سبتمبر 2, 2020
يقدم هذا البروتوكول نهجا لبصمات الأصابع واستكشاف البيانات متعددة الأبعاد التي تم جمعها من خلال كروماتوغرافيا الغاز ثنائي الأبعاد الشاملة إلى جانب قياس الطيف الكتلي. يتم تطبيق خوارزميات التعرف على الأنماط المخصصة (مطابقة القالب) لاستكشاف المعلومات الكيميائية المشفرة في الكسر المتطاير لزيت الزيتون البكر الممتاز (أي volatilome).
البصمة الكروماتوغرافية عن طريق مطابقة القوالب أمرا مهما لأنه يمكنه تلقائيا استخراج معلومات كيميائية غنية وغير مستهدفة عن طريق GC مرات كروماتوجرامات GC عبر عينات متعددة مع محاذاة متقاطعة متسقة. تتمثل المزايا الرئيسية لهذه التقنية في تغطيتها الشاملة للتحليلات غير المستهدفة والمستهدفة ، ومطابقتها المتسقة للميزات الكروماتوغرافية عبر العديد من الكروماتوجرامات والعينات عن طريق المحاذاة المتقاطعة. هذه التقنية لها تطبيقات واسعة.
هنا نطبقها على علم المواد الغذائية وعلى وجه التحديد لتوصيف المعلومات الكيميائية المشفرة في الجزء المتطاير من زيوت الزيتون البكر الممتاز. هذه التقنية أساسية للبحث باستخدام التعلم الآلي ، لاكتشاف العلاقات المعقدة بين كيمياء العينة والعوامل الخارجية. على سبيل المثال في الغذاء ، باستخدام الجودة الحسية وطرق الإنتاج.
أود أن أسميها الكروماتوغرافيا ضرورية. إذا كانت الفواصل ضعيفة ، فإن قوة التقنية محدودة ، ولكن إذا كانت الرسومات الكروماتوغرافية جيدة ، فإن الطريقة ناجحة إلى حد ما ، يصور GC by GC علاقات الاحتفاظ بالهيكل في الصور. تتكيف العين البشرية جيدا لإدراك الأنماط ثنائية الأبعاد ، وبالتالي فإن رؤية الطريقة توضح قوتها بطريقة مباشرة للغاية.
لإنشاء مصفوفة نقطية ثنائية الأبعاد للتصور والمعالجة ، قم بتشغيل برنامج الصور وحدد ملف واستيراده لفتح ملفات البيانات الأولية ذات الأهمية. في مربع حوار الاستيراد، اضبط فترة التعديل على 3.5 ثانية، وانقر فوق موافق، وحدد ملف وحفظ الصورة باسم. انتقل إلى المجلد المطلوب ، وأدخل اسم الملف ، وانقر فوق حفظ.
لتحويل مرحلة التعديل ، حدد مرحلة المعالجة والتحول واضبط مقدار التحول على سالب 0.8 ثانية. لتصحيح خط الأساس، حدد الرسم وارسم المستطيل وانقر واسحب لرسم مستطيل في الصورة حيث لم يتم اكتشاف أي قمم. حدد الأدوات وتصور البيانات ولاحظ المتوسط والانحراف المعياري لإشارة الكاشف.
ثم أغلق الأداة وحدد المعالجة وخط الأساس الصحيح. لتلوين الصور الكروماتوغرافية باستخدام خرائط القيمة والألوان، حدد عرض وتلوين. افتح علامة تبويب استيراد التصدير وحدد الرقم خريطة الألوان المخصصة AAAA، وانقر فوق استيراد.
ثم في عناصر تحكم تعيين القيمة، قم بتعيين نطاق القيمة إلى الحد الأدنى والأقصى للقيم وانقر فوق موافق. للكشف عن ذروة anolyte ثنائية الأبعاد، حدد المعالجة والكشف عن الكائنات الثنائية كبيرة الحجم. سيتم تقسيم بعض القمم وسيتم ملاحظة بعض الاكتشافات الزائفة.
حدد التكوين والإعدادات واكتشاف الكائن الثنائي كبير الحجم. اضبط التنعيم على 0.1 للعينات 1D وعلى اثنين للتعديلات ثنائية الأبعاد، واضبط الحد الأدنى على واحد في 10 إلى السادس. ثم انقر فوق موافق ، وحدد المعالجة ، واكتشف الكائنات الثنائية كبيرة الحجم ولاحظ التحسينات.
لإزالة الاكتشافات التي لا معنى لها، حدد أولا المعالجة والكشف التفاعلي عن الكائن الثنائي كبير الحجم لاحظ إعدادات الكشف عن الكائن الثنائي كبير الحجم، وانقر فوق اكتشاف. في أداة إنشاء الفلاتر المتقدمة، انقر على إضافة.
في نافذة القيد الجديدة، حدد الاستبقاء 2، وانقر فوق موافق. ثم في شريط التمرير ، قم بتعيين الحد الأدنى والحد الأقصى لأوقات الاحتفاظ 2D للمرشح لتقليل عدد القمم الخاطئة دون فقدان القمم الحقيقية وانقر فوق تطبيق ونعم. للبحث عن أطياف الذروة ومكتبة NIST MS ذات الاهتمام، حدد التكوين والإعدادات ومكتبة البحث وقم بتعيين نوع الطيف إلى ذروة MS، وعتبة الشدة إلى 100، ونوع بحث NIST إلى التشابه البسيط، ونوع عمود مؤشرات استبقاء NIST إلى القطبي القياسي، وتفاوت مؤشرات استبقاء NIST إلى 10.
ثم انقر فوق موافق وحدد المعالجة والبحث في المكتبة عن جميع الكائنات الثنائية كبيرة الحجم. لإنشاء قالب بالقمم المستهدفة في عرض الصورة ، انقر فوق الذروة الأولى وانقر فوق أي قمم إضافية لتحديد القمم ذات الاهتمام. انقر فوق إضافة إلى القالب وحدد ملف وحفظ القالب.
ثم حدد اسم المجلد والملف وانقر فوق حفظ. لمطابقة القالب وتطبيقه، حدد ملف وافتح الصورة وانتقل إلى ملف الكروماتوگرام الذي يثير الاهتمام وافتحه. قم بتعيين وضع المؤشر على القالب وحدد الكائنات وحدد القالب وتحميل القالب.
في نافذة قالب التحميل، انقر فوق استعراض وافتح قالب القمم المستهدفة. ثم انقر فوق تحميل ورفض. في عرض الصورة ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق ذروة القالب لفحص خصائص الكائن الخاصة به ، بما في ذلك تعبير المنطق الكيميائي المؤهل ، أو qCLIC ، ومرجع MS. حدد القالب والمطابقة التفاعلية وتحويل القالب.
في نافذة قالب المطابقة، انقر فوق مطابقة الكل وراجع النتائج المطابقة في الجدول وفي الصورة. سيتم تمييز كل ذروة قالب بدائرة غير مملوءة. إذا تم إجراء تطابق ، فسيكون هناك رابط إلى دائرة مملوءة للذروة المكتشفة.
ثم قم بتحرير التطابقات حسب الاقتضاء وانقر فوق تطبيق لنقل البيانات الوصفية من القالب إلى الكروماتوغرام. إذا اختلفت الظروف الكروماتوغرافية بشكل كبير، مما تسبب في عدم محاذاة القالب مع مخطط كروماتوغرامي جديد، فقم بتحميل القالب المستهدف2. BT وحدد قالب وقالب مطابقة تفاعلية وانقر فوق تحرير التحويل.
في واجهة القالب المحولة، قم بتغيير المقاييس والترجمات والمقصات 1D و 2D لمحاذاة القالب بشكل أفضل مع القمم المكتشفة، وانقر فوق تحويل القالب. عند تحويل القالب، انقر فوق تحرير مطابقة، وقم بمطابقة ذروة القالب كما هو موضح. لإنشاء مراسلات بين التحليلات غير المستهدفة والمستهدفة ، حدد الملف والتحليل المفتوح وافتح الملف كما هو موضح.
افتح علامة التبويب المركبات لمراجعة قيم القياس والإحصائيات لتحليلات معينة أو تحليلات غير مستهدفة مع معرفات محاذاة عبر جميع المخططات الكروماتوغرامية. افتح علامة التبويب السمات لمراجعة القيم والإحصائيات لمقاييس محددة عبر المخططات الكروماتوغرافية وافتح علامة تبويب الملخص الإحصائي هذه لمراجعة إحصائيات الملخص لكل من المركبات والميزات. إذا كانت الكروماتوغرامات من فئات مختلفة ، فستقوم علامة التبويب الملخص بإدراج إحصائيات نسبة فيشر التي توفر نظرة ثاقبة لميزات التمييز بين الفئات.
في هذه الرسوم البيانية ، يتم عرض أنماط الاستبقاء النسبية للسلاسل والفئات المتماثلة. مع شروح للهيدروكربونات المشبعة الخطية ، والهيدروكربونات غير المشبعة ، والألدهيدات المشبعة الخطية ، والألدهيدات الأحادية غير المشبعة ، والألدهيدات المتعددة غير المشبعة ، والكحولات الأولية والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة. يمكن تحديد القمم ثنائية الأبعاد المكتشفة من خلال مقارنة متوسط طيف MS المستخرج من الذروة ثنائية الأبعاد بأكملها أو من أكبر الطيف.
يمكن اعتماد مجموعة القمم ثنائية الأبعاد المحددة لبناء قالب من القمم المستهدفة لإنشاء مراسلات موثوقة بشكل صحيح بين نفس المركب عبر جميع مخططات الكروماتوغرام العينة. في هذا التحليل ، يمكن ملاحظة اختلال جزئي بين القالب المستهدف والمخطط الكروماتوغرافي الفعلي. للحد الأدنى من المحاذاة الخاطئة، يمكن لتحويلات القوالب التفاعلية إعادة وضع قمم القالب لملاءمة أفضل.
يتكون قالب الميزة غير المستهدف من قمم ثنائية الأبعاد من التحليلات المكتشفة في الكروماتوگرام المركب والتي يقابلها قالب القمم الموثوق به. ثم يتم تسجيل الأطياف الكتلية للقمم المركبة ، بالإضافة إلى أوقات الاحتفاظ بها في قالب الميزة. عندما يتم تطبيق التعرف على الأنماط غير الخاضع للإشراف من خلال تحليل المكون الرئيسي على توزيع القمم المستهدفة داخل 20 عينة تم تحليلها ، تتجمع زيوت صقلية وتوسكانا بشكل منفصل ، مما يشير إلى أن الظروف المناخية والأرضية تؤثر على الانتشار النسبي للمواد المتطايرة.
عند تعلم الإجراء لأول مرة ، من المهم التحقق من النتائج في كل خطوة. إذا كان لديك أي أسئلة ، فإن الأشخاص في GC Image متجاوبون ومتعاونون للغاية. نحن نستخدم هذه التقنية حاليا لتحليل المنتجات الغذائية الأخرى ، مثل البندق والكاكاو والشاي ، ولكن أيضا السوائل الحيوية ، مثل اللعاب والبول والبراز لتطبيقات الأيض الغذائية.
يوضح هذا البروتوكول طريقة لبصمة وتحليل البيانات متعددة الأبعاد الناتجة عن الكروماتوغرافيا الغازية الشاملة ثنائية الأبعاد المقترنة بطيف الكتلة. ويركز البروتوكول على استخلاص المعلومات الكيميائية من الجزء المتطاير من زيت الزيتون البكر الممتاز باستخدام خوارزميات مخصصة للتعرف على الأنماط.
تتيح البصمة الكروماتوغرافية عن طريق مطابقة القوالب استخلاصاً آلياً ومتسقاً للمعلومات الكيميائية المستهدفة وغير المستهدفة من بيانات GCxGC-MS المعقدة، مما يقلل من التباين المعتمد على المحلل. ويدعم هذا النهج سير عمل الفحص عالي الإنتاجية والتعرف على الأنماط في سلامة الأغذية، والميتابولوميكس، واكتشاف المؤشرات الحيوية من خلال تقديم محاذاة قابلة للتكرار عبر العينات. كما تعزز هذه الطريقة من قابلية تفسير البيانات وقابلية التوسع في تطبيقات الاكتشاف في المراحل المبكرة التي تتطلب كشفاً موثوقاً للميزات عبر مجموعات عينات كبيرة.
تتكامل هذه الطريقة ضمن سير عمل عمليات الاكتشاف من خلال تحويل بيانات GCxGC-MS الخام إلى جداول سمات محاذية مناسبة للنمذجة الإحصائية وتطبيقات التعلم الآلي اللاحقة.