-फीचर्स दृष्टिकोण को नियोजित करते हैं, टेम्पलेट-आधारित फिंगरप्रिंटिंग उच्च विशिष्टता, दक्षता और सीमित कम्प्यूटेशनल समय की विशेषता है। इसके अलावा, इसमें एक आंतरिक लचीलापन है जो विभिन्न इंस्ट्रूमेंटेशन द्वारा प्राप्त या लंबे समय तक चलने वालेअध्ययनों 12,13, 14के रूप में गंभीर रूप से गलत तरीके से गलत तरीके से क्रोमेटोग्राम के बीच मिन्यूटिया सुविधाओं (यानी,2डी चोटियों) के क्रॉस-संरेखण को सक्षम बनाता है।

प्रस्तावित विधि के बुनियादी संचालन संक्षेप में 2डी पैटर्न जटिलता और सूचना शक्ति की एक अच्छी समझ के लिए पाठक मार्गदर्शन करने के लिए वर्णित हैं । फिर, साधन उत्पादन डेटा मैट्रिक्स की खोज करके, रासायनिक पहचान की जाती है और दो आयामी अंतरिक्ष पर स्थित लक्षित विश्लेषणों को जाना जाता है। लक्षित चोटियों का टेम्पलेट तब बनाया जाता है और एक ही विश्लेषणात्मक बैच के भीतर अधिग्रहीत क्रोमेटोग्राम की एक श्रृंखला पर लागू होता है। प्रतिधारण समय, स्पेक्ट्रल हस्ताक्षर, और प्रतिक्रियाओं (निरपेक्ष और रिश्तेदार) से संबंधित मेटाडेटा लक्षित चोटियों के फिर से गठबंधन पैटर्न से निकाले जाते हैं और नमूना सेट में रचनात्मक मतभेदों को प्रकट करने के लिए अपनाए जाते हैं।

इस प्रक्रिया के एक अतिरिक्त, अनूठे कदम के रूप में, ज्ञात और अज्ञात विश्लेषण दोनों के लिए फिंगरप्रिंटिंग क्षमता का विस्तार करने के लिए पूर्व-लक्षित क्रोमेग्राम पर एक संयुक्त अलक्षित और लक्षित (यूटी) फिंगरप्रिंटिंग भी किया जाता है। यह प्रक्रिया वास्तव में व्यापक तुलनात्मक विश्लेषण के लिए एक यूटी टेम्पलेट का उत्पादन करती है जिसे काफी हद तक स्वचालित किया जा सकता है।

अंतिम चरण के रूप में, विधि उच्च और निम्न इलेक्ट्रॉन आयनीकरण ऊर्जा (70 और 12 ईवी) के साथ उत्पादित दो समानांतर डिटेक्टर संकेतों में सुविधाओं के क्रॉस-अलाइनमेंट को करती है।

प्रोटोकॉल एक क्रोमाटोग्राम या क्रोमेटोग्राम के एक सेट और चर क्रोमेटोग्राफी और/या कई डिटेक्टरों के साथ विश्लेषण का समर्थन करने में काफी लचीला है । यहां, प्रोटोकॉल को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध जीसी×जीसी सॉफ्टवेयर सुइट (सामग्री की तालिकादेखें) के साथ प्रदर्शित किया जाता है, जो एमएस लाइब्रेरी और खोज सॉफ्टवेयर (सामग्रियों की तालिकादेखें) के साथ संयुक्त है। कुछ आवश्यक उपकरण अन्य सॉफ्टवेयर में उपलब्ध हैं और इसी प्रकार के उपकरण साहित्य में विवरणों से स्वतंत्र रूप से रीचनबाख और सह-कार्यकर्ता15 , 16, 17,18,19द्वारा लागू किए जासकतेहैं । प्रदर्शन के लिए कच्चे डेटा अतिरिक्त कुंवारी जैतून (EVO) लेखकों की प्रयोगशाला14में आयोजित तेल पर एक शोध अध्ययन से प्राप्त होता है । विशेष रूप से, इतालवी ईवो तेलों के अस्थिर अंश (यानी, वोल्टिलोम) का नमूना हेडस्पेस सॉलिड फेज माइक्रोएक्सट्रैक्शन (एचएस-एसपीएमई) द्वारा लिया जाता है और नमूनों की गुणवत्ता और संवेदी योग्यता के लिए फिंगरप्रिंट डायग्नोस्टिक्स को कैप्चर करने के लिए जीसी×जीसी-टीओएफ एमएस द्वारा विश्लेषण किया जाता है। सामग्री की तालिका में नमूनों, नमूने की स्थिति और विश्लेषणात्मक सेट-अप के बारे में विवरण प्रदान किए जाते हैं।

चरण 1-6 क्रोमटोग्राम के प्री-प्रोसेसिंग का वर्णन करें। चरण 7-9 अलग-अलग क्रोमेटोग्राम के प्रसंस्करण और विश्लेषण का वर्णन करते हैं। चरण 10-12 टेम्पलेट निर्माण और मिलान का वर्णन करते हैं, जो क्रॉस-सैंपल विश्लेषण का आधार हैं। चरण 13-16 में यूटी विश्लेषण के लिए चरण 14-16 के साथ क्रोमाटोग्राम के एक सेट में प्रोटोकॉल लागू करने का वर्णन किया गया है।

Protocol

1. कच्चे डेटा का आयात

नोट: यह दृश्य और प्रसंस्करण के लिए एक दो आयामी रैस्टर सरणी बनाता है।

  1. इमेज सॉफ्टवेयर लॉन्च करें।
  2. फाइल | का चयन करें आयात; "वायलिन 101.एलएससी"(अनुपूरक फ़ाइल1) नाम के जीसी×जीसी-TOF एमएस सिस्टम द्वारा अधिग्रहीत कच्चे डेटा फ़ाइल को नेविगेट करें और चुनें; फिर, ओपनपर क्लिक करें . इस सॉफ्टवेयर में क्रोमेटोग्राम खुलता है।
    नोट: रॉ डेटा फ़ाइल प्रारूप साधन निर्माता पर निर्भर करता है। सॉफ्टवेयर उपयोगकर्ता के गाइड में सूचीबद्ध विभिन्न प्रकार के फ़ाइल प्रारूपों का आयात करता है।
  3. आयात संवाद में, मॉडुलन अवधि(पीएम) को 3.5 एस तक सेट करें; तो, ओकेपर क्लिक करें .
    नोट: कुछ अधिग्रहण सॉफ्टवेयर मॉड्यूलेशन अवधि को रिकॉर्ड नहीं कर सकते हैं।
  4. फाइल | का चयन करें छवि के रूप में सहेजें; वांछित फ़ोल्डर पर नेविगेट करें; नाम दर्ज करें "तेल 1 RAW.gci"(अनुपूरक फ़ाइल 2); तो, क्लिक करें सेव.

2. मॉड्यूलेशन चरण को स्थानांतरित करना

नोट: यह प्रत्येक मॉड्यूलेशन चक्र में सभी चोटियों को एक ही छवि स्तंभ में डालता है, जिसमें चोटियों को शामिल किया जाता है जो मॉड्यूलेशन अवधि के अंत के चारों ओर अगले मॉड्यूलेशन अवधि20के शून्य समय में लपेटते हैं।

  1. प्रोसेसिंग | का चयन करें शिफ्ट चरण।
  2. शिफ्ट चरण संवाद में, -0.8 एस के लिए शिफ्ट राशि निर्धारित करें; तो, ओकेपर क्लिक करें .

3. बेसलाइन सुधार21

  1. ग्राफिक | का चयन करें आयत ड्राकरें ।
  2. छवि में आयत खींचने के लिए क्लिक करें और खींचें जहां कोई चोटियों का पता नहीं चला है।
  3. | उपकरण चुनें डेटा की कल्पना करें; डिटेक्टर सिग्नल के मतलब और मानक विचलन पर ध्यान दें, यहां, 21.850 ± 1.455 एसडी यूनिट-कम डिजिटल नंबर (डीएन); फिर, उपकरण बंद करें।
  4. प्रोसेसिंग | का चयन करें सही बेसलाइन।

4. एक मूल्य मानचित्र और रंग मानचित्र20 का उपयोग कर क्रोमेग्राफिक छवि रंग

  1. व्यू | का चयन करें रंगाइज़।
  2. कोलोराइज संवाद में, आयात/निर्यात टैब का चयन करें; अनुपूरक सामग्री के रूप में प्रदान किए गए #AAAA (अनुपूरक फ़ाइल 3)कस्टम रंग मानचित्र का चयन करें; तो, क्लिक करें आयात.
  3. वैल्यू मैपिंग नियंत्रण पर, मूल्य सीमा को न्यूनतम और अधिकतम मूल्यों पर सेट करें; तो, ओकेपर क्लिक करें .

5. 2 डी चोटियों (यानी,ब्लॉब्स) विश्लेषण के लिए पता लगाने18

  1. प्रोसेसिंग | का चयन करें डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स के साथ ब्लॉब्स का पता लगाएं; फिर, निरीक्षण करें कि कुछ चोटियों को विभाजित किया गया है और नकली पहचानें हैं।
  2. कॉन्फिगर | का चयन करें सेटिंग्स | बूँद का पता लगाने; फिर पहले आयाम के लिए 0.1 और दूसरे आयाम के लिए 2.0 तक चौरसाई सेट करें और न्यूनतम वॉल्यूम (यानी, अभिव्यक्त मूल्यों के लिए सीमा) को 1.00 E6 तक सेट करें; तो, ओकेपर क्लिक करें .
  3. प्रोसेसिंग | का चयन करें नई सेटिंग्स के साथ ब्लॉब्स का पता लगाएं; फिर, सुधारों का निरीक्षण करें।

6. 2डी चोटियों निस्पंदन

नोट: यह 1 डी और 2डी के साथ हमलों या पछोड़न के साथ कॉलम ब्लीडिंग के कारण अर्थहीन डिटेक्शन को स्वचालित रूप से हटाने के लिए किया जाताहै।

  1. प्रोसेसिंग | का चयन करें इंटरएक्टिव बूँद का पता लगाने।
  2. बूँद का पता लगाने सेटिंग्स पर ध्यान दें; फिर, क्लिक करें का पता लगाने.
  3. एडवांस्ड फ़िल्टर बिल्डर में, ऐडपर क्लिक करें; फिर, नई बाधा संवाद में, प्रतिधारण द्वितीयका चयन करें; तो, ओकेपर क्लिक करें .
  4. बाधा स्लाइडर्स में, सच्ची चोटियों को खोने के बिना झूठी चोटियों की संख्या को कम करने के लिए फ़िल्टर के लिए न्यूनतम और अधिकतम 2डी प्रतिधारण समय निर्धारित करें।
  5. क्लिक करें आवेदनकरें - फिर, नए फ़िल्टर के साथ डिटेक्शन सेटिंग्स को सहेजने के लिए हां पर क्लिक करें।
    नोट: विशेष रूप से पता लगाने की समस्याओं से निपटने के लिए अधिक उन्नत उपकरणों की आवश्यकता हो सकती है, जैसे आयन-पीक डिटेक्शन या सह-elutions19के लिए डिकॉन्वोल्यूशन।

7. रैखिक प्रतिधारण सूचकांक अंशांकन

नोट: प्रतिधारण सूचकांक (आरआई) मानकों (आमतौर पर एन-alkanes) के सेट में विशिष्ट प्रतिधारण समय के लिए इस चरण22 (IT)प्रदर्शन करें।

  1. कॉन्फिगर | का चयन करें आरआई टेबल | प्रतिधारण सूचकांक (कर्नल I)।
  2. आरआई टेबल कॉन्फ़िगरेशन डायलॉग पर, आयातपर क्लिक करें; फिर, आरआई अंशांकन फ़ाइल (नाम, प्रतिधारण समय और प्रतिधारण सूचकांक के साथ सीएसवी प्रारूप में) का चयन करें जिसका नाम "एलआरआई टेबल.csv" -(अनुपूरक फ़ाइल 4)।
  3. फाइल | का चयन करें छवि ए बचाओ। वांछित फ़ोल्डर पर नेविगेट करें; नाम दर्ज करें "तेल 1 LRI अंशांकित.gci"(अनुपूरक फ़ाइल 5); तो, क्लिक करें सेव.

8. NIST17 एमएस पुस्तकालय में चोटी स्पेक्ट्रा के लिए खोज23

  1. कॉन्फिगर | का चयन करें सेटिंग्स | खोज पुस्तकालय।
  2. सर्च लाइब्रेरी डायलॉग में पीक एमएस, तीव्रता सीमा से 100 तक स्पेक्ट्रम का प्रकार, एनआईओएसटी सर्च टाइप टू सिंपल (समानता), एनआईओएसटी आरआई कॉलम टाइप टू स्टैंडर्ड पोलर और एनआईएस्ट आरआई टॉलरेंस टू 10; तो, ओकेपर क्लिक करें . NIST MS खोज कई अन्य सेटिंग्स प्रदान करता है जो यहां चूक के लिए सेट हैं।
  3. प्रोसेसिंग | का चयन करें सभी ब्लॉब्स के लिए लाइब्रेरी खोजें।

9. विश्लेषण की समीक्षा करें और विश्लेषण पहचान को सही करें

  1. उपकरण पैलेट पर, बूँद | के लिए कर्सर मोड सेट ब्लॉब्स का चयन करें।
  2. इमेज व्यू में, वांछित चोटी पर सही क्लिक करें।
  3. बूँद गुण संवाद पर, बूँद गुणों का निरीक्षण; फिर, हिट लिस्टपर क्लिक करें ।
  4. हिट सूची का निरीक्षण करें; फिर, यदि पहचान गलत है, तो सही पहचान के बगल में चेकमार्क का चयन करें।
  5. बूँद गुण संवाद में, रासायनिक वर्ग और किसी भी अन्य वांछित मेटाडेटा नामित करने के लिए समूह का नाम दर्ज करें; तो, ओकेपर क्लिक करें .
  6. फाइल | का चयन करें छवि के रूप में सहेजें; वांछित फ़ोल्डर पर नेविगेट करें; नाम दर्ज करें "तेल 1 टेम्पलेट निर्माण के लिए COLORIZED.gci"(अनुपूरक फ़ाइल 6); तो, क्लिक करें सेव.
    नोट: यह फ़ाइल पूरक संग्रह में शामिल है, जिसे चरण 10 के लिए खोला जा सकता है।

10. लक्षित चोटियों के साथ एक टेम्पलेट बनाएं15

  1. इमेज व्यू में (अभी भी स्टेप 9.1 से चुनिंदा ब्लॉब्स मोड में), वांछित चोटियों को पहली चोटी पर क्लिक करने के साथ चुनें और CTRL + अतिरिक्त चोटियों पर क्लिक करें।
  2. टूल पैलेट पर, टेम्पलेट बटन में ऐड पर क्लिक करें।
  3. टेम्पलेट पूरा होने पर फाइल | का चयन करें टेम्पलेट को सहेजें; फ़ोल्डर और फ़ाइल नाम निर्दिष्ट; तो, क्लिक करें सेव.
  4. फाइल | का चयन करें क्लोज इमेज।
    नोट: इस बिंदु पर, ये निर्देश वांछित लक्षित चोटियों को शामिल करने के लिए बनाए गए टेम्पलेट के साथ जारी रहते हैं, जो "लक्षित tamplate.bt"(अनुपूरक फ़ाइल 7)के रूप में उपलब्ध हैं।

11. मैच और टेम्पलेट लागू

नोट: मिलान पता चला चोटियों में टेम्पलेट पैटर्न एक नया क्रोमाटोग्राम पहचानता है । टेम्पलेट से नए क्रोमेटोग्राम में मिलान सेट पहचान और अन्य मेटाडेटा लागू करना।

  1. फाइल | का चयन करें खुली छवि; "तेल 2 COLORIZED.gci"(अनुपूरक फ़ाइल 8)क्रोमाटोग्राम फ़ाइल (जो पूर्व-संसाधित है) पर नेविगेट करें और चुनें; फिर, ओपनपर क्लिक करें .
  2. टूल पैलेट पर, टेम्पलेट | के लिए कर्सर मोड सेट करें वस्तुओं का चयन करें।
  3. टेम्पलेट | का चयन करें लोड टेम्पलेट।
  4. लोड टेम्पलेट संवाद में, ब्राउज़पर क्लिक करें; लक्षित चोटियों टेम्पलेट"लक्षित template.bt"(अनुपूरक फ़ाइल 7)पर नेविगेट करें और उनका चयन करें; फिर, ओपनपर क्लिक करें .
  5. लोड टेम्पलेट संवाद में, लोडपर क्लिक करें, और फिर खारिज कर दिया।
  6. छवि दृश्य में, एक टेम्पलेट पीक पर सही क्लिक करें; फिर, क्यूसीएलआईसी और संदर्भ एमएस सहित इसके ऑब्जेक्ट गुणों का निरीक्षण करें।
  7. टेम्पलेट | का चयन करें इंटरएक्टिव मैच और ट्रांसफॉर्म टेम्पलेट।
  8. इंटरएक्टिव मैच इंटरफेस में, क्लिक करें मैच सभी; फिर, टेबल और छवि दोनों में मिलान परिणामों की समीक्षा करें, जिसमें प्रत्येक टेम्पलेट पीक को भरे हुए हलकों के साथ चिह्नित किया जाता है और, यदि एक मैच किया जाता है, तो पता लगाया गया चोटी के लिए एक भरे हुए सर्कल का लिंक होता है।
  9. मैचों को वांछित के रूप में संपादित करें; संतुष्ट होने पर, टेम्पलेट से मेटाडेटा को क्रोमेटोग्राम में स्थानांतरित करने के लिए आवेदन पर क्लिक करें।
    नोट: क्यूसीएलआईसी जैसी बाधाओं का मिलान करना, नए क्रोमेटोग्राम की पता की गई चोटियों के बीच सही पैटर्न से मेल खाने में मदद करता है। बाधा मापदंडों में टेम्पलेट संदर्भ(पीक एमएस या ब्लॉब एमएस)के रूप में उपयोग किए जाने वाले एमएस हस्ताक्षर का प्रकार और स्पेक्ट्रल समानता (डायरेक्ट मैच फैक्टर (डीएमएफ) और रिवर्स मैच फैक्टर (आरएमएफ) के लिए दहलीज मान शामिल हैं। यहां, पैरामीटर झूठे नकारात्मक मैचों को सीमित करने के लिए पिछलेअध्ययनों 13,14 के आधार पर निर्धारित किए गए हैं: पीक एमएस और डीएमएफ और आरएमएफ समानता सीमा 700।

12. काफी अलग क्रोमेटोग्राफी के लिए टेम्पलेट को बदलें

नोट: यह कदम तब तक आवश्यक नहीं है जब तक कि क्रोमेटोग्राफिक स्थितियों में काफी भिन्नता न हो, जिससे टेम्पलेट को एक नए क्रोमेटोग्राम के साथ गलत तरीके से चित्रित किया जा सके, जैसे कि दीर्घकालिक अध्ययनों पर या एक नया कॉलम स्थापित होने के बाद मामला हो सकता है। ऐसे मामलों में, नए क्रोमेटोग्राम12, 13को बेहतर ढंग से फिट करने के लिए टेम्पलेट को क्रोमेटोग्राफिक अवधारण-समय विमान में ज्यामितीय रूप से परिवर्तित किया जा सकता है। इस उदाहरण में, टेम्पलेट और क्रोमेटोग्राम के चोटी पैटर्न समान हैं, लेकिन प्रतिधारण-समय ज्यामिति में भिन्न होते हैं, जैसे कि विभिन्न क्रोमेटोग्राफिक स्थितियों के लिए देखा जाएगा।

  1. 2.bt (अनुपूरक फ़ाइल 9) पर नेविगेट करने, चयन करने और लोड करने के अलावा चरण11.2-11.5दोहराएं।
  2. टेम्पलेट | का चयन करें इंटरएक्टिव मैच टेम्पलेट; फिर, क्लिक करें एडिट ट्रांसफॉर्म.
  3. ट्रांसफॉर्म टेम्पलेट इंटरफेस में, पता लगाया चोटियों के साथ टेम्पलेट को बेहतर ी से संरेखित करने के लिए 1डी और 2डी तराजू, अनुवाद और कैंची भिन्न होते हैं; फिर, ट्रांसफॉर्म टेम्पलेटपर क्लिक करें .
  4. बदल टेम्पलेट के साथ, संपादित मैचपर क्लिक करें; फिर, कदम 11.8-11.9 दोहराएं।

13. क्रोमेटोग्राम के एक सेट में संयुक्त अलक्षित और लक्षित विश्लेषण करें

नोट: एक संयुक्त अलक्षित और लक्षित (यूटी) टेम्पलेट, जिसे सुविधा टेम्पलेट24,25के रूप में भी जाना जाता है, जब क्रोमेटोग्राम के प्रत्येक सेट से मिलान किया जाता है, अलक्षित और लक्षित विश्लेषण के बीच पत्राचार स्थापित करता है, फिर पैटर्न मान्यता के लिए लगातार क्रॉस-सैंपल सुविधाएं निकाली जाती हैं।

  1. सेट (यानी, 2डी क्रोमोटोग्राम्स ऑफ ऑयल) में सभी क्रोमोग्राम के लिए प्री-प्रोसेसिंग (स्टेप्स 1-6) और यूटी टेम्पलेट मैचिंग (स्टेप्स 11.1-11.9) करें। वैकल्पिक रूप से, इस कदम को परियोजना सॉफ्टवेयर या इसी तरह के सॉफ्टवेयर के साथ स्वचालित करें, यहां वर्णित नहीं है।
  2. अन्वेषक सॉफ्टवेयर लॉन्च करें।
  3. फाइल | का चयन करें खुला विश्लेषण; फिर, चुनें, और खोलें "फ़ीचर जोव सु 70 eV.gca"(अनुपूरक फ़ाइल 10)।
  4. परिणामों को खोलने और जांचने के लिए ओके पर क्लिक करें।
  5. विशिष्ट विश्लेषण के लिए मीट्रिक मूल्यों और आंकड़ों की समीक्षा करने के लिए यौगिक टैब पर क्लिक करें (यानी, जुड़े रासायनिक नामों के साथ लक्षित विश्लेषण) या सभी क्रोमेटोग्राम में गठबंधन (#) पहचानकर्ताओं के साथ अलक्षित विश्लेषणकर्ताओं, फिर नीचे दिए गए चरणों को अंजाम दें।
    1. क्रोमाटोग्राम में विशिष्ट मीट्रिक के लिए मूल्यों और आंकड़ों की समीक्षा करने के लिए विशेषताएं टैब पर क्लिक करें।
    2. यौगिकों और सुविधाओं दोनों के लिए सारांश आंकड़ों की समीक्षा करने के लिए सारांश टैब पर क्लिक करें। यदि क्रोमेटोग्राम विभिन्न वर्गों से हैं, जैसा कि इस मामले में इटली के दो अलग-अलग क्षेत्रों में काटे गए जैतून से उत्पादित तेल, तो सारांश टैब फिशर अनुपात सांख्यिकी (एफ और एफडीआर) को सूचीबद्ध करता है, जो कक्षाओं के बीच भेदभाव के लिए सुविधाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।
    3. सभी टैब पर विभिन्न चार्ट देखें और, यदि वांछित हैं, तो विशेषताएं टैब पर प्रिंसिपल कंपोनेंट एनालिसिस (पीसीए) करें।

14. समानांतर एमएस विश्लेषण के लिए यूटी टेम्पलेट को संशोधित करें

नोट: विश्लेषण दोनों 70 ईवी और 12 ईवी (यानी, उच्च और निम्न) इलेक्ट्रॉन आयनीकरण ऊर्जा26,27के साथ किया गया था।

  1. 12 ईवी क्रोमाटोग्राम में से एक खोलें, उदाहरण के लिए, "तेल 1 12 ईवी RAW.gci"(अनुपूरक फ़ाइल 11),प्री-प्रोसेसिंग (चरण 1-6) करें और यूटी टेम्पलेट "यूटी टेम्पलेट 70 relaxed.bt"(पूरक फ़ाइल 12)लोड करें जैसा कि चरण 11.1-11.6 में वर्णित है। फाइलों को अनुपूरक सामग्री के रूप में उपलब्ध कराया जाता है।
  2. यदि आवश्यक हो, तो चरण 12 में वर्णित 12 ईवी चोटियों को फिट करने के लिए टेम्पलेट को समायोजित करें। यहां कोई खास मिसलेशन नहीं है क्योंकि टैंडेम सिग्नल मल्टीप्लेक्स हैं। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि क्योंकि विभिन्न आयनीकरण सेटिंग्स अलग-अलग विखंडन का उत्पादन करती हैं, इसलिए डीएमएफ और आरएमएफ स्पेक्ट्रल समानता (यहां प्रदर्शित नहीं) पर क्यूसीएलआईसी बाधाओं के लिए बाधाओं को आराम देना आवश्यक है।
  3. फाइल | का चयन करें टेम्पलेट को सहेजें; फ़ोल्डर और फ़ाइल नाम निर्दिष्ट करें, उदाहरण के लिए, "यूटी टेम्पलेट 12.bt"(अनुपूरक फ़ाइल 13); तो, क्लिक करें सेव.

15. 12 ईवी क्रोमाटोग्राम में संयुक्त अलक्षित और लक्षित विश्लेषण करें

  1. फाइल | का चयन करें खुला विश्लेषण; फिर "फीचर जोव सु 12 eV.gca" का चयन करें और खोलें - पूरक फ़ाइल 14 फ़ाइल प्रदान की गई।
  2. परिणामों को खोलने और जांचने के लिए ओके पर क्लिक करें।
  3. मीट्रिक मूल्यों की समीक्षा करने के लिए यौगिक टैब पर क्लिक करें, विशिष्ट विश्लेषण के लिए 12 ईवी प्रतिक्रियाओं और आंकड़ों का उल्लेख करें (यानी, संबद्ध रासायनिक नामों के साथ लक्षित विश्लेषण) या सभी क्रोमाटोग्राम में गठबंधन (#) पहचानकर्ताओं के साथ अलक्षित विश्लेषणकर्ता, फिर नीचे दिए गए चरणों को करें।
    1. क्रोमाटोग्राम में विशिष्ट मीट्रिक के लिए मूल्यों और आंकड़ों की समीक्षा करने के लिए विशेषताएं टैब पर क्लिक करें।
    2. 12 ईवी पर दोनों यौगिकों और सुविधाओं के सारांश आंकड़ों की समीक्षा करने के लिए सारांश टैब पर क्लिक करें। यदि क्रोमेटोग्राम विभिन्न वर्गों से हैं, जैसा कि इस मामले में इटली के दो अलग-अलग क्षेत्रों में काटे गए जैतून से उत्पादित तेल, तो सारांश टैब फिशर अनुपात सांख्यिकी (एफ और एफडीआर) को सूचीबद्ध करता है, जो कक्षाओं के बीच भेदभाव के लिए सुविधाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।
    3. सभी टैब पर उपलब्ध विभिन्न चार्ट देखें और यदि वांछित हो, तो विशेषता टैब पर प्रिंसिपल कंपोनेंट एनालिसिस (पीसीए) करें।

Representative Results

जीसी×जीसी-TOF एमएस पैटर्न उच्च गुणवत्ता वाले अतिरिक्त कुंवारी जैतून का तेल volatilome प्रदर्शन के बारे में ५०० 2डी चोटियों के बारे में एक संकेत से शोर अनुपात (SNR) १०० की दहलीज से ऊपर । इस तरह की सीमा को खाद्य वोलैटिक्स14,27 पर पिछली जांचों द्वारा क्रॉस-तुलनात्मक विश्लेषण के लिए विश्वसनीय स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए दहलीज पर न्यूनतम सापेक्ष संकेत के रूप में परिभाषित किया गया था । घटकों को क्रोमेग्राफिक अंतरिक्ष पर दो क्रोमेग्राफिक आयामों में उनके सापेक्ष प्रतिधारण के अनुसार वितरित किया जाता है, और विशेष रूप से 1डी में उनकी अस्थिरता/ध्रुवीकरण और 2डी में अस्थिरता के आधार पर । यहां, कॉलम संयोजन ध्रुवीय × अर्ध-ध्रुवीय (यानी कार्बोवैक्स 20एम × OV1701) है।

2डी पैटर्न उच्च स्तर के आदेश को दर्शाता है। समरूप श्रृंखला और कक्षाओं के लिए सापेक्ष प्रतिधारण पैटर्न चित्रा 1 ए में एनोटेशन (समूहों और चोटियों के लिए बुलबुले के लिए ग्राफिक्स) रैखिक संतृप्त हाइड्रोकार्बन (काले), असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (पीला), रैखिक के लिए दिखाया गया है सैचुरेटेड एल्डिहाइड (नीला), मोनो-अनसैचुरेटेड एल्डिहाइड (लाल), पॉलीअनसैचुरेटेड एल्डिहाइड (सामन), प्राइमरी अल्कोहल (हरा), और शॉर्ट-चेन फैटी एसिड (सायनो)।

पता चला 2डी चोटियों तो पूरे 2डी पीक(बूंद स्पेक्ट्रम) या सबसे बड़े स्पेक्ट्रम (शीर्ष स्पेक्ट्रम) से निकाले गए औसत एमएस स्पेक्ट्रम की तुलना करकेपहचाना जा सकता है । चित्रा 2 ब्लॉब 5 के लिए शीर्ष स्पेक्ट्रम खोज के उत्पादन को दिखाता है और (ई)-2-हेक्सेनल के लिए एक उच्च समानता मैच (पहले 10 हिट) देता है। डेटाबेस का पता लगाया उन पूर्व विधि के चरण 8 में विश्लेषक द्वारा चयनित कर रहे हैं ।

पहचान सक्रिय प्रतिधारण अनुक्रमण द्वारा मान्य है। प्रयोगात्मक आईटी मूल्य की गणना 2डी चोटियों के लिए की गई थी, ताकि इस स्तर पर पुस्तकालय खोज सारणीबद्ध Iटीके सुसंगत मूल्यों के साथ परिणामों को प्राथमिकता दे। सहिष्णुता खिड़कियों को विश्लेषक अनुभव, स्थिर चरण के अनुसार संदर्भ डेटाबेस मूल्यों की विश्वसनीयता और लागू विश्लेषणात्मक स्थितियों के आधार पर अनुकूलित किया जा सकता है। एन-अल्कानेस के साथ प्रयोगात्मक अंशांकन के बिना रैखिक प्रतिधारण सूचकांकों के स्मार्ट अंशांकन के लिए नए उपकरण, हाल ही में रीचेनबाख एट अल19द्वारा एक अध्ययन में विकसित और चर्चा की गई है ।

सभी नमूना क्रोमाटोग्राम में एक ही यौगिक के बीच विश्वसनीय पत्राचार स्थापित करने के लिए लक्षित चोटियों का एक टेम्पलेट बनाने के लिए पहचाने गए 2डी चोटियों (यानी, लक्षित चोटियों) का संग्रह अपनाया जा सकता है। लक्षित टेम्पलेट चोटियों का संग्रह चित्रा 1 Bमें कल्पना की गई है। लाल हलकों १९६ लक्षित यौगिकों के अनुरूप है, दो आंतरिक मानकों (आईएस) कनेक्शन लाइनों के साथ टेम्पलेट चोटियों से जुड़े सहित । आईएस का उपयोग प्रतिक्रिया सामान्यीकरण के लिए किया जाता है और कनेक्शन लाइनों का उपयोग यह कल्पना करने में मदद करता है कि प्रत्येक 2डी पीक/ब्लॉब प्रतिक्रिया को सामान्य बनाने के लिए कौन सा शामिल है।

चित्रा 1Bमें, भरे हुए सर्कल टेम्पलेट पीक और वास्तविक पैटर्न के बीच सकारात्मक मैचों का संकेत देते हैं जबकि खाली सर्कल टेम्पलेट चोटियों के लिए हैं जिनके लिए पत्राचार सत्यापित नहीं किया गया था। 13 , 14 ,18,19सीमा मापदंडों, संदर्भ स्पेक्ट्रा और बाधा कार्यों के उचित चयन द्वाराझूठेनकारात्मक मैचों को सीमित किया जासकताहै। कई सह-एल्यूशंस वाले जटिल पैटर्न के लिए, आयन पीक डिटेक्शन फ़ंक्शन जो स्पेक्ट्रल डिकोवोोल्यूशन पर आधारित हैं, उचित हैं और एक वैध विकल्प19हो सकते हैं। टेम्पलेट पीक मेटाडेटा(ई)के लिए चित्रा 1B के बढ़े हुए पैनल में दिखाया गया है -2-हेक्सेनल।

टेम्पलेट मिलान की विशिष्टता बाधा कार्यों को लागू करने की संभावना पर निर्भर करती है जो उन उम्मीदवार चोटियों के लिए सकारात्मक पत्राचार को सीमित करती है, जो एल्गोरिदम की खोज खिड़की के भीतर गिरते हैं, एक निश्चित सीमा से ऊपर एमएस स्पेक्ट्रल समानता होती है। इस मामले में, चरण 11 में, समानता थ्रेसहोल्ड23 को पिछले प्रयोगों के अनुसार 700 पर सेट किया गया था जिसका उद्देश्य झूठे नकारात्मक मैचों को सीमित करने वाले इष्टतम मापदंडों को परिभाषित करना था14। चित्रा 1B में टेम्पलेट पीक गुणों के हाइलाइट किए गए क्षेत्र संदर्भ एमएस स्पेक्ट्रम स्ट्रिंग और क्यूसीएलआईसी बाधा फ़ंक्शन (यानी, (मैच ("<एमएस>") > = 700.0) और (RMatch ("") > = 700.0)) के बारे में जानकारी दिखाते हैं।

एक सेट के सभी क्रोमाटोग्राम के लिए टेम्पलेट लागू करके, एक पैटर्न के आंशिक गलत संरेखण के मामले में चुनौतीपूर्ण स्थितियों का सामना कर सकता है। यह ओवन तापमान विसंगतियों, वाहक गैस प्रवाह/दबाव अस्थिरता, या कॉलम प्रतिस्थापन या मॉड्यूलर लूप-केशिकाप्रतिस्थापन 14,28के मामले में प्रणाली पर मैन्युअल हस्तक्षेप के कारण हो सकता है। चित्र 3 लक्षित टेम्पलेट और वास्तविक क्रोमेटोग्राम के बीच आंशिक गलत संरेखण की स्थिति को दर्शाता है। न्यूनतम गलत संरेखणों के लिए, इंटरैक्टिव टेम्पलेट ट्रांसफॉर्म(चित्र 3,नियंत्रण कक्ष) बेहतर फिट के लिए टेम्पलेट चोटियों को फिर से स्थान कर सकते हैं। एक बार फिर से तैनात होने के बाद, पत्राचार स्थापित करने के लिए टेम्पलेट का मिलान किया जा सकता है। उदाहरण में, टेम्पलेट(चित्रा 3,चरण 12) चोटियों वास्तविक 2 डी पैटर्न के साथ सही ढंगसे मेल खाते हैं। गंभीर गलत संरेखणों के मामले में, यहां चर्चा नहीं की गई, मैच-ट्रांसफॉर्म-अपडेट कार्यों की पुनरावृत्ति टेम्पलेट चोटियों की स्थिति को वास्तविक पीक पैटर्न12,13,14में अनुकूलित कर सकती है।

यहां, लक्षित चोटियों (यानी, ज्ञात विश्लेषण) क्रोमेग्राफिक परिणाम (औसतन लगभग 500 पता लगाने योग्य चोटियों की 196 लक्षित चोटियों) का लगभग 40% प्रदान करते हैं। अन्य ६०% यौगिकों, उनके द्वारा लाए जाने वाले विवरण के साथ, लक्षित विश्लेषण में ध्यान में नहीं रखा जाता है । जांच को वास्तव में व्यापक बनाने के लिए, अलक्षित 2 डी चोटियों के लगातार क्रॉस-अलाइनमेंट भी स्थापितकिए जाने चाहिए । पहला आवेदन जहां टेम्पलेट मिलान को सभी पता लगाने योग्य विश्लेषणों तक बढ़ाया गया था , जो भुना हुआ कॉफी7के जटिल वोलेटीलोम से निपटा गया था। यह प्रक्रिया एक सॉफ्टवेयर (जैसे, अन्वेषक) के साथ स्वचालित है, जो यहां चरण 14-15 में दिखाया गया है।

इस प्रक्रिया में, अध्ययन के तहत सेट किए गए नमूने से संबंधित पूर्व-लक्षित छवियों (20 नमूने) का उपयोग सभी छवि पैटर्न29के क्रॉस-मिलान द्वारा विश्वसनीय चोटियों को परिभाषित करने के लिए किया जाता है। इसके बाद, एक समग्र क्रोमेटोग्राम बनाया गया है जिससे कोई तथाकथित फीचर टेम्पलेट17में यूटी विश्वसनीय चोटियों और चोटी क्षेत्रों (यानी, 2डी चोटियों के पदचिह्न) की पहचान कर सकता है।

70 ईवी पर प्राप्त विश्लेषणों के लिए, इस प्रक्रिया ने 144 विश्वसनीय चोटियों को शिथिल विश्वसनीयता के साथ निर्धारित किया29,76 जिनमें से लक्षित चोटियों की सूची से संबंधित हैं। इन 144 विश्वसनीय चोटियों के आधार पर, प्रक्रिया विश्वसनीय चोटियों के औसत प्रतिधारण समय के साथ लगातार सभी क्रोमोग्राम को संरेखित करती है और फिर उन्हें एक समग्र क्रोमेटोग्राम बनाने के लिए जोड़ती है। चित्रा 4 तेल (बाएं) के उत्पादन क्षेत्र के अनुसार लेबल सभी नमूनों की एक सूची और प्रत्येक नमूने में विश्वसनीय चोटियों/बूंद की मात्रा की सूची से पता चलता है (दाएं) ।

अलक्षित सुविधा टेम्पलेट समग्र क्रोमाटोग्राम में पाए गए विश्लेषण से 2डी चोटियों से बना है, जो चित्र 5 एमें दिखाया गया है, जो विश्वसनीय-चोटियों के टेम्पलेट (एन = 168 - लक्षित चोटियों के लिए लाल घेरे और अलक्षित चोटियों के लिए हरे घेरे) से मेल खाते हैं। समग्र चोटियों के द्रव्यमान स्पेक्ट्रा, साथ ही उनके प्रतिधारण समय, बढ़े हुए क्षेत्र में(जेड)-3-हेक्सेनॉल एसीटेट के लिए दिखाए गए फीचर टेम्पलेट में दर्ज किए गए हैं। पीक-क्षेत्रों को चित्रा 5B में लाल रंग के ग्राफिक्स के रूप में दिखाया गया है; इसके बजाय उन्हें समग्र क्रोमाटोग्राम (एन = 3578) में पाए गए सभी 2डी चोटियों की रूपरेखा द्वारा परिभाषित किया गया है।

जब प्रधान घटक विश्लेषण द्वारा अपर्यवेक्षित पैटर्न मान्यता 20 विश्लेषण नमूनों के भीतर लक्षित चोटियों वितरण के लिए लागू किया जाता है, सिसिली और टस्कनी तेल क्लस्टर अलग से सुझाव है कि pedo-जलवायु स्थितियों और terroir प्रभाव volatiles के सापेक्ष व्यापकता । परिणाम चित्रा 6A में दिखाए जाते हैं और विश्वसनीय चोटियों के वितरण से पीसीए परिणाम चित्रा 6बीमें दिखाए जाते हैं। दो दृष्टिकोण क्रॉस-मान्य करते हैं कि विभिन्न भौगोलिक क्षेत्रों के तेलों में अलग-अलग होता है, जबकि सुसंगत, रासायनिक हस्ताक्षर चाहे लक्षित हों या अलक्षित यौगिक, या दोनों, मैप किए जाते हैं।

अंत में, सॉफ्टवेयर समानांतर पता लगाने चैनलों में पैटर्न के त्वरित और प्रभावी पुनः संरेखण सक्षम बनाता है। इस आवेदन में, री-अलाइनमेंट मिलकर आयनीकरण संकेतों के लिए प्रस्तावित है। एमएस मल्टीप्लेक्स का आयन स्रोत दो आयनीकरण ऊर्जा (यानी, 70 और 12 ईवी) के बीच 50 हर्ट्ज प्रति चैनल30की अधिग्रहण आवृत्ति पर। स्पेक्ट्रल डेटा (यानी, स्पेक्ट्रल हस्ताक्षर और प्रतिक्रियाएं) प्रतिक्रिया26, 27की विभिन्न गतिशील श्रेणियों के साथ पूरक जानकारी लाते समय दो परिणामस्वरूप क्रोमेग्राफिक पैटर्न को बारीकी से गठबंधन कियाजाताहै। गठबंधन पैटर्न univocal IDs(यानी,लक्षित चोटियों के लिए रासायनिक नाम और अलक्षित चोटियों और पीक क्षेत्रों के लिए अद्वितीय संख्या #) के साथ सुविधाओं (2 डी चोटियों और पीक क्षेत्रों) निकालने की अनुमति देते हैं ।

टेम्पलेट मिलान प्रभावी क्रॉस-अलाइनमेंट की अनुमति देता है। इस स्थिति में, बहुत अधिक गलत संरेखण नहीं है, लेकिन यूटी चोटियों के लिए मैचों की अनुमति देने के लिए एमएस की बाधाओं को आराम दिया जाना चाहिए। दूसरी ओर, विशेष रुप से प्रदर्शित यूटी पीक-क्षेत्र, जिनमें कोई एमएस बाधाएं नहीं हैं, बिना किसी झूठे नकारात्मक मैचों के तुरंत मेल खाते हैं। चित्रा 5C एक 12 ईवी क्रोमोटोग्राम का एक बढ़ा हुआ क्षेत्र दिखाता है जहां 70 ईवी डेटा से निर्मित फीचर टेम्पलेट का मिलान किया जाता है। कम क्यूसीएलआईसी बाधाओं (उदाहरण के लिए, 600 पर डीएमएफ सीमा) के कारण विश्वसनीय यूटी चोटियों का सकारात्मक मिलान किया जाता है। ध्यान दें, 12 ईवी पर, कम आयनीकरण ऊर्जा द्वारा प्रेरित सीमित विखंडन के कारण कम चोटियों का पता चला है।

Figure 1
चित्रा 1: द्विआयामी समोच्च साजिश और लक्षित टेम्पलेट। (क)टस्कनी से एक अतिरिक्त कुंवारी जैतून के तेल के अस्थिर अंश की समोच्च साजिश। समरूप श्रृंखला और कक्षाओं के आदेश दिए गए पैटर्न को विभिन्न रंगों और रेखाओं के साथ हाइलाइट किया जाता है: रैखिक संतृप्त हाइड्रोकार्बन (ब्लैक लाइन और 2डी आकृति) असंतृप्त हाइड्रोकार्बन (पीला), रैखिक संतृप्त एल्डिहाइड (नीला) मोनो-अनसैचुरेटेड एल्डिहाइड (लाल), पॉलीअनसैचुरेटेड एल्डिहाइड (सामन), प्राथमिक अल्कोहल (हरा) और लघु-श्रृंखला फैटीनो (एसिड) । (ख)आंतरिक मानकों (एसएस) को जोड़ने वाली कनेक्शन लाइनों के साथ ज्ञात विश्लेषण (लाल रंग के घेरे) के अधिक लक्षित टेम्पलेट। पैनल 2डी पीक/ब्लॉब गुण मेटाडेटा (डेकनल) या टेम्पलेट पीक गुण दिखाते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: शीर्ष एमएस खोज। ब्लॉब 5 के लिए शीर्ष एमएस खोज का उत्पादन। पुस्तकालय से उपलब्ध उच्चतम समानता मिलान और संबंधित मेटाडेटा के साथ डेटाबेस प्रविष्टियों की सूची। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: टेम्पलेट पुनर्संरेखण। कार्यप्रवाह उन चरणों को दर्शाता है जो परिवर्तन द्वारा टेम्पलेट के पुनः संरेखण की अनुमति देते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: जीसी अन्वेषक इंटरफेस। सभी चयनित तेल के उत्पादन क्षेत्र (बाएं) और प्रत्येक नमूने में विश्वसनीय चोटियों/बूंद की मात्रा की सूची के अनुसार लेबल छवियों के साथ अन्वेषक पैनल (दाएं) । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: लक्षित और यूटी टेम्पलेट। (क)11 चरण में स्वचालित प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप विश्वसनीय चोटियां; लाल घेरे ज्ञात विश्लेषण के अनुरूप होते हैं जबकि हरे रंग के सर्कल अज्ञात होते हैं। अतिरंजित पैनल में, टेम्पलेट ऑब्जेक्ट गुण (जेड) -3-हेक्सेनल के लिए दिखाए जाते हैं। (ख)बढ़े हुए क्षेत्र जो यूटी टेम्पलेट के यूटी चोटियों (लाल और हरे रंग के हलकों) और पीक-क्षेत्रों (लाल ग्राफिक्स) को 70 ईवी आयनीकरण ऊर्जा पर अधिग्रहीत एक नमूना तेल पर मिलान करते हैं। (ग)यूटी टेम्पलेट 12 ईवी आयनीकरण ऊर्जा पर अधिग्रहीत एक नमूना तेल पर मिलान किया गया । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्रा 6: पीसीए लोडिंग प्लॉट। वे नमूनों (टस्कनी और सिसिली से तेल) की प्राकृतिक संरचना दिखाते हैं क्योंकि वे(ए)लक्षित चोटियों के वितरण या(बी)यूटी चोटियों वितरण के परिणामस्वरूप होते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

पूरक फाइलें। इन फाइलों को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें।

Discussion

जीसी×जीसी-टीईएफ एमएस डेटा का दृश्य व्यापक दो आयामी अलगाव द्वारा प्राप्त परिणामों की उचित समझ के लिए एक मौलिक कदम है। अनुकूलित रंगीकरण के साथ छवि भूखंड विश्लेषकों को डिटेक्टर प्रतिक्रिया मतभेदों की सराहना करने और इस प्रकार नमूना घटकों के अंतर वितरण की अनुमति देता है। यह दृश्य दृष्टिकोण क्रोमेटोग्राम की व्याख्या और विस्तार पर विश्लेषकों के परिप्रेक्ष्य को पूरी तरह से बदलता है। यह पहला कदम, एक बार क्रोमोग्राफर द्वारा समझ और आत्मविश्वास से उपयोग किया जाता है, आगे की प्रक्रिया में एक नया परिप्रेक्ष्य खोलता है।

डेटा प्रसंस्करण का एक और मौलिक पहलू सभी नमूना बिंदुओं के लिए पूर्ण डेटा मैट्रिक्स (यानी, एमएस स्पेक्ट्रल डेटा और प्रतिक्रियाओं) तक पहुंच है, जिनमें से प्रत्येक एक ही डिटेक्टर घटना से मेल खाती है। इस संबंध में 2डी चोटियों एकीकरण, ताकि डिटेक्टर घटनाओं का संग्रह एक एकल विश्लेषण के अनुरूप एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करते हैं । वर्तमान प्रोटोकॉल में, 2डी चोटियों का पता लगाना वाटरशेड एल्गोरिदम18 पर आधारित है जिसमें आंशिक सह-eluting यौगिकों के मामले में पता लगाने की संवेदनशीलता में सुधार करने के लिए कुछ अनुकूलन शामिल हैं। इस प्रक्रिया को और अधिक विशिष्ट बनाने के लिए, deconvolution किया जाना चाहिए, और अधिक परिष्कृत प्रक्रियाओं को अपनाया । यह एमएस डेटा के लिए आयन पीक डिटेक्शन करने से संभव है; एल्गोरिदम डेटा सरणी को संसाधित करता है और स्पेक्ट्रल प्रोफाइल19,31के आधार पर सिंगल एनालिसिस से प्रतिक्रिया को अलग करता है ।

प्रोटोकॉल का एक महत्वपूर्ण अभी तक महत्वपूर्ण कदम है, और किसी भी जीसी×जीसी-एमएस डेटा व्याख्या प्रक्रिया का, विश्लेषण पहचान से संबंधित है । प्रामाणिक मानकों के साथ एक पुष्टित्मक विश्लेषण के अभाव में कदम 8 और 9 में प्रस्तावित इस प्रक्रिया को विश्लेषक द्वारा सावधानीपूर्वक आयोजित किया जाना चाहिए । स्वचालित कार्रवाई किसी भी वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर में उपलब्ध हैं; वे एकत्र संदर्भ स्पेक्ट्रा (यानी, स्पेक्ट्रल पुस्तकालयों) के खिलाफ एमएस स्पेक्ट्रल हस्ताक्षर समानता मूल्यांकन और क्वालीफायर/क्वांटिफायर आयनों के बीच विशेषता अनुपात का मूल्यांकन शामिल हैं । हालांकि, आइसोमर्स की पहचान को अस्वीकार करने के लिए अतिरिक्त पुष्टित्मक मानदंडों की आवश्यकता है। प्रोटोकॉल उम्मीदवारों की सूची को प्राथमिकता देने के लिए रैखिक प्रतिधारण अनुक्रमित को अपनाने का प्रस्ताव करता है; यहां की सीमा प्रतिधारण डेटा की उपलब्धता और इसकी निरंतरता से संबंधित है ।

इस दृष्टिकोण को अद्वितीय बनाने वाली मुख्य विशेषता 12 ,13,15,29से मेल खाती है । टेम्पलेट मिलान एक बहुत प्रभावी, विशिष्ट और सहज तरीके से 2डी पैटर्न मान्यता को सक्षम बनाता है। यह संवेदनशीलता और विशिष्टता के संदर्भ में, अनुकूलित सीमा मूल्यों और/या बाधा कार्यों को लागू करके सेट किया जा सकता है, जबकि विश्लेषक सक्रिय रूप से कार्य मापदंडों को बदलने के साथ बातचीत करके प्रक्रिया की निगरानी कर सकता है । इस प्रक्रिया की खासियत एक समान बैच के नमूनों के बीच लक्षित और अलक्षित चोटियों की जानकारी को पार करने की संभावना पर निर्भर करती है, लेकिन मध्यम से गंभीर गलत संरेखण के बावजूद समान नाममात्र की स्थितियों के साथ प्राप्त नमूनों के बीच भी। इस ऑपरेशन के फायदे सभी लक्षित विश्लेषण पहचानों को संरक्षित करने की संभावना से संबंधित हैं, जो विश्लेषक के लिए एक समय लेने वाला कार्य है, और पिछले विस्तार सत्रों से लक्षित और अलक्षित चोटियों के लिए सहेजे गए सभी मेटाडेटा।

टेंपरेचर मिलान कम्प्यूटेशनल समय के मामले में भी बहुत प्रभावी है; लो-रेजोल्यूशन एमएस डेटा फाइल्स में लगभग 1-2 जीबी पैक्ड डेटा होता है जबकि हाई-रेजोल्यूशन एमएस एनालिसिस 10-15 जीबी प्रति सिंगल एनालिटिकल रन तक पहुंच सकता है । टेम्पलेट मिलान हर बार पूर्ण डेटा मैट्रिक्स को संसाधित नहीं करता है, लेकिन सबसे पहले, टेम्पलेट चोटियों का उपयोग करके क्रोमटोग्राम के बीच प्रतिधारण-समय संरेखण करता है, टेम्पलेट में संदर्भ के साथ उनकी समानता मिलान के लिए खोज खिड़की के भीतर उम्मीदवार चोटियों को संसाधित करता है। गंभीर मिथ्या संरेखण के मामले में, सबसे चुनौतीपूर्ण स्थिति, वैश्विक दूसरे क्रम पॉलीनोमियल ट्रांसफॉर्म ने कंप्यूटेशनल समय13को कम करते हुए स्थानीय तरीकों से बेहतर प्रदर्शन किया।

जीसी×जीसी तकनीक के लिए शिक्षा और अनुसंधान प्रयोगशालाओं से परे व्यापक रूप से फैलने के लिए, डेटा प्रसंस्करण उपकरणों को दृश्य और क्रोमेकोग्राम निरीक्षण के लिए बुनियादी संचालन की सुविधा प्रदान करनी होगी; विश्लेषण की पहचान मानकीकृत एल्गोरिदम और प्रक्रियाओं (जैसे, NIST खोज एल्गोरिदम और आईटी अंशांकन) को अपनाने की संभावना प्रदान करनी चाहिए; और क्रॉस-तुलनात्मक विश्लेषण सहज, प्रभावी और इंटरैक्टिव उपकरणों द्वारा समर्थित होना चाहिए। प्रस्तावित दृष्टिकोण इन जरूरतों को संबोधित करता है, जबकि एनालाइट्स सह-एल्यूशन, मल्टीपल एनालिसिस कैलिब्रेशन, समूह-प्रकार विश्लेषण और समानांतर पता लगाने के संरेखण जैसी जटिल स्थितियों से निपटने के लिए उन्नत विकल्प और उपकरण प्रदान करता है।

संदर्भित साहित्य में कई संभावित परिदृश्यों को शामिल किया गया है जहां जीसी×जीसी और, अधिक आम तौर पर, व्यापक दो आयामी क्रोमेटोग्राफी, अद्वितीय समाधान और विश्वसनीय परिणाम प्रदान करते हैं जिन्हें एकल रन विश्लेषण में 1डी-क्रोमेटोग्राफी द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है। 5,32,33 हालांकि जीसी×जीसी सबसे शक्तिशाली उपकरण है जो अलगाव क्षमता और संवेदनशीलता को बढ़ाता है, हमेशा पृथक्करण शक्ति, संवेदनशीलता और अन्य प्रणालीगत क्षमताओं की सीमाएं होती हैं। के रूप में इन प्रणालीगत सीमाओं से संपर्क कर रहे हैं, डेटा विश्लेषण उत्तरोत्तर और अधिक कठिन हो जाता है । इसलिए, अनुसंधान और विकास हमारे निपटान में विश्लेषणात्मक उपकरणों में सुधार जारी रखना चाहिए ।

Disclosures

प्रो स्टीफन ई रीचनबाख और डॉ क्विंगपिंग ताओ जीसी इमेज, एलएलसी में वित्तीय हित हैं । डॉ डेनिएला पेरोनी इटली और फ्रांस में जीसी इमेज के वितरक एसआरए इंस्ट्रूमेंट्स की कर्मचारी हैं । डॉ फेडरिको स्टेलो, प्रो चियारा कॉर्डो और प्रो कार्लो बिची ने हितों के टकराव की घोषणा नहीं की ।

Acknowledgments

इस शोध को प्रोगेटो एगर − फोंडाजिओनी ने रीट प्रति ला राइसरका एग्रोलिमेंटेवर में समर्थन दिया था। परियोजना परिवर्णी शब्द वायलिन - अभिनव विश्लेषणात्मक उपकरण (https://olivoeolio.progettoager.it/index.php/i-progetti-olio-e-olivo/violin-valorization-of-italian-olive-products-through-innovative-analytical-tools/violin-il-progetto) के माध्यम से इतालवी जैतून उत्पादों का वीरता। जीसी इमेज सॉफ्टवेयर उन पाठकों के लिए एक मुफ्त परीक्षण के लिए उपलब्ध है जो प्रोटोकॉल को प्रदर्शित और परीक्षण करना चाहते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1D SolGel-Wax column (100% polyethylene glycol; 30 m × 0.25 mm dc × 0.25 μm df). Carrier gas helium at a constant nominal flow of 1.3 mL/min. Trajan SGE Analytical Science, Ringwood, Australia PN 054796 Carrier gas helium at a constant nominal flow of 1.3 mL/min. Oven temperature programming set as follows: 40°C (2 min) to 240°C (10 min) at 3.5°C/min.
2D OV1701 column (86% polydimethylsiloxane, 7% phenyl, 7% cyanopropyl; 1 m × 0.1 mm dc × 0.10 μm df) from . Mega, Legnano, Milan, Italy PN MEGA-1701
Automated system for sample preparation: SPR Autosampler for GC SepSolve-Analytical, Llantrisant, UK
Extra Virgin Olive oils: Sicily and Tuscany, Italy Project VIOLIN (Ager - Fondazioni in rete per la ricerca agroalimentare) Samples (n=10) were collected during the production year 2018 within the "Violin" project sampling campaign. Oils were submitted to HS-SPME to sample volatiles according to a reference protocol validated in a previous study of Stilo et al.14
Gas chromatograph: Model 7890B GC Agilent Technologies Wilmington DE, USA
GC Image GC×GC edition V 2.9 GC Image LLC, Lincoln, Nebraska https://www.gcimage.com/gcxgc/trial.html
Image processing software GC Image LLC, Lincoln, Nebraska https://www.gcimage.com/gcxgc/trial.html
Mass spectrometer: BenchTOF-Select Markes International Llantrisant, UK
Methyl-2-octynoate (CAS 111-12-6) Merck-Millipore/Supelco PN: 68982
Modulator controller: Optimode v2.0 SRA Intruments, Cernusco sul Naviglio, Milan, Italy
Modulator: KT 2004 loop type Zoex Corporation Houston, TX, USA
MS library and search software: NIST Library V 2017, Software V 2.3 National Institute of Standards and Technology (NIST), Gaithersburg MD https://www.nist.gov/srd/nist-standard-reference-database-1a-v17
n-alkanes C8-C40 for retention indexing Merck-Millipore/Supelco PN: 40147-U
n-hexane (CAS 110-54-3) gas chromatography MS SupraSolv Merck-Millipore/Supelco PN: 100795
Solid Phase Microextraction fiber Merck-Millipore/Supelco PN 57914-U
α- /β-thujone (CAS 546-80-5) Merck-Millipore/Sigma Aldrich PN: 04314

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References

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