Proton Transfer Reaction Time of Flight permite el análisis de compuestos orgánicos volátiles, rápido y no invasivo. Para demostrar su potencial, ponemos tres ejemplos: la fermentación láctica del yogur (monitorización on-line de bioprocesos), diferentes genotipos de manzana (cribado a gran escala) y el espacio retronasal tras beber café (análisis del espacio nasal).
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Artículo de método
PTR-ToF-MS combinado con un sistema automatizado de muestreo y análisis de datos a medida para estudios alimentarios: monitoreo de bioprocesos, tamizaje y análisis de la nariz y el espacio
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Resumen
Resumen
La Reacción de Transferencia de Protones (PTR), combinada con un Espectrómetro de Masa de Tiempo de Vuelo (ToF) es un enfoque analítico basado en la ionización química que pertenece a las tecnologías DIMS (Direct Injection Mass Spectrometric). Estas técnicas permiten la rápida determinación de compuestos orgánicos volátiles (COV), asegurando una alta sensibilidad y precisión. En general, PTR-MS no requiere preparación de muestras ni destrucción de muestras, lo que permite el análisis en tiempo real y no invasivo de las muestras. Los PTR-MS son explotados en muchos campos, desde la química ambiental y atmosférica hasta las ciencias médicas y biológicas. Más recientemente, desarrollamos una metodología basada en el acoplamiento de PTR-ToF-MS con un muestreador automatizado y herramientas de análisis de datos a medida, para incrementar el grado de automatización y, en consecuencia, potenciar el potencial de la técnica. Este enfoque nos permitió monitorear bioprocesos ( por ejemplo, oxidación enzimática, fermentación alcohólica), para examinar grandes conjuntos de muestras (Diferentes orígenes, germoplasmas enteros) y analizar varios modos experimentales ( por ejemplo, diferentes concentraciones de un ingrediente dado, diferentes intensidades de un parámetro tecnológico específico) en términos de contenido de COV. Aquí presentamos los protocolos experimentales que ejemplifican diferentes aplicaciones posibles de nuestra metodología: la detección de COV liberados durante la fermentación con ácido láctico de yogur (monitoreo en línea de bioprocesos), el monitoreo de COVs asociados a diferentes cultivares de manzana (cribado a gran escala) , Y el estudio in vivo de la liberación retronasal de COV durante el consumo de café (análisis del espacio nasal).
Introducción
Las tecnologías de espectrometría de masas de inyección directa (DIMS) representan una clase de enfoques instrumentales analíticos que ofrecen una resolución considerable de masa y tiempo con alta sensibilidad y robustez, permitiendo la rápida detección y cuantificación de compuestos orgánicos volátiles 1 . Estos enfoques instrumentales incluyen, entre otros, MS-e-nose, Espectrometría de Masa de Ionización Química a Presión Atmosférica (APCI-MS), Espectrometría de Masas de Reacción de Transferencia de Protones (PTR-MS) y Espectrometría de Masa de Tubo de Ion SIFT-MS) 1 . Los pros y los contras de cada enfoque dependen d....
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Protocolo
El protocolo sigue las directrices de nuestro comité institucional sobre la ética de la investigación humana.
1. Preparación de muestras y condiciones del muestreador automático
- Monitoreo en línea de bioprocesos: detección de COV liberados durante la fermentación con ácido láctico de yogur
NOTA: Esta sección del protocolo representa parte del procedimiento informado por Benozzi et al. 32- Agregue 5 mL de leche pasteurizada a cada vial (viales de vidrio de 20 mL equipados con PTFE / septos de silicona). Observe el tipo de leche utilizada y caliente rápidamente las muestras a 45 ° C. Tr....
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Resultados
El perfil volátil de las muestras dio como resultado un espectro de masas completo para el intervalo de masa deseado adquirido cada segundo. En la Figura 2 , se da un ejemplo del espectro medio adquirido durante el bioproceso en línea de yogur 32 . En cada espectro, se pueden identificar más de 300 picos de masa en el rango m / z hasta 250 Th.
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Discusión
La espectrometría de masas de reacción de transferencia de protones (PTR-MS) acoplada a los analizadores de masa de tiempo de vuelo (ToF) representa un compromiso válido entre la necesidad de identificación y cuantificación de compuestos orgánicos volátiles y la necesidad de perfiles analíticos rápidos. La alta resolución de masa que caracteriza al analizador de masas ToF proporciona sensibilidad y espectros de masas relevantes con considerable contenido informacional. Además, la aplicación de PTR-ToF-MS junto con un au.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo está respaldado por el 7º Programa Marco de la Comisión Europea bajo el Acuerdo de Subvención Número 287382. SY es beneficiario del Acuerdo de Subvención Número 287382 del 7º Programa Marco de la Comisión Europea. IK es beneficiario de una beca FIRST de la Escuela de Doctorado de la Fondazione Edmund Mach. Por su trabajo en la Universidad de Foggia, VC cuenta con el apoyo de la Región de Apulia en el marco del programa 'Future In Research' (código de práctica 9OJ4W81).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| PTR-TOF 8000 de alta resolución PTR-TOF-MS | Ionicon Analytik Ges.m.b.H. | PTR-TOF 8000 | Un detector de compuestos orgánicos volátiles (COV) que permite la cuantificación continua de COV con una resolución de masa muy alta |
| GERSTEL MPS 2XL | Gerstel | A muestreador automático multifuncional | |
| unidad de calibración de gas | Ionicon Analytik Ges.m.b.H. | GCU-s / GCU-a | Un sistema dinámico de dilución de gas que proporciona cantidades variables pero conocidas de diferentes compuestos estándar en una corriente de gas portador |
| TofDaq | Tofwerk AG | libre disponible en http://soft.tofwerk.com/ | Un software de adquisición de datos (para la adquisición de espectros) |
| MATLAB | MathWorks | http://it.mathworks.com/products/matlab/ | Un lenguaje de computación técnica y entorno interactivo para el desarrollo de algoritmos, visualización de datos y análisis de datos |
| R | The R Foundation | gratis disponible en https://cran.r-project.org/mirrors.html | Un lenguaje y un entorno para la computación estadística y los gráficos |
Referencias
- Biasioli, F., Yeretzian, C., Märk, T. D., Dewulf, J., Van Langenhove, H. Direct-injection mass spectrometry adds the time dimension to (B)VOC analysis. Trends Analyt Chem. 30 (7), 1003-1017 (2011).
- Berchtold, C., Bosilkovska, M., Daali, Y., Walder, B., Zenobi, R. Real-time monitoring of exhaled drugs by mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 33 (5)....
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Reimpresiones y permisos
