Name: Caracterización cualitativa de la fracción acuosa de hidrotérmico Licuefacción de algas mediante 2D cromatografía de gases con espectrometría de masas de tiempo de vuelo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: Aprenda a caracterizar la fracción acuosa de biocombustible de algas mediante cromatografía de gases bidimensional con espectrometría de masas. Este método mejora la capacidad de resolución para biorrefinerías.

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Este manuscrito ha sido escrito por Battelle Memorial Institute bajo el Contrato No. DE-AC05-76RL01830 con el Departamento de Energía de EE. UU. El Gobierno de los EE. UU. retiene y el editor, al aceptar el artículo para su publicación, reconoce que el Gobierno de los EE. UU. conserva una licencia no exclusiva, pagada, irrevocable y mundial para publicar o reproducir la forma publicada de este manuscrito, o permitir que otros lo hagan, para fines del Gobierno de los EE. UU.

1. Preparación de muestras <ol><li> Generar una corriente mixta acuoso / orgánico producto a través de HTL flujo continuo de algas de acuerdo con el diseño del reactor y el procedimiento experimental que se encuentra en la literatura 10,11. </li><li> Use un separador por gravedad para separar la corriente de producto en una fase acuosa y fase orgánica. </li><li> Filtrar 10 ml de la fase acuosa HTL utilizando un filtro de jeringa de 0,45 micras y almacenar en un refrigerador mantenido a 4 ° C para GC × análisis GC-TOF-MS. </li></ol> 2. Componentes del equipo <ol><li> Utilice un cromatógrafo de gases (GC) equipada con una doble etapa basada en la refrigeración modulador quad-jet y el tiempo de vuelo (TOF) espectrometría de masas (MS) para estos experimentos. </li><li> Configurar el muestreador automático para inyectar 1 l de cada muestra o estándar en el GC. Utilizar un diseño de bloques al azar de la muestra y las inyecciones estándar para la secuencia de auto-muestreador como se describe en la literatura 13. la asignación aldiseño de bloques zeta se utiliza comúnmente en los estudios cuantitativos para controlar el funcionamiento del instrumento. Nuestro laboratorio utiliza el diseño de forma rutinaria, incluso en estudios comparativos para verificar el funcionamiento del instrumento. </li><li> Conectar la columna primaria y secundaria mediante un conector estanco de prensa antes del modulador. Asegúrese de que ambos bordes de ambas columnas primarias y secundarias son de corte recto y sin aristas vivas antes de conectarse al conector estanco de prensa. </li><li> Coloque la férula en la columna de GC y luego conectar la columna principal para el inyector de GC de manera que 5 mm de columna es el interior del inyector. </li><li> Asegúrese de que tubo de vidrio, revestimiento antiadherente junta tórica y tabiques para el inyector GC son nuevos y libres de contaminación. </li><li> Utilice 1/16 x 0,5 mm casquillos de línea de transferencia de ID para conectar la línea de la columna y la transferencia secundaria. Colocar una porción de 0,2 m de la columna secundaria en la línea de transferencia. </li><li> Asegúrese de que una porción de la columna secundaria 0,1 m está en el modulador. </li><li> Utilizar helio ultra alta purezagas como gas portador de GC a un caudal de 1,5 ml min -1. </li><li> Asegúrese de que hay suficiente nitrógeno líquido en el Dewar que actúa como un refrigerante en el modulador. El nivel del nitrógeno líquido en el Dewar puede predecirse utilizando un medidor de presión conectado a su salida. A 69 kPa lectura del medidor de presión indica que el Dewar está llena, mientras que 0 kPa indica que está vacía. </li></ol> 3. Protocolos Antes de analizar las muestras <ol><li> Asegúrese de que no hay fugas importantes en el instrumento. Si la lectura del indicador de vacío de la TOF-MS es mayor que 2,7 x 10 -5 Pa para 1,5 ml caudal de la columna min -1 GC, esto indica una fuga importante en el sistema. </li><li> Puesta en marcha del método de control de calidad (CC) y ejecutar incorporado protocolo &#39;&#39; sistema de adquisición de ajustes para lograr la respuesta máxima de la señal utilizando el protocolo del fabricante. </li><li> Ejecutar incorporado protocolos &#39;de optimización instrumento de método de control de calidad, en la serie - Filament enfoque, el enfoque de iones óptica y pruebas de calibración de masas utilizando el protocolo del fabricante. Asegúrese de que la prueba de calibración masa pasa. Este método de control de calidad se asegura de que todos los parámetros de hardware del instrumento son a un nivel óptimo. </li><li> Realizar una &quot;prueba de fugas&quot; usando el protocolo del fabricante. Analizar genera automáticamente informe de comprobación de fugas. Asegúrese de que la concentración relativa de 28 (N 2), 32 (O 2) y 18 (humedad) iones deben estar por debajo de menos de 10%, 3% y 5% de los espectros de masas de patrón interno de 69 de iones, respectivamente. </li><li> Sintonizar el TOF-MS mediante el protocolo del fabricante. </li><li> método de gestión de control de calidad, así como el protocolo sintonizar TOF-MS antes y después de comprobación de fugas y también durante el análisis de las muestras y patrones. </li></ol> 4. Protocolo para determinar el periodo óptimo de modulación del modulador <ol><li> Seleccionar arbitrariamente un período de modulación de longitud (por ejemplo, 10 segundos o 13 segundos). Se inyecta una muestra como se describe en 2.2. </li><li&gt; Identificar el tiempo de retención en la segunda dimensión de la gráfica de contorno después de lo cual no hay picos eluye. Seleccionar segundo tiempo de retención dimensión identificado como período de modulación óptima. Figura 2 claramente dilucidar la identificación de tiempo de retención en segundos dimensión del gráfico de contorno. </li><li> Aumentar el periodo de modulación utilizado en el paso 4.1 y realizar el análisis de nuevo si &quot;envolvente&quot; se observa 18. Envolver alrededor de fenómenos se produce cuando los picos en la segunda dimensión se eluye por debajo de la línea de base de la primera dimensión. Ejemplo gráfico de contorno de &#39;envolvente&#39; se muestra en la Figura 3 información complementaria. </li><li> Repita los pasos 4.2 y 4.3 hasta que se determine el valor óptimo. </li></ol> 5. Los parámetros experimentales de configuración del instrumento <ol><li> Instalar un (60 mx 0,25 mm x micras de espesor de película 0,5) columna capilar como la columna principal y una no polar (2,3 mx 0,25 mm x 0,5 micras de espesor de película) Capilla polarcolumna ry como la columna secundaria. Hornear tanto la columna primaria y secundaria durante al menos 2 horas para eliminar trazas de humedad, el aire y los contaminantes asociados a las nuevas columnas de GC. </li><li> El uso de gas helio de pureza ultra alta como gas portador de GC a un caudal de 1,5 ml min -1. </li><li> Ajuste el inyector de GC a una temperatura de 260 ° C y una relación de división de 1: 250. </li><li> Emplear el siguiente programa de temperatura para la columna primaria: una temperatura constante de 40 ° C durante 0,2 minutos seguido de una rampa de temperatura a 260 ° C a 5 ° C min -1, seguida de una temperatura constante de 260 ° C durante 5 min. </li><li> Mantener el modulador de temperatura 5 ° C más alta que la de la columna secundaria y la temperatura de la columna secundaria en 5 ° C más alta que la de la columna principal. </li><li> Use un período de modulación óptima de 4 segundos con 0,8 segundos de pulso caliente y 1,2 segundos de pulso frío. Este valor se determina con base en el protocolo descrito en la secta4 iones. </li><li> Ajuste la temperatura del tubo de transferencia hasta 270 ° C. </li><li> Ajuste el retardo de adquisición o de espera para el solvente a 0 seg. </li><li> Establecer el rango más bajo y más alto de m / z 35 y 800, respectivamente. </li><li> Ajuste la velocidad de adquisición detector de MS en 400 espectros / seg. </li><li> Mantener la tensión de detector MS a 150 V mayor que el valor optimizado. </li><li> Mantener la temperatura de la fuente de iones MS a 225 ° C. </li></ol> Análisis 6. Datos <ol><li> Realizar el procesamiento de los datos con el software proporcionado por el fabricante del instrumento. </li><li> Seleccione las siguientes tareas en el método de análisis de datos - Calcular la línea de base, encontrar picos por encima de la línea de base, de búsqueda de librerías y calcular son / altura. </li><li> Realizar un seguimiento de la línea de base a través del archivo de datos. Ingrese la línea de base desplazamiento como 0,5. Introduzca anchura de pico esperado de 15 segundos en la primera dimensión y 0,15 segundos en la segunda dimensión. </li><li> Establecidos de la relación señal-ruido y la similitud de 5.000 valores de&gt; 850 para identificación de compuestos. </li><li> Seleccione una biblioteca de espectros de masas disponible en el mercado para identificar compuestos químicos presentes en las muestras y establecer el modo de búsqueda de librerías reenviar. </li><li> Procesar los archivos de datos utilizando este método de análisis de datos usando el protocolo del fabricante. Se requiere al menos 1 hora de procesar un archivo de datos. </li></ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.

Los resultados ilustran claramente la capacidad de la combinación de columnas de × polares y no polares para resolver compuestos polares y volátiles ligeros presentes en la fracción acuosa de biocrudo de algas sin técnicas previas de preparación de muestras. Se observó un relavamiento drástico de los picos para los ácidos orgánicos y los compuestos N mientras se usaba la combinación de columna no polar× polar. Este pico de cola no se observó para los primeros orgánicos ligeros eluyentes. Este comportamiento ha sido repro...

El crecimiento constante de la demanda de combustibles líquidos, los recursos de combustibles fósiles finitos, la incertidumbre de los suministros de combustibles fósiles, y la preocupación por el aumento de la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera han aumentado la conciencia global de los recursos renovables 1. La energía solar (incluyendo la energía fotovoltaica y solar térmica), energía eólica, energía hidroeléctrica, geotérmica y biomasa son las fuentes primarias renovables que potencialmente podrían reemplazar a la energía fósil derivado 2. De éstas, la biomasa es la única fuente energética alternativa basada en el carbono para la producción de combustibles para el transporte de líquidos y productos químicos de alto valor 3. La biomasa incluye cualquier material orgánico tales como los recursos forestales, residuos agrícolas, algas, semillas oleaginosas, los residuos sólidos municipales y residuos industriales ricos en carbono (por ejemplo, de la industria de celulosa y papel o de procesamiento de alimentos) 1. La biomasa se clasifica en dos grandes categorías: las materias primas lignocelulósicas y no leñosas basado en comcaracterísticas posicionales. La biomasa lignocelulósica se compone de hidratos de carbono y la lignina, mientras que las materias primas no leñosas tienen proteínas, carbohidratos y lípidos / aceites 4. Materias primas lignocelulósicas, derivados de plantas terrestres, sólo pueden satisfacer el 30% de la corriente de combustible líquido (gasolina, combustible de aviación, y el diesel) si la demanda sostenible cultivadas y recolectadas en 5,6. materias primas potenciales, por lo tanto, los microorganismos acuáticos no leñosas, tales como las microalgas y hongos, se consideran para la producción de combustibles líquidos renovables para complementar los recursos lignocelulósicos. Materias primas de microalgas tienen el potencial para satisfacer los combustibles líquidos para el transporte actual exigen 7,8. Las algas tienen muchas ventajas: alta productividad por área 8, la capacidad de crecer en baja calidad, salobre o agua de mar 9, y la capacidad de acumular triglicéridos o hidrocarburos 7,8 de alto contenido energético. licuefacción hidrotermal (HTL) es un co viable y escalablenVersión procedimiento que utiliza agua de forma natural asociado con materias primas de algas o acuáticas 10,11. Es un proceso termoquímico con temperaturas de operación de 250-400 ° C y presiones de operación de 10-25 MPa, que produce un producto líquido, o bio-crudo, que se puede aumentar en una mezcla de combustible. Bio-crudo producido a partir de algas HTL tiene fracciones orgánica y acuosa distinguibles y fácilmente separables. La fracción orgánica de los bio-crudo se puede convertir de manera eficiente en una refinería listo mezcla de la vía catalíticos procesos de hidrotratamiento 11. La fracción acuosa de bio-crudo contiene ~ 30% de la total presente de carbono en el material de alimentación de algas. Aunque miles de compuestos se han identificado en la corriente acuosa HTL, las fracciones predominantes consisten de compuestos oxigenados bajo peso molecular (que incluyen ácidos, alcoholes, cetonas y aldehídos) formados por la degradación de los hidratos de carbono y lípidos, y heterociclos de nitrógeno (incluyendo pirroles, piridinas , pirazinES, y imidazoles) derivadas de la descomposición de proteínas 12. Los estudios sobre la utilización de la fracción acuosa para mejorar la economía global del proceso, así como la sostenibilidad están en curso. El gas de síntesis puede producirse a partir de la fracción acuosa de algas bio-crudo mediante gasificación hidrotermal catalítica 10,13, 14. Alternativamente, compuestos orgánicos en la fracción acuosa también pueden ser convertidos catalíticamente para aditivos de combustibles y productos químicos especiales. La investigación sobre la optimización de los estudios de gasificación hidrotermal y de cribado de catalizador para la conversión catalítica de compuestos orgánicos en la fase líquida acuosa está llevando a cabo en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL). Para este trabajo, tanto cualitativa como cuantitativa caracterización de la fracción acuosa de algas bio-crudo se requiere. Dado que la fracción acuosa de algas bio-crudo se considera un flujo de residuos, hay muy pocos estudios que han analizado la fracción acuosa de algas bio-crudo 13,15. Por otra parte, la recienteLos estudios concluyeron que la conversión de esta agua algas HTL en alto valor bioproductos mejoraría la sostenibilidad, así como la economía de una bio-refinería a base de HTL 11. Por lo tanto, este estudio se centró en el desarrollo de un método para la caracterización cualitativa de la fracción acuosa de bio-crudo obtenido de HTL de las algas por cromatografía de gases bidimensional acoplada a espectrometría de masas de tiempo de vuelo (GC × GC-TOF-MS). GC × GC-TOF-MS es la técnica más prometedora analítico cromatográfico para aumentar la resolución (o la separación de compuestos químicos en una muestra), la capacidad de pico (es decir, número de picos resueltos), la relación señal-ruido (para la identificación de compuestos químicos con alta confianza), y para evitar la co-elución de los compuestos químicos 16. Con el fin de maximizar la resolución, la capacidad máxima, y ​​la relación de señal a ruido, dos columnas de GC con diferentes fases estacionarias se conectan en serie mediante un ajuste a presión connector o micro-unión 17 (véase la Figura 1 que es un diagrama de bloques de GC × sistema GC-TOF-MS utilizado en este estudio). Un modulador se encuentra entre el conector de ajuste a presión y las columnas secundarias para atrapar, reorientar y reinyectar los efluentes de la columna principal en la columna secundaria 18. La modulación se produce en la columna secundaria en el presente estudio como se muestra en la Figura 1. La columna secundaria se conecta entonces a la TOF-MS a través de un conjunto de línea de transferencia. GC × GC-TOF-MS se utilizó previamente para cualitativa, así como el análisis cuantitativo de muestras orgánicas tales como el petróleo crudo 16,19, gasolina, jet-fuel, diesel, biodiesel, y la fracción orgánica de bio-combustible 20- 22 producido a partir de termo-química, así como la conversión termo-catalítica procesa 23,24. Para la caracterización de estas muestras orgánicas en GC × instrumentos GC-TOF-MS, una larga columna no polar wtal como se utiliza como la columna principal, mientras que una columna corta polar se usó como la columna secundaria. Esta configuración de columna convencional resuelve compuestos químicos basados ​​en las diferencias de volatilidad en la primera dimensión, seguida de polaridad en la segunda dimensión 18. Muestras acuosas o de agua de procesos biológicos, procesamiento de alimentos y desechos ambientales también se caracterizaron utilizando configuraciones similares primarias / secundarias de columna después de que la muestra había sido a través de los pasos de preparación 17,25-30. Técnicas de preparación de muestras, tales como la derivatización, extracción en fase sólida, y la extracción de disolvente orgánico han sido utilizados antes de la GC × análisis GC-TOF-MS 17,27-29,31,32. Estas técnicas se dirigen a la disminución de la polaridad de los compuestos en la muestra para el análisis utilizando una configuración de columna convencional 33. Una estrategia alternativa se empleó en este estudio basándose en la naturaleza de la muestra (compuestos orgánicos polares aquí en agua)la utilización de la configuración / inversa primaria secundaria en la columna para GC × análisis GC-TOF-MS. Dado que la fracción acuosa de bio-crudo producido de HTL tiene compuestos polares 13, se usó una combinación de columna de una columna polar primaria y una columna no polar secundario en el GC × GC-TOF-MS sin ninguna preparación de la muestra aguas arriba. Esta combinación columna primaria / secundaria resuelve compuestos químicos basados ​​en las diferencias de polaridad más de la primera dimensión, seguida por la volatilidad en la segunda dimensión. Existen métodos analíticos limitados en la literatura para la caracterización de las muestras acuosas utilizando cromatografía de gases bidimensional sin procesamiento previo de la muestra 15. El objetivo de este estudio fue determinar los compuestos químicos presentes en la fracción acuosa de algas bio-crudo. Para lograr este objetivo, un GC × método de adquisición de datos GC-TOF-MS fue desarrollado con una combinación de columna de la columna polar (primary) x no polar (secundaria). Klenn et al. (2015) sugirió que el aumento de la longitud de la columna primaria (especialmente de 60 m columnas de GC) y la reducción de la temperatura de desplazamiento de la columna secundaria con respecto a la columna primaria sería maximizar la capacidad y de la resolución 16-18 pico. Por lo tanto, un 60 m columna primaria y 5 ° C a compensar la temperatura de la columna secundaria con respecto a la columna primaria se utilizaron en este estudio. Se determinó el período de modulación óptima siguiendo un protocolo descrito en este estudio (ver sección 4). La tasa de rampa óptima de GC temperatura de la columna se determinó por un método de ensayo y error y es similar al valor sugerido en la literatura 16-18. Para discutir las ventajas de esta combinación en la columna para muestras acuosas, se han analizado muestras de agua algas HTL con la combinación convencional de la columna × no polares polares. Se emplearon parámetros de funcionamiento sugeridos en la bibliografía para analizar la acuosafracción de algas bio-bruto con una × no polar combinación columna polar 18.

<table><tbody><tr><td>GC y tiempos; GC&#8211; TOF/MS</td><td>Leco</td><td>PEG4D11DLN15</td><td>Pegasus 4D</td></tr><tr><td>ChromaTOF versión 4.50&nbsp;</td>De esta columna se utilizó <td>el software de análisis de datos</td> <td>Leco</td><td></td></tr><tr><td>Rxi-5MS GC column</td><td>Restek</td><td>13420</td><td>2.3 m.</td></tr><tr><td>Columna Stabilwax GC</td><td>Restek</td><td>10626</td><td></td></tr><tr><td>HP-5 Columna GC</td><td>Agilent</td><td>19091J-416</td><td></td></tr><tr><td>Columna Stabilwax GC</td><td>Restek</td><td>15121</td><td></td></tr><tr><td>Conector hermético a presión</td><td>Restek</td><td>20430</td><td></td></tr><tr><td>GC revestimiento de inyector</td><td>Restek</td><td>23305.5</td><td></td></tr><tr><td>GC Casquillos de inyector</td><td>Agilent</td><td>5181-3323</td><td></td></tr><tr><td>Juntas tóricas de revestimiento antiadherente</td><td>Agilent</td><td>5188-5365</td><td></td></tr><tr><td>Casquillos de línea de transferencia</td><td>Restek</td><td>20212</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459844</td><td>Grado de cromatografía</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>414689</td><td>Grado de cromatografía</td></tr><tr><td>Ácido acético</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320099</td><td>Cromatografía grado</td></tr><tr><td>2-butanona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>360473</td><td>Grado de cromatografía</td></tr><tr><td>Ácido propanoico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>402907</td><td>Grado de cromatografía</td></tr><tr><td>Ácido butanoico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>19215</td><td>Grado cromatográfico</td></tr><tr><td>Piridina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270970</td><td>Grado cromatográfico</td></tr><tr><td>Piracina</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>65693</td><td>Grado</td></tr> <tr>cromatográfico<td>Acetamida</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>695122</td><td>Grado de cromatografía</td></tr><tr><td>2,5-pirrolididiona</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9381</td><td>Grado de cromatografía</td></tr><tr><td>N-metilsuccinimida</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>325384</td><td>Grado de cromatografía</td></tr><tr><td>N-(2-hidroxietil)succinimida</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>444073</td><td>Grado de cromatografía</td></tr></tbody></table>

caracterización cualitativa de la fracción acuosa de hidrotérmico licuefacción de algas mediante 2d cromatografía de gases con espectrometría de masas de tiempo de vuelo

Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry

cromatografía de gases bidimensional acoplada a espectrometría de masas de tiempo de vuelo es una poderosa herramienta para la identificación y la cuantificación de componentes químicos en mezclas complejas. A menudo se utiliza para analizar la gasolina, combustible de aviación, diesel, biodiesel y la fracción orgánica de bio-crudo / bio-aceite. En la mayoría de los análisis, la primera dimensión de separación es no polar, seguido de una separación polar. Las fracciones acuosas de bio-crudo y otras muestras acuosas de la producción de biocombustibles se han examinado con combinaciones de columnas similares. Sin embargo, las técnicas de preparación de muestras, tales como la derivatización, extracción con disolvente, y la extracción en fase sólida eran necesarias antes del análisis. En este estudio, las fracciones acuosas obtenidas a partir de la licuefacción hidrotérmica de algas se caracterizaron por cromatografía de gases bidimensional acoplada a espectrometría de masas de tiempo de vuelo sin técnicas de preparación de muestra anterior que utilizan una separación polar en la primera dimensión seguidopor una separación no polar en el segundo. parcelas de dos dimensiones de este análisis se compararon con los obtenidos a partir de la configuración de columna más tradicional. Los resultados de la caracterización cualitativa de las fracciones acuosas de algas bio-crudo se discuten en detalle. Las ventajas de utilizar una separación polar seguido por una separación no polar para la caracterización de los compuestos orgánicos en muestras acuosas por cromatografía de gases bidimensional acoplada a espectrometría de masas de tiempo de vuelo están resaltados.

Un cromatograma de iones total (TIC) obtenido para la fracción acuosa de algas bio-crudo analizado con una combinación columna de × polar no polar se muestra en la Figura 4. Los tiempos de retención y los valores de similitud o factor de coincidencia de los compuestos identificados mediante la búsqueda contra una Nacional Instituto de Estándares y biblioteca Tecnología (NIST) se tabulan en la Tabla 1. oxigenados (tales como cyclopenatanone, los compuesto...

Se describe un método de espectrometría de masas bidimensional de cromatografía de gases en tiempo de vuelo para la caracterización de la fracción acuosa de biocrudo producida a partir de la licuefacción hidrotermal de algas. Este protocolo también se puede emplear para analizar la fracción acuosa de productos líquidos de pirólisis rápida, pirólisis rápida catalítica, desoxigenación catalítica e hidrotratamiento.

Caracterización cualitativa de la fracción acuosa de hidrotérmico Licuefacción de algas mediante 2D cromatografía de gases con espectrometría de masas de tiempo de vuelo

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in ...

El objetivo general de este método de adquisición de datos de cromatografía de gases 2D es caracterizar los subproductos acuosos obtenidos de la licuefacción hidrotermal, o HTL, de algas. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de los biocombustibles, como la identificación de las especies orgánicas que se reportan a la fase acuosa durante la hidrodinámica de las algas. La principal ventaja de esta técnica es que mejora la capacidad máxima, la resolución y una amplia recopilación de compuestos químicos.Este método es importante para generar datos para las biorrefinerías, que producen volúmenes considerables de aguas residuales que deben tratarse o procesarse posteriormente para convertirlas en combustibles y productos químicos. Este método puede proporcionar datos de caracterización que no se pueden producir a partir de otras técnicas analíticas, como la cromatografía de gases unidimensional o la cromatografía líquida. La primera vez que tuvimos la idea de este método fue cuando analizábamos mezclas orgánicas muy complejas procedentes de procesos de producción de biocombustibles.Utilice un cromatógrafo de gases equipado con un modulador de base de enfriamiento de doble etapa de cuatro chorros y un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo para estos experimentos. Configure el muestreador automático para inyectar un microlitro de cada muestra o patrón en el cromatógrafo de gases o GC. Utilice un diseño de bloques aleatorios de muestras e inyecciones estándar para la secuencia del muestreador automático, como se describe en la literatura. Asegúrese de que ambos bordes de las columnas primaria y secundaria estén cortados en línea recta sin bordes afilados.A continuación, conecte las columnas primaria y secundaria mediante un conector apretado a presión antes del modulador. Asegúrese de que el revestimiento de vidrio, la junta tórica del revestimiento antiadherente y el iniciador para el inyector de GC sean nuevos y estén libres de contaminación. A continuación, coloque un salvaje en la columna de GC y conecte la columna principal al inyector de GC de modo que queden cinco milímetros de columna dentro del inyector.Utilice ferales de línea de transferencia de un dieciseisavo de pulgada y 0,5 milímetros de diámetro interior para conectar la columna secundaria y la línea de transferencia. Coloque una porción de 0,2 metros de la columna secundaria en la línea de transferencia. Asegúrese de que una porción de 0,1 metros de la columna secundaria esté en el modulador.Utilice gas helio de ultra alta pureza como gas portador para GC a un caudal de 1,5 mililitros por minuto. Asegúrese de que haya suficiente nitrógeno líquido en el dewar, que actúa como refrigerante en el modulador, leyendo el nivel de nitrógeno líquido utilizando un manómetro conectado a la salida del dewar. Una lectura de 69 kilopascales del manómetro indica que el dewar está lleno, mientras que cero kilopascales indica que está vacío.Asegúrese de que no haya fugas importantes en el instrumento. Si la lectura del vacuómetro del TOF-MS es superior a 2,7 veces 10 elevado a la quinta pascales negativa para un caudal de columna de GC de 1,5 mililitros por minuto, esto indica una fuga importante en el sistema. Configure el control de calidad o el método de control de calidad y ejecute el protocolo de ajustes del sistema de adquisición incorporado para lograr la máxima respuesta de la señal utilizando el protocolo del fabricante.A continuación, ejecute los protocolos de optimización de instrumentos incorporados del método de control de calidad. En serie, ejecute pruebas de enfoque de filamento, enfoque óptico iónico y calibración de masa utilizando el protocolo del fabricante. Asegúrese de que la prueba de calibración de masa supere.Este método de control de calidad garantiza que todos los parámetros de hardware del instrumento estén en un nivel óptimo. El instrumento debe estar libre de fugas. Este es un aspecto importante de este procedimiento.Se debe realizar una nueva verificación utilizando el protocolo del fabricante. Analice el informe de verificación de fugas generado verificando la concentración relativa de iones específicos con el estándar interno. Para determinar el período de modulación óptimo del modulador, seleccione arbitrariamente un período de modulación largo e inyecte una muestra como antes.Identifique el tiempo de retención en la segunda dimensión de la gráfica de contorno, después del cual no se eluyen picos. Seleccione el tiempo de retención de segunda dimensión identificado como el período de modulación óptimo. Aumente el período de modulación y vuelva a realizar el análisis si se observa envolvente.Los fenómenos de envoltura ocurren si los picos en la segunda dimensión eluyen por debajo de la línea de base de la primera dimensión, como se muestra en este gráfico de contorno. Repita estos pasos hasta que se determine el valor óptimo. La configuración utilizada en este estudio es única e importante.Esta combinación no se utilizó previamente para analizar fracciones acuosas a partir de conversiones de biomasa. Instale una columna capilar polar como columna principal. Instale una columna capilar no polar como columna secundaria.Utilice gas helio de ultra alta pureza como gas portador para GC a un caudal de 1,5 mililitros por minuto. Ajuste el inyector GC a una temperatura de 260 grados Celsius y una relación de división de uno a 250. Configure un programa de temperatura para la columna primaria que comience con una temperatura constante de 40 grados Celsius durante 0,2 minutos, seguido de una rampa de temperatura a 260 grados Celsius a cinco grados Celsius por minuto, seguido de una temperatura constante de 260 grados Celsius durante cinco minutos.Mantenga la temperatura del modulador cinco grados Celsius más alta que la de la columna secundaria y la temperatura de la columna secundaria cinco grados Celsius más alta que la de la columna primaria. Utilice un período de modulación óptimo de cuatro segundos con 0,8 segundos de pulso caliente y 1,2 segundos de pulso frío, como se determinó anteriormente. Luego, ajuste la temperatura de la línea de transferencia a 270 grados Celsius.A continuación, establezca el retardo de adquisición o el retardo del disolvente en cero segundos. Establezca el rango inferior y superior de masa sobre carga en 35 y 800, luego configure la velocidad de adquisición del detector MS en 400 espectros por segundo. Mantenga el voltaje del detector MS a 150 voltios más alto que el valor optimizado.Finalmente, mantenga la temperatura de la fuente de iones MS a 225 grados Celsius. Realizar el procesamiento de datos utilizando el software suministrado por el fabricante del instrumento. En el método de análisis de datos, seleccione calcular línea base, buscar picos por encima de la línea base, buscar en la biblioteca y calcular el área y la altura.Realice un seguimiento de la línea base a través del archivo de datos. Introduzca el desplazamiento de línea base como 0,5 y, a continuación, introduzca el ancho de pico esperado de 15 segundos en la primera dimensión y de 0,15 segundos en la segunda dimensión. Establezca la relación señal-ruido en 5000 y los valores de similitud superiores a 850 para la identificación de compuestos.Seleccione una biblioteca de espectros de masas disponible comercialmente para identificar los compuestos químicos presentes en las muestras y establezca el modo de búsqueda de la biblioteca en reenvío. Procese los archivos de datos con este método de análisis de datos utilizando el protocolo del fabricante. Requiere al menos una hora para procesar el archivo de datos.Aquí se muestra un cromatograma iónico total obtenido para la fracción acuosa de biocrudo de algas, analizado con una combinación de columna de polares y no polares. Se observaron oxigenados y ácidos orgánicos en el agua de algas HTL. Además de oxigenar, la fase acuosa tiene compuestos que contienen nitrógeno, como piridina, pirazina, acetamidas, succinimida y sus alquilderivados.Presumiblemente, estos compuestos son los productos de degradación de proteínas y carbohidratos en la biomasa de algas. Aquí se muestran los valores de similitud y el tiempo de retención de los compuestos químicos presentes en el agua de algas HTL, utilizando una combinación de columna de polares y no polares en forma de tabla. Los picos de alta intensidad identificados en el diagrama de contorno para la fracción acuosa de biocrudo de algas se validaron mediante el análisis de estándares.Los patrones que contenían ácidos orgánicos y compuestos finales se prepararon y analizaron en cromatografía de gases 2D con espectrometría de masas de tiempo de vuelo. También se analizó la fracción acuosa del biocrudo de algas con la combinación convencional de columna no polar y polar, que fue ampliamente utilizada en la literatura. Como se muestra aquí, los ácidos orgánicos y los compuestos finales presentes en la fracción acuosa de las algas eluyen biocrudamente con más de un pico.Los valores de similitud y el tiempo de retención de estos compuestos químicos se enumeran en forma de tabla. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo analizar las muestras acuosas mediante cromatografía de gases bidimensional equipada con espectrometría de masas. Tras su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de los biocombustibles analizaran el flujo acuoso de subproductos obtenidos a partir de conversiones bioquímicas, termoquímicas y termocatalíticas de biomasa.Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos como la cromatografía de gases unidimensional y la cromatografía líquida para responder a preguntas adicionales como la determinación cuantitativa de la concentración de compuestos químicos no identificados. Al intentar este procedimiento, es importante recordar que los no volátiles, los compuestos altos y las sales inorgánicas no se pueden analizar utilizando esta configuración de instrumento.

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Composición de los extractos de lípidos polares y la composición de ácidos grasos de glicerolípidos individuales están determinados en un experimento de lípidos perfil simple y robusto. Para ello, glicerolípidos están aislados por cromatografía en capa fina y se somete a transmetilación de sus grupos acilo. Grasos methylesters acilo son cuantificados por cromatografía de gases.

Perfiles de Arabidopsis thaliana Polar Glycerolipid por cromatografía en capa fina (TLC), junto con cromatografía de gases (GLC)

Un método para la determinación del contenido de ácido graso y la composición en microalgas basado en disrupción mecánica celular, extracción de lípidos a base de disolvente, de transesterificación, y la cuantificación e identificación de los ácidos grasos utilizando cromatografía de gases se describe. Un estándar interno tripentadecanoin se utiliza para compensar las posibles pérdidas durante la extracción y la transesterificación incompleta.

Análisis de contenido de ácido graso y Composición en microalgas

Se describe un protocolo para la generación de luz catalizada de peróxido de hidrógeno - un cofactor para las transformaciones oxidativas.

Impulsada por la luz enzimática descarboxilación

Determinación precisa del caudal de los gases evolucionados es clave para estudiar los detalles de las reacciones. Ofrecemos un método novela análisis cuantitativo de análisis de espectro característico equivalente para análisis de espectro de masa de termogravimetría estableciendo el sistema de calibración del espectro característico y la sensibilidad relativa, para la obtención de la tasa de flujo.

Análisis cuantitativo de análisis de espectro de masa de termogravimetría para reacciones con Gases evolucionados

Este protocolo describe un rendimiento único para técnicas complementarias analíticas y ómicas que culmina en una caracterización totalmente emparejado de materia orgánica natural y proteómica microbiana en diferentes ecosistemas. Este enfoque permite comparaciones robustas para la identificación de rutas metabólicas y transformaciones importantes para describir la producción de gas de efecto invernadero y predecir las respuestas al cambio ambiental.

Técnicas analíticas de alta resolución complementarias solo rendimiento para caracterizar mezclas complejas de materia orgánica Natural

El análisis de múltiples biomoléculas en todo el sistema es crucial para obtener información funcional y mecanicista sobre los procesos biológicos. Por lo tanto, se describe un protocolo extenso para la extracción de alto rendimiento de lípidos, metabolitos, proteínas y almidón de una sola muestra cosechada del cultivo sincronizado de Chlamydomonas.

Un método de extracción multiómica para el análisis en profundidad de cultivos sincronizados del verde Alga Chlamydomonas reinhardtii

Se describe un protocolo para utilizar el dióxido de carbono en el gas de combustión de la planta de energía de gas natural para cultivar microalgas en estanques abiertos de canales. La inyección de gases de combustión se controla con un sensor de pH, y el crecimiento de las microalgas se monitorea con mediciones en tiempo real de la densidad óptica.

Acoplamiento de la captura de carbono de una planta de energía con estanques de canales abiertos semiautomatizados para el cultivo de microalgas

Aquí, presentamos la extracción y preparación de metabolitos polares y semipolares de un holobionte de coral, así como tejido huésped de coral separado y fracciones celulares de Symbiodiniaceae, para el análisis de cromatografía de gases-espectrometría de masas.

Cromatografía de gases-Espectrometría de masas basada en metabolómica dirigida de muestras de coral duro

La contaminación del aire afecta la calidad de vida de todos los organismos. Aquí, describimos el uso de la biotecnología de microalgas para el tratamiento de biogás (eliminación simultánea de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno) y la producción de biometano a través de estanques semiindustriales abiertos de algas de alta tasa y el posterior análisis de la eficiencia del tratamiento, el pH, el oxígeno disuelto y el crecimiento de microalgas.

Purificación de biogás mediante el uso de un sistema de microalgas-bacterias en estanques semiindustriales de algas de alta tasa

Se presenta un método para el análisis metabolómico de la cebada. El método implica el fraccionamiento y derivatización de metabolitos y el análisis de los mismos mediante cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS). El análisis metabolómico se puede utilizar para determinar el efecto del cultivo intercalado y el estrés por sequía en el grano.

Análisis metabolómico de cebada por cromatografía de gases/espectrometría de masas

Aprenda a caracterizar la fracción acuosa de biocombustible de algas mediante cromatografía de gases bidimensional con espectrometría de masas. Este método mejora la capacidad de resolución para biorrefinerías.

Caracterización cualitativa de la fracción acuosa de hidrotérmico Licuefacción de algas mediante 2D cromatografía de gases con espectrometría de masas de tiempo de vuelo (Video) | JoVE Journal

Caracterización cualitativa de la fracción acuosa de hidrotérmico Licuefacción de algas mediante 2D cromatografía de gases con espectrometría de masas de tiempo de vuelo

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