فيزي استخراج المركبات العضوية المتطايرة جنبا إلى جنب مع الضغط الجوي التأين الكيميائي الأقطاب الكتلة الطيف الكتلي

الهدف العام من إجراء الاستخلاص هذا هو تحرير المركبات المتطايرة من عينة سائلة ونقل هذه المركبات إلى مطياف الكتلة للكشف عنها. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال العلوم أو الكيمياء البيئية، مثل تحديد المركبات المتطايرة الموجودة في المشروبات أو مياه الصرف الصحي. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في سرعتها وإمكانية إجرائها مباشرة (online) مع الكشف باستخدام مطياف الكتلة.

خطرت لي فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما فتحت زجاجة مشروب غازي في يوم مشمس؛ حيث أطلقت فقاعات ثاني أكسيد الكربون رائحة المشروب. وشعرت حينها أنه يمكننا إعادة إنتاج هذه العملية بسهولة في المختبر.

لبدء هذا الإجراء، قم بتحضير محلول مركز من الليمونين في الإيثانول عن طريق خلط 10 µL من الليمونين مع 990 µL من الإيثانول. ولتحضير العينة الحقيقية، قم أولاً بعصر ثمرة ليمون طازجة باستخدام عصارة مطبخ للحصول على عصير الليمون. بعد ذلك، اخلط 2 mL من عصير الليمون في 500 µL من الإيثانول.

أضف الماء بدرجة نقاء LC-MS حتى يصل الحجم النهائي إلى 10 milliliters ورجّ الدورق الحجمي جيداً. انقل عينة عصير الليمون المخففة والمجهزة إلى قنينة زجاجية ذات سدادة غشائية ومخصصة للفراغ الرأسي (head space) بسعة 20 milliliter. الآن، قم بتحضير عينة مدعمة عن طريق خلط اثنين milliliter من عصير الليمون، و10 microliters من المحلول المخزون لـ limonene، و490 microliters من ethanol.

أضف ماءً من درجة LC-MS حتى يصل الحجم النهائي إلى 10 milliliters ورُجّ الدورق الحجمي جيداً. قم بتوصيل أسطوانة غاز ثاني أكسيد الكربون بمدخل إمداد الغاز في نظام الاستخلاص الفوار. افتح الصمام الموجود في منظم الغاز.

بعد ذلك، اضبط ضغط المخرج على 1.5 bar. عقب ذلك، قم بتوصيل مخرج غرفة الاستخلاص بمدخل مصدر الأيونات. ثم قم بتوصيل نظام الاستخلاص الفوار بمصدر طاقة بجهد 12 فولت.

قم بإعداد برنامج الحصول على البيانات لجهاز مطياف الكتلة ثلاثي الرباعي المتصل بنظام استخلاص fizzy. اضبط درجة حرارة خط إزالة المذيب على 250 °C ومعدل تدفق غاز التجفيف على 15 liters per minute. ثم اختر ملف طريقة الحصول على بيانات MS.

تحقق من أن جهد التصادم هو -20 فولت، ونسبة الشحنة الرئيسية للأيون السلف هي 137، ونسب الشحنة الرئيسية للأيونات الشظية هي 81 و95. ثم انقر فوق زر Start Single Run. ضع قارورة العينة في نظام الاستخلاص الفوار باستخدام مثبت البراغي.

اضغط على زر البدء في درع LCD الخاص بنظام الاستخلاص الفوار. وأثناء سير عملية الاستخلاص الفوار الآلية، راقب تطور إشارات الأيونات على شاشة مطياف الكتلة ثلاثي الرباعيات. يتم ضغط ثاني أكسيد الكربون في الغرفة، ثم يتم تخفيف الضغط في الغرفة مما يؤدي إلى حدوث الفوران.

بعد اكتمال عملية الاستخلاص الفوارة، قم بفك أنبوب العينة من النظام. امسح عمود تقليب العينة باستخدام منديل سليلوزي. بعد ذلك، اغسل العمود باستخدام الإيثانول وامسحه بمنديل سليلوزي.

بعد إيقاف تشغيل مصدر الطاقة، قم بفصل أنبوب مخرج الاستخلاص الفوار من مصدر الأيونات. ثم أغلق صمام أسطوانة الغاز وافصل أنابيب الغاز. قم بتصدير تيارات الأيونات المستخلصة لنسبة الشحنة الرئيسية 81 من برنامج الحصول على البيانات الخاص بمطياف الكتلة ثلاثي الرباعيات إلى ملفات بصيغة ASCII.

أولاً، انقر فوق تحديد المجلد (Select Folder) واختر ملف البيانات. انقر فوق علامة تبويب الملف (File)، واختر تصدير البيانات (Export Data)، ثم اختر تصدير البيانات كـ ASCII. اختر ملف المخرجات (Output File)، وحدد مسار الملف، ثم انقر فوق فتح (Open).

ثم اختر مخطط الكروماتوغرافيا الكتلي (MS Chromatogram - MC). لاستيراد البيانات إلى برنامج تكامل القمم وقياس مساحات القمم، اختر خيار Import من علامة التبويب File. افتح ملف البيانات، وانقر فوق الزر Yes، وحدد البيانات في العمودين X وY. ثم انقر فوق OK واختر خيار Auto Fit Peaks One Residuals.

الآن، قم بملاءمة ذروة الاستخلاص بشكل شبه تلقائي مع التأكد من أن المنحنى الملاءم يتبع نقاط البيانات التجريبية. اختر الخيارين قائمة تقديرات الذروة (List Peak Estimates) ثم محرر ASCII (ASCII Editor). انسخ نتائج الملاءمة إلى الحافظة.

لإدخال مساحات القمم في برنامج تحليل البيانات، أدخل أولاً قيم مساحة القمة في العمود Y وقيم التركيز في العمود X. من علامة تبويب المخطط (Plot)، اختر الرمز (Symbol) والتشتت (Scatter). ثم اختر الملاءمة (Fitting) والملاءمة الخطية (Fit Linear) من علامة تبويب التحليل (Analysis).

ترتبط مساحات الذروة الزمنية لأحداث الاستخلاص بتركيزات المواد المراد تحليلها في العينة السائلة التي خضعت للاستخلاص الفوار، مما يسمح بإجراء تحليل كمي. وفي هذه التجربة، تم إجراء إضافة معيارية مزدوجة لإثبات القدرات الكمية لهذه التقنية. يظهر هنا مخطط يربط بين مساحات الذروة الزمنية وتركيز معيار limonene المضاف إلى عينة عصير الليمون المخففة.

بناءً على قيم الميل والتقاطع التي تم الحصول عليها، كان تركيز الليمونين في عينة عصير الليمون المخففة 8.51 × 10⁻⁵ moles per liter. وبعد الضرب في عامل التخفيف، كان تركيز الليمونين في عينة عصير الليمون الأصلية 4.26 × 10⁻⁴ moles per liter. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن إجراؤها في أقل من 10 دقائق إذا نُفذت بشكل صحيح.

أثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر ضبط المعلمات التجريبية بشكل صحيح. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن تكتسب فهماً جيداً لكيفية إعداد معدات الاستخلاص الفوار وإجراء عمليات استخلاص للعينات الحقيقية. لا تنسَ أن العمل مع الغازات المضغوطة يمكن أن يكون خطيراً للغاية، لذا يجب دائماً اتخاذ الاحتياطات اللازمة مثل ارتداء نظارات السلامة أثناء تنفيذ هذا الإجراء.