Name: אפיון איכותי של השבר מימית מ הידרותרמיות עיבוי של אצות באמצעות גז כרומטוגרפיה 2D עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: חקור שיטת גז כרומטוגרפיה דו-ממדית עם ספקטרומטריית מסה לזמן הטיסה לאפיון השבר המימי מעיבוי הידרותרמי של אצות. השיטה משפרת קיבולת פיקים ורזולוציה לניתוח תרכובות אורגניות מורכבות בתעשיות ביודלק.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

כתב יד זה חובר על ידי באטל ממוריאל מכון תחת חוזה מס &#39;DE-AC05-76RL01830 עם משרד האנרגיה של ארה&quot;ב. ממשלת ארה&quot;ב שומרת המו&quot;ל, על ידי קבלת המאמר לפרסום, מודה כי ממשלת ארה&quot;ב שומרת רישיון לא בלעדי, ונפרע, בלתי הפיך לפרסם או לשכפל את הטופס שפורסם של כתב היד הזה, או לאפשר לאחרים לעשות כך, למטרות ממשלת ארה&quot;ב.

לדוגמא הכנה 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליצור זרם מוצר מימי / אורגני מעורב באמצעות HTL זרימה הרציף של אצות על פי תכנון כור ההליך הניסיון למצוא בספרות 10,11. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש מפריד הכביד כדי להפריד את זרם המוצר לתוך שלב מימי ופאזה אורגנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסנן 10 מ&quot;ל של שלב מימית HTL באמצעות מסנן מזרק 0.45 מיקרומטר ולאחסן במקרר שמרו על 4 מעלות צלזיוס למשך GC × ניתוח GC-TOF-MS. </li></ol> 2. רכיבי Instrument <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש כרומטוגרפיה גזית (GC) המצויד בשלב כפול מרובע-סילון קירור מבוססי אפנן והשעה של הטיסה (TOF) ספקטרומטר מסה (MS) עבור ניסויים אלו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את סמפלר האוטומטי להזריק 1 μl של כל דגימה או תקן לתוך GC. השתמש עיצוב בלוק אקראי של מדגם וזריקות סטנדרטיות עבור הרצף האוטומטי סמפלר כמתואר בספרות 13. randomiעיצוב בלוק zed הוא נפוץ מחקרים כמותיים כדי לשלוט על פעולת המכשיר. המעבדה שלנו מנצלת את העיצוב אפילו שגרתי במחקרים השוואתיים כדי לוודא פעילות מכשיר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את הטור הראשי והמשני באמצעות מחבר חזק בעיתונות לפני אפנן. ודא ששני הקצוות של שני עמודים ראשיים ומשניים נחתכים ישר ללא קצוות חדים לפני חיבור למחבר העיתונות חזק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח טבעת חזוק על עמודת GC ולאחר מכן חבר בעמודה ראשית אל מזרק GC כך 5 מ&quot;מ של טור הוא בתוך המזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי אוניית זכוכית, אוניית טפלון O-Ring ואת המחיצה עבור מזרק GC הוא חדשים ללא זיהום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש 1/16 x ferrules 0.5 מ&quot;מ מזהה העברת קו כדי לחבר את קו העמודה והעברת משנית. מניח חלק מ 0.2 של הטור המשני בקו ההעברה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי חלק 0.1 מ &#39;של העמודה המשנית אפנן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש הליום טוהר ultrahighגז גז מוביל עבור GC בקצב זרימה של -1 1.5 מיליליטר דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שיש חנקן נוזלי מספיק דיואר אשר משמש קירור אפנן. רמת החנקן הנוזל דיואר ניתן לחזות באמצעות מד לחץ מחובר לשקע שלה. קריאת 69 kPa של מד הלחץ עולה כי דיואר מלא, בעוד 0 kPa עולה, כי היא ריקה. </li></ol> 3. פרוטוקולים לפני ניתוח דוגמאות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שאין נזילות מרכזיות המכשיר. אם קריאת מד ואקום של TOF-MS גבוה מ 2.7 × 10 -5 אבא עבור 1.5 מיליליטר דקות -1 GC קצב זרימת טור, זה מצביע על דליפה מרכזית במערכת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת בקרת איכות (QC) שיטה ולהפעיל המובנית פרוטוקול &#39;התאמות מערכת הרכישה &quot;על מנת להשיג תגובה האות המרבי באמצעות פרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל המובנית הפרוטוקולים &quot;אופטימיזציה מכשיר &#39;של שיטת QC, בסדרה - filamמוקד אף אוזן גרון, מוקד יון אופטי ובדיקות כיול המוניות באמצעות הפרוטוקול של היצרן. ודא כי בדיקת כיול המסה עוברת. שיטת QC הדבר מבטיחה כי כל פרמטרי החומרה של המכשיר הם ברמה אופטימלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע &quot;בדיקת דליפה&quot; באמצעות הפרוטוקול של היצרן. לנתח באופן אוטומטי מייצר דוח בדיקת דליפה. ודא כי הריכוז היחסי של 28 (N 2), 32 (O 2) ו -18 (לחות) יונים חייבים להיות מתחת פחות מ -10%, 3% ו -5% של ספקטרה מונית תקן הפנימית של 69 יון, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוון את TOF-MS באמצעות פרוטוקול של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיטת בקרת איכות הפעל וכן TOF-MS מנגינה הפרוטוקול לפני ואחרי בדיקת דליפה וגם תוך ניתוח דגימות ותקנים. </li></ol> 4. פרוטוקול לקביעת תקופת אפנון אופטימום של אפנן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן שרירותי בחר תקופת אפנון ארוך (למשל 10 שניות או 13 שניות). להזריק מדגם כמתואר 2.2. </li><li&gt; זהה את זמן השמירה בממד השני של העלילה מתאר שלאחריו ולא שיאים elutes. בחר זמן השמירה הממד השני מזוהה בתקופה אפנון אופטימלית. איור 2 בבירור להבהיר את הזיהוי של זמן השמירה בממד השני של העלילה מתאר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להגדיל את תקופת אפנון בשימוש בשלב 4.1 ולבצע את הניתוח שוב אם &quot;לעטוף&quot; הוא ציין 18. עוטפים סביב תופעות מתרחשות אם הפסגות בממד השני elutes מתחת לקו הבסיס של הממד הראשון. דוגמא עלילה תאר עבור &#39;מעטפת&#39; מוצגת מידע משלים איור 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 4.2 ו -4.3 עד ערך אופטימלי נקבע. </li></ol> 5. פרמטרים הניסיונות של הגדרת Instrument <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן טור נימים קוטבית (60 MX 0.25 מ&quot;מ x 0.5 מיקרומטר עובי סרט) כטור העיקרי וכן הלא קוטבי (2.3 MX 0.25 מ&quot;מ x 0.5 מיקרומטר עובי סרט) קפילהטור ר&quot;י כמו הטור המשני. אופה שני עמודות חדשות הראשיות ומשניות של לפחות 2 שעות כדי להסיר כמויות זעירות של לחות, אוויר ומזהמים הקשורים עמודות GC חדשות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בגז הליום טוהר ultrahigh כגז מוביל GC בקצב זרימה של -1 1.5 מיליליטר דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את מזרק GC לטמפרטורה של 260 מעלות צלזיוס ביחס פיצול של 1: 250. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להעסיק את תכנית הטמפרטורה הבאה עבור העמודה העיקרית: טמפרטורה קבועה של 40 מעלות צלזיוס במשך 0.2 דקות ולאחריה רמפת טמפרטורה ל 260 מעלות צלזיוס ב 5 מעלות צלזיוס דקות -1, ואחריו על טמפרטורה קבועה של 260 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמירה על C ° אפנן טמפרטורת 5 גבוה יותר מזה של טור מהשני וטמפרטורת העמודה המשנית ב 5 מעלות צלזיוס גבוה יותר מזה של הטור העיקרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש תקופת אפנון אופטימלית של 4 שניות ל -0.8 שניות של דופק חם ו -1.2 שניות של דופק קר. ערך זה נקבע על בסיס הפרוטוקול המתואר כתיון 4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טמפרטורת קו העברת גדר עד 270 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לכוון את זמן ההשהיה הרכישה או עיכוב ממס 0 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את טווח נמוך וגבוה של m / z כמו 35 ו -800, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את קצב רכישת גלאי MS ב 400 ספקטרה / sec. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמירה על מתח גלאי MS ב 150 V גבוה מהשווי המותאם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על טמפרטורת מקור יון MS ב 225 מעלות צלזיוס. </li></ol> 6. ניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע עיבוד נתונים באמצעות התוכנה שסופקה על ידי יצרן המכשיר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את המשימות הבאות בשיטת ניתוח נתונים - בסיס Compute, למצוא פסגות מעל חיפוש הבסיס, הספרייה ולחשב הם / גובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב אחר הבסיס באמצעות קובץ הנתונים. זן לקזז בסיס כמו 0.5. זן רוחב שיא צפוי של 15 שניות בממד הראשון 0.15 שניות בממד השני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אות לרעש נקבע יחס כמו 5,000 וערכי דמיון של&gt; 850 עבור מזוההfication של תרכובות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר ספרייה ספקטרלי המונית זמינה מסחרי לזהות תרכובות כימיות נוכח דגימות ולהגדיר את מצב חיפוש הספרייה להעביר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבד את קבצי נתונים באמצעות שיטת ניתוח נתונים זה באמצעות הפרוטוקול של היצרן. זה דורש לפחות 1 hr לעבד קובץ נתונים. </li></ol>

המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.

תוצאות בבירור להמחיש את היכולת של שילוב הטור של קוטב × קוטבי לפתור תרכובות קוטב נדיפים אור נוכח השבר המימי של ביו-גולמי אצות ללא טכניקות הכנת מדגם לפני. עוקב שיא דרסטי נצפה חומצות אורגניות N-תרכובות תוך שימוש בשילוב הטור הקוטבי הקוטבי ×. עוקב שיא זה לא נצפה על החומרים אורגניים אור המשחררים מוקדם. התנהגות זו כבר לשחזור בעת בדיקת המכשיר היא ללא דליפות (בואקום TOF-MS היה מתחת 2.7 × 10 -5 אבא עבור קצב זרימת גז מוביל GC של 1.5 מיליליטר min -1). זה יהיה צפוי כי אם ...

צמיחה יציבה בביקוש לדלקים נוזליים, משאבי דלק מאובנים סופיים, אי ודאות של אספקת דלק מאובנים, וחשש הריכוז גדל וההולך של גזי חממה באטמוספרה גדלה מודעות עולמיות עבור משאבים מתחדשים 1. אנרגיה סולארית (כולל photovoltaics ושמש-תרמית), אנרגית רוח, אנרגית מים, אנרגיה גיאותרמית, ביומסה הן מהמקורות המתחדשים העיקריים שעלולים להחליף נגזרות מאובנים אנרגיה 2. מבין אלה, ביומסה היא משאב אנרגיה חלופית רק מבוסס פחמן לייצור דלקים לתחבורה נוזליים וכימיקלים בעלי ערך גבוה 3. ביומסה כוללת כל חומר אורגני כגון משאבי יער, שאריות חקלאיות, אצות, זרעי שמן, פסולת מוצקה עירונית, פסולת תעשייתית עתיר פחמן (למשל מ תעשיית עיסת נייר או מעיבוד מזון) 1. ביומסה מסווג לשתי קטגוריות רחבות: חומר זינה lignocellulosic והלא עֵצִי מבוסס על comמאפיינים מיקומית. ביומסה Lignocellulosic מורכבת פחמימות ליגנין, בעוד שאינה עֵצִי יש חומר זינה חלבונים, פחמימות ושומנים / שמנים 4. חומר זינה Lignocellulosic, המופקים מצמחים יבשתי, יכול רק לספק 30% של דלק נוזלי הנוכחי (בנזין, דלק סילוני, וסולר) דרישה אם מעובדות בר קיימא וקצרו 5,6. לפיכך, אי-עֵצִי מיקרואורגניזמים ימיים, כגון microalgae ופטריות, הם חומר זינה הפוטנציאל נחשב לייצור דלקים נוזליים מתחדשים כדי להשלים משאבים lignocellulosic. יש microalgae חומר זינה פוטנציאל לספק דלקים לתחבורה נוזלי הנוכחי לדרוש 7,8. יש אצות יתרונות רבים: פריון אזורי גבוהה 8, היכולת לגדול באיכות נמוכה, מליחים, או מי ים 9, ואת היכולת לצבור טריגליצרידים או פחמימנים אנרגיה צפופה 7,8. ייזל הידרותרמיות (HTL) הוא שותף קיימא וניתן להרחבהnversion תהליך אשר מנצל מים הקשורים באופן טבעי עם חומר זינה אצות או מימיים 10,11. זהו תהליך תרם-כימי עם טמפרטורות הפעלה של לחצי 250-400 מעלות צלזיוס ותפעוליות של 10-25 מגפ&quot;ס המייצר מוצר נוזלי, או ביו-גולמי, אשר ניתן לשדרג לתוך מניית תערובת דלק. ביו-גולמי המופק HTL של אצות יש להבחין ו להפרדה בקלות שברים אורגניים מימיים. השבר האורגני של-גולמי ביו ניתן להמיר ביעילות לתוך מניית תערובת זיקוק מוכנה באמצעות קטליטי הדר בטיפול תהליכים 11. השבר המימי של-גולמי ביו מכיל ~ 30% של הווה פחמן סך זינת האצות. למרות אלפי תרכובות זוהו בזרם מימית HTL, שברים השולט מורכב מחמצן משקל מולקולרי נמוך (כולל חומצות, כהלים, קטונים, ו אלדהידים) שהוקמה על ידי השפלה של פחמימות ושומנים, ו heterocyclics חנקן (כולל pyrroles, pyridines , pyrazines, ו imidazoles) נגזר פירוק חלבון 12. מחקרים על ניצול השבר המימי לשפר כלכלת תהליך כוללת וכן קיים הם מתמשכים. גז סינתזה ניתן לייצר את החלק היחסי המימי של ביו-גולמי אצות באמצעות גיזוז הידרותרמיות קטליטי 10,13, 14. לחלופין, חומרים אורגניים בתהליך של השבריר המימי גם ניתן להמיר קטליטית כדי תוספי דלק וכימיקלים מיוחדים. מחקר על אופטימיזציה מחקרי הקרנת גיזוז זרז הידרותרמיות קטליטי לגיור של חומרים אורגניים בתהליך של השלב הנוזלי המימית מתנהל כיום במעבדה הלאומית מערב האוקיינוס ​​השקט (PNNL). עבור עבודה זו, איכותי וכן אפיון כמותי של השבר המימי של ביו-גולמי אצות נדרש. מאז השבר המימי של ביו-גולמי אצות נחשב זרם פסולת, יש מעט מאוד מחקרים שנתחו את השבר המימי של האצות ביו גולמי 13,15. יתר על כן, לאחרונהמחקרים הגיעו למסקנה כי הפיכת מים אצים HTL זה לתוך-מוצרי ביו בעלי ערך גבוה תשפר את קיימת כמו גם כלכלה של HTL ביו מבוסס-זיקוק 11. לכן, מחקר זה מתמקד בפיתוח שיטה לאפיון איכותי של השבר המימי של ביו-גולמי המתקבל HTL של אצות על ידי גז כרומטוגרפיה דו ממדים בשילוב עם ספקטרומטריית מסת הזמן של טיסה (GC × GC-TOF-MS). GC × GC-TOF-MS הוא שיטת אנליטית chromatographic המבטיחה ביותר כדי להגדיל את הרזולוציה (או פרדה של תרכובות כימיות במדגם), קיבולת שיא (מספר כלומר של פסגות נפתרו), יחס אות לרעש (לזיהוי של תרכובות כימיות בסבירות גבוהה), ועל מנת למנוע שיתוף elution של תרכובות כימיות 16. על מנת למקסם את החלטה, קיבולת שיא, ואת אות יחס רעש, שתי עמודות GC עם שלבים נייחים שונים מחוברות בסדרה באמצעות ג קיבועonnector או מיקרו-איחוד 17 (ראה איור 1 שהינה דיאגרמה מלבנית של GC × מערכת GC-TOF-MS השתמשו במחקר זה). אפנן ממוקם בין המחבר-fit העיתונות ועמודות משניות מלכודת, ולמקד, מחדש להזריק הקולחים מהעמודה העיקרית לתוך הטור מהשני 18. אפנון מתרחש על העמודה המשנית במחקר הנוכחי כפי שמוצג באיור 1. העמודה המשנית אז מחוברת TOF-MS באמצעות הרכבת קו העברה. GC × GC-TOF-MS שמש בעבר עבור האיכותיים וכן ניתוח כמותי של דגימות אורגניות כגון נפט גולמי 16,19, בנזין, סילון-דלק, דיזל, ביו-דיזל, וחלקיק האורגני של ביו-דלק 20 22 המופקים-כימיים תרמו וכן המרה התרמו-קטליטי מעבדת 23,24. לאפיון של דגימות האורגניות אלה ב- GC × מכשירי GC-TOF-MS, טור קוטבי ארוך wכפי שמוצג כמו הטור הראשי, בעוד טור קוטבי קצר שמש בעמודה המשנית. תצורת הטור השמרנית הזו פותרת תרכובות כימיות על בסיס הבדלים בתנודתיות על הממד הראשון, ואחריו קוטביות בממד השני 18. דגימות מימיות או מים מתהליכים ביולוגיים, עיבוד מזון, ופסולת סביבתית התאפיינו גם באמצעות העיקרית דומות / והגדרות עמודות משתי לאחר המדגם עבר הכנה שלבי 17,25-30. טכניקות להכנת דגימות כגון derivatization, מיצוי מוצק שלב, והפקת ממיס אורגני כולם נוצלו לפני GC × ניתוח GC-TOF-MS 17,27-29,31,32. טכניקות אלה נועדו להקטין את הקוטביות של תרכובות במדגם לניתוח משתמשת בתצורת טור קונבנציונלית 33. אסטרטגיה חלופית הועסקה במחקר זה מבוסס על הטבע של המדגם (כאן תרכובות אורגניות קוטב במים)ניצול תצורת העמודה משנית / העיקרית ההפוכה GC × ניתוח GC-TOF-MS. מאז השבר המימי של ביו-גולמי ההופק HTL יש תרכובות קוטב 13, שילוב עמודה של עמודת קוטב ראשונית טור קוטבי משני שמש GC × GC-TOF-MS בלי שום הכנת מדגם במעלה זרם. שילוב עמודה ראשי / משני זה פותר תרכובות כימיות על בסיס הבדלים בקוטביות על הממד הראשון, ואחריו התנודתיות בממד השני. שיטות אנליטיות מוגבלות קיימות בספרות לאפיון של דגימות מימיות באמצעות כרומטוגרפיה גז דו-ממדי ללא עיבוד המדגם לפני 15. מטרת המחקר הנוכחי הייתה לקבוע את התרכובות הכימיות הנוכחיות בשבריר המימי של-גולמי ביו אצות. כדי להשיג מטרה זו, GC × שיטת רכישת נתוני GC-TOF-MS פותח עם שילוב טור של טור קוטבי (חסודהאר&quot;י) × קוטבי (משני). Klenn et al. (2015) הציעו כי הגדלת אורך הטור הראשי (במיוחד 60 מ &#39;עמודות GC) והורדתי טמפרטורת קיזוז בעמודה המשנית ביחס לעמודת בחירות המוקדמת הוא למקסם את יכולת שיא והרזולוציה 16-18. לכן, 60 מ &#39;טור עיקרי ו -5 ° C לקזז טמפרטורה של העמודה המשנית ביחס לעמודה העיקרי שמשו במחקר זה. תקופת האפנון האופטימלית נקבעת בעקבות פרוטוקול המתוארים במחקר זה (ראה סעיף 4). שיעור הרמפה האופטימלי של טמפרטורת עמודת GC נקבע על ידי שיטת ניסוי וטעייה, והוא דומה הערך המומלץ בספרות 16-18. כדי לדון את היתרונות של שילוב הטור הזה עבור דגימות מימיות, נתחנו HTL דגימות אצות מים עם שילוב הטור הקונבנציונלי של הלא קוטבי × קוטב. פרמטרי הפעלה הציעו בספרות הועסקו לניתוח מהימישבריר של ביו-גולמי אצות עם שילוב טור קוטבי קוטבי × 18.

<table><tbody><tr><td>GC וזמנים; GC&#8211; TOF/MS</td><td>Leco</td><td>PEG4D11DLN15</td><td>מסחרי פגסוס 4D</td></tr><tr><td>ChromaTOF גרסה 4.50&nbsp;</td><td>תוכנת ניתוח נתונים</td> <td>Leco</td><td></td></tr><tr><td>Rxi-5MS GC עמודה</td><td>Restek</td><td>13420</td><td>עמודה 2.3 מ' שימשה מעמודה זו.</td></tr><tr><td>עמוד Stabilwax GC</td><td>Restek</td><td>10626</td><td></td></tr><tr><td>HP-5 GC עמוד</td><td>Agilent</td><td>19091J-416</td><td></td></tr><tr><td>עמוד Stabilwax GC Restek</td><td></td><td>15121</td><td></td></tr><tr><td>מחבר אטום ללחיצה</td><td>Restek</td><td>20430</td><td></td></tr><tr><td>תוחם מזרק GC</td><td>Restek</td><td>23305.5</td><td></td></tr><tr><td>טבעות מזרק GC</td><td>Agilent</td><td>5181-3323</td><td></td></tr><tr><td>טבעות O תוחם נון-סטיק</td><td>Agilent</td><td>5188-5365</td><td></td></tr><tr><td>טבעות קו העברה</td><td>Restek</td><td>20212</td><td></td></tr><tr><td>אתנול</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>459844</td><td>דרגת כרומטוגרפיה</td></tr><tr><td>אצטון</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>414689</td><td></td></tr><tr><td>חומצה אצטית</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>320099</td><td>כרומטוגרפיה דרגה</td></tr><tr><td>2-בוטנון</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td></td><td>360473 דרגת כרומטוגרפיה</td></tr><tr><td>חומצה פרופנואית</td><td>סיגמא-אולדריץ</td>' <td>402907</td><td></td></tr><tr><td>חומצה בוטנואית חומצה בוטנואית</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>19215</td><td>דרגת כרומטוגרפיה</td></tr><tr><td>פירידין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>270970</td><td>דרגת כרומטוגרפיה</td></tr><tr><td>פיראזין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>65693</td><td>דרגת</td></tr> <tr>כרומטוגרפיה<td>אצטמיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>695122</td><td>כרומטוגרפיה דרגה</td></tr><tr><td>2,5-פירולידידיון</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>S9381</td><td>כרומטוגרפיה דרגה</td></tr><tr><td>N-מתילסוקסינימיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>325384</td><td>כרומטוגרפיה דרגה</td></tr><tr><td>N-(2-הידרוקסיאתיל)סוקסינימיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>444073</td><td>דרגת כרומטוגרפיה</td></tr></tbody></table>

אפיון איכותי של השבר מימית מ הידרותרמיות עיבוי של אצות באמצעות גז כרומטוגרפיה 2d עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה

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

גז כרומטוגרפיה דו מימדי בשילוב עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה הוא כלי רב עוצמה לזיהוי וכימות רכיבים כימיים תערובות מורכבות. הוא משמש לעתים קרובות כדי לנתח בנזין, דלק סילוני, סולר, ביו-דיזל השבר האורגני של ביו-גולמי / ביו-שמן. ברוב הניתוחים הללו, הממד של הפרדה הראשונה הוא קוטבי, ואחריו הפרדת קוטב. שהברים מהימיים של ביו-גולמי דגימות מימיות אחרות מייצור דלק ביולוגי נבחנו עם שילובי טור דומים. עם זאת, טכניקות הכנת מדגם כגון derivatization, חילוץ ממס, והפקה מוצק שלב היו נחוצות לפני הניתוח. במחקר זה, שברים מימיים המתקבלים ההתנזלות הידרותרמיות של אצות התאפיינו גז כרומטוגרפיה דו ממדים בשילוב עם ספקטרומטריית מסת הזמן של טיסה ללא טכניקות הכנת מדגם לפני באמצעות פרדת קוטב בממד הראשון ואחריועל ידי פרדה קוטבית של השני. דו ממדי מגרשים מניתוח זה הושוו לאלו שהושגו מתצורת הטור המסורתית יותר. תוצאות משלב האפיון איכותי של שברים מהימיים של ביו-גולמי אצות הם דנו בפירוט. היתרונות של שימוש פרדת קוטב ואחריו הפרדה הלא קוטבית לאפיון של חומרים אורגניים בדגימות מימיות על ידי גז כרומטוגרפיה דו ממדים בשילוב עם ספקטרומטריית מסת הזמן של טיסה מודגשות.

הכרומתוגרמה יון כוללת (TIC) שהתקבלה עבור החלק מהימי של האצות ביו גולמי נתח עם שילוב טור של × הקוטב הלא קוטבי מוצג באיור 4. פעמי שימור גורם דמיון או תואם לערכים של תרכובות שזוהו על ידי חיפוש נגד אזרח המכון לתקנים וטכנולוגיה (NIST) הספרייה נספר בטבלה 1. oxygenates (כגון cyclopenatanone, תרכובות furanic ו dianhydromannitol) וחומצות אורגניות (כולל חומצה אצטית, חומצה propanoic וחומצה butanoic) נצפו מים אצות HTL 34....

שיטת ספקטרומטריית מסה דו-ממדית של כרומטוגרפיית גז-זמן טיסה מתוארת לאפיון החלק המימי של ביו-גולמי המופק מהנזלה הידרותרמית של אצות. ניתן להשתמש בפרוטוקול זה גם כדי לנתח את החלק המימי של מוצרים נוזליים מפירוליזה מהירה, פירוליזה מהירה קטליטית, דה-חמצן קטליטי וטיפול הידרו.

אפיון איכותי של השבר מימית מ הידרותרמיות עיבוי של אצות באמצעות גז כרומטוגרפיה 2D עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה

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

המטרה הכוללת של שיטת רכישת נתונים דו-ממדית זו של כרומטוגרפיית גז היא לאפיין את תוצרי הלוואי המימיים המתקבלים מהנזלה הידרותרמית, או HTL, של אצות. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הדלקים הביולוגיים כגון זיהוי המינים האורגניים המדווחים לשלב המימי במהלך האופנה ההידרודינמית של אצות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא משפרת את קיבולת השיא, הרזולוציה ושימוש נרחב בתרכובות כימיות.שיטה זו חשובה להפקת נתונים עבור בתי זיקוק ביולוגיים, המייצרים כמויות ניכרות של מי שפכים שיש לטפל בהם או לעבד אותם לדלקים וכימיקלים. שיטה זו יכולה לספק נתוני אפיון שלא ניתן להפיק מטכניקות אנליטיות אחרות, כגון כרומטוגרפיית גז חד מימדית או כרומטוגרפיה נוזלית. הרעיון לשיטה זו עלה לנו לראשונה כאשר ניתחנו תערובות אורגניות מורכבות מאוד מתהליכי ייצור דלק ביולוגי.השתמש בכרומטוגרף גז המצויד במודולטור בסיס קירור דו-שלבי מרובע סילון וספקטרומטר מסה של זמן טיסה לניסויים אלה. הגדר את הדגימה האוטומטית להזריק מיקרוליטר אחד מכל דגימה או תקן לתוך כרומטוגרף הגז או ה-GC. השתמש בעיצוב בלוק אקראי של דגימה והזרקות סטנדרטיות עבור רצף הדגימה האוטומטית, כמתואר בספרות. ודא ששני הקצוות של העמודים הראשיים והמשניים נחתכים ישר ללא קצוות חדים.לאחר מכן, חבר את העמודים הראשיים והמשניים באמצעות מחבר הדוק ללחיצה לפני המאפנן. ודא כי תוחם הזכוכית, טבעת ה-O של תוחם הנון-סטיק, המקלט למזרק ה-GC חדשים וללא זיהום. לאחר מכן, הנח פרא על עמודת ה-GC, וחבר את העמודה הראשית למזרק ה-GC כך שחמישה מילימטרים של עמודה יהיו בתוך המזרק.השתמש בקוטר קו העברה של 16 אינץ' ו-0.5 מילימטר בקוטר פנימי כדי לחבר את העמודה המשנית וקו ההעברה. מקם חלק של 0.2 מטר מהעמודה המשנית בקו ההעברה. ודא שחלק של 0.1 מטר מהעמודה המשנית נמצא במודולטור.השתמש בגז הליום בטוהר גבוה במיוחד כגז נשא עבור GC בקצב זרימה של 1.5 מיליליטר לדקה. ודא שיש מספיק חנקן נוזלי בדיואר, המשמש כנוזל הקירור במודולטור, על ידי קריאת רמת החנקן הנוזלי באמצעות מד לחץ המחובר לשקע הדיואר. קריאה של 69 קילופסקל של מד הלחץ מצביעה על כך שהדיואר מלא, בעוד אפס קילופסקל מצביע על כך שהוא ריק.ודא שאין דליפות גדולות במכשיר. אם קריאת מד הוואקום של ה-TOF-MS גבוהה מ-2.7 כפול 10 לפסקל החמישי השלילי עבור קצב זרימת עמודת GC של 1.5 מיליליטר לדקה, הדבר מצביע על דליפה גדולה במערכת. הגדר את בקרת האיכות או שיטת ה-QC והפעל את פרוטוקול התאמות מערכת הרכישה המובנה כדי להשיג תגובת אות מקסימלית באמצעות פרוטוקול היצרן.לאחר מכן, הפעל פרוטוקולי אופטימיזציה מובנים של מכשירים בשיטת QC. בסדרה, הפעל בדיקות מיקוד נימה, מיקוד אופטי יונים וכיול מסה באמצעות פרוטוקול היצרן. ודא שבדיקת כיול המסה עוברת.שיטת QC זו מבטיחה שכל פרמטרי החומרה של המכשיר יהיו ברמה אופטימלית. המכשיר צריך להיות נקי מדליפות. זהו היבט חשוב בהליך זה.יש לבצע בדיקה חוזרת באמצעות פרוטוקול היצרן. נתח את דוח בדיקת הדליפות שנוצר על ידי בדיקת הריכוז היחסי של יונים ספציפיים לתקן הפנימי. כדי לקבוע את תקופת האפנון האופטימלית של המודולטור, בחר באופן שרירותי תקופת אפנון ארוכה והזריק דגימה כמו קודם.זהה את זמן השמירה בממד השני של עלילת קווי המתאר, שלאחריו אין פסגות נוטעות. בחר את זמן השמירה של הממד השני המזוהה כתקופת האפנון האופטימלית. הגדל את תקופת האפנון ובצע את הניתוח שוב אם נצפתה עטיפה.תופעות מעטפת מתרחשות אם הפסגות בממד השני נפלטות מתחת לקו הבסיס של הממד הראשון, כפי שמוצג בתרשים מתאר זה. חזור על שלבים אלה עד לקביעת הערך האופטימלי. התצורה ששימשה במחקר זה היא ייחודית וחשובה.שילוב זה לא שימש בעבר לניתוח שברים מימיים מהמרת ביומסה. התקן עמוד נימי קוטבי כעמוד הראשי. התקן עמוד נימי לא קוטבי כעמודה המשנית.השתמש בגז הליום בטוהר גבוה במיוחד כגז הנשא עבור GC בקצב זרימה של 1.5 מיליליטר לדקה. הגדר את מזרק ה- GC לטמפרטורה של 260 מעלות צלזיוס ויחס מפוצל של אחד ל -250. הגדר תוכנית טמפרטורה עבור העמודה הראשית שמתחילה בטמפרטורה קבועה של 40 מעלות צלזיוס למשך 0.2 דקות, ואחריה רמפת טמפרטורה ל-260 מעלות צלזיוס בחמש מעלות צלזיוס לדקה, ואחריה טמפרטורה קבועה של 260 מעלות צלזיוס למשך חמש דקות.שמור על טמפרטורת המאפנן בחמש מעלות צלזיוס גבוהה מזו של העמודה המשנית וטמפרטורת העמודה המשנית בחמש מעלות צלזיוס גבוהה מזו של העמודה הראשית. השתמש בתקופת אפנון אופטימלית של ארבע שניות עם 0.8 שניות של דופק חם ו-1.2 שניות של דופק קר, כפי שנקבע קודם לכן. לאחר מכן, הגדר את טמפרטורת קו ההעברה ל -270 מעלות צלזיוס.לאחר מכן, הגדר את עיכוב הרכישה או עיכוב הממס לאפס שניות. הגדר את הטווח התחתון והגבוה יותר של מסה על מטען ל-35 ו-800, ולאחר מכן הגדר את קצב רכישת גלאי MS ל-400 ספקטרום לשנייה. שמור על גלאי MS כרךtage גבוה ב-150 וולט מהערך האופטימלי.לבסוף, שמור על טמפרטורת מקור היונים MS על 225 מעלות צלזיוס. בצע עיבוד נתונים באמצעות התוכנה שסופקה על ידי יצרן המכשיר. בשיטת ניתוח הנתונים, בחר חישוב תוכנית בסיסית, חפש פסגות מעל קו הבסיס, חיפוש בספריה וחשב שטח וגובה.עקוב אחר התוכנית הבסיסית בקובץ הנתונים. הזן את היסט קו הבסיס כ-0.5 ולאחר מכן הזן את רוחב השיא הצפוי של 15 שניות בממד הראשון ו-0.15 שניות בממד השני. הגדר את יחס האות לרעש כ-5000 וערכי דמיון של יותר מ-850 לזיהוי תרכובות.בחר ספרייה ספקטרלית מסה זמינה מסחרית כדי לזהות תרכובות כימיות הקיימות בדגימות, והגדר את מצב החיפוש בספרייה למצב קדימה. עבד את קבצי הנתונים בשיטת ניתוח נתונים זו באמצעות פרוטוקול היצרן. נדרשת שעה אחת לפחות לעיבוד קובץ הנתונים.מוצגת כאן כרומטוגרמה כוללת של יונים המתקבלת עבור החלק המימי של אצות ביו-גולמיות, המנותחת עם שילוב עמודות של קוטבי ולא קוטבי. חמצנים וחומצות אורגניות נצפו במי אצות HTL. בנוסף למחמצנים, בשלב המימי יש תרכובות המכילות חנקן, כגון פירידין, פירזין, אצטמידים, סוקסינימיד ונגזרות האלקיל שלהם.יש להניח שתרכובות אלה הן תוצרי הפירוק של חלבונים ופחמימות בביומסה של אצות. מוצגים כאן ערכי הדמיון וזמן השמירה של התרכובות הכימיות הקיימות במי אצות HTL, תוך שימוש בשילוב עמודות של קוטבי ולא קוטבי בצורת טבלה. שיאי העוצמה הגבוהה שזוהו בתרשים המתאר עבור החלק המימי של ביו-גולמי של אצות אומתו על ידי ניתוח תקנים.תקנים המכילים חומצות אורגניות ותרכובות קצה הוכנו ונותחו בכרומטוגרפיית גז דו-ממדית עם ספקטרומטריית מסה של זמן טיסה. החלק המימי של ביו-גולמי של אצות נותח גם עם שילוב העמודות הקונבנציונלי של לא קוטבי וקוטבי, שהיה בשימוש נרחב בספרות. כפי שמוצג כאן, חומצות אורגניות ותרכובות קצה הקיימות בחלק המימי של אצות ביו-גולמיות נפלטות עם יותר משיא אחד.ערכי הדמיון וזמן השמירה של תרכובות כימיות אלו מפורטים בצורת טבלה. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לנתח את הדגימות המימיות באמצעות כרומטוגרפיית גז דו מימדית המצוידת בספקטרומטריית מסה. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הדלקים הביולוגיים לנתח זרם מימי של תוצרי לוואי המתקבלים מהמרות ביוכימיות, תרמוכימיות ותרמו-קטליטיות של ביומסה.בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו כרומטוגרפיית גז חד מימדית וכרומטוגרפיה נוזלית על מנת לענות על שאלות נוספות כמו קביעה כמותית של ריכוז תרכובות כימיות לא מזוהות. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור שלא ניתן היה לנתח מלחים לא נדיפים, עתירי תרכובות ואנאורגניים באמצעות תצורת מכשיר זו.

qualitative-characterization-aqueous-fraction-from-hydrothermal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

הרכב תמציות השומנים הקוטב הרכב חומצות שומן של glycerolipids הפרט נקבעים ניסוי פשוט חזקים פרופיל השומנים. לענין זה, glycerolipids מבודדים על ידי כרומטוגרפיה בשכבה דקה נתונה transmethylation של קבוצות acyl שלהם. Methylesters acyl שומן הם לכמת ידי כרומטוגרפיה גז נוזלי.

Thaliana ארבידופסיס פולאר Glycerolipid פרופיל ידי כרומטוגרפיה בשכבה דקה (TLC) יחד עם כרומטוגרפיה גז נוזלי (GLC)

שיטה לקביעת תכולת חומצות שומן והרכב באצות המבוססות על הפרעה מכאנית של תאים, מיצוי שומנים מבוסס ממס, transesterification, וכימות וזיהוי של חומצות שומן באמצעות גז כרומטוגרפיה מתוארת. תקן פנימי tripentadecanoin משמש כדי לפצות על ההפסדים האפשריים בחילוץ וtransesterification שלם.

ניתוח התוכן של חומצות שומן והרכב בMicroalgae

אנו מתארים פרוטוקול עבור דור האור היה זרז של מי חמצן - גורם-שותף עבור טרנספורמציות חמצונים.

אור מונחה אנזימתי Decarboxylation

קביעה מדויקת של קצב הזרימה של גזים מפותחת היא המפתח ללמוד את הפרטים של תגובות. אנו מספקים שיטה הרומן ניתוח כמותי של ניתוח הספקטרום האופייני המקביל ניתוח הספקטרום thermogravimetry-המונית על ידי הקמת מערכת כיול של הספקטרום האופייני, רגישות יחסית, להשגת קצב הזרימה.

ניתוח כמותי על-ידי ניתוח הספקטרום Thermogravimetry-המונית לתגובות עם גזים מפותחת

פרוטוקול זה מתאר תפוקת יחיד של שיטות אנליטיות, טכנולוגיות משלימים לשיאה אפיון מלא-זוגי של חומר אורגני טבעי, פרוטאומיקס מיקרוביאלית של מערכות אקולוגיות. גישה זו מאפשרת השוואות חזקים לזיהוי מסלולים מטבוליים והעתקות חשוב המתאר הפקת גז חממה, חיזוי תגובות השינוי הסביבתי.

יחיד-תפוקה משלימים שיטות אנליטיות ברזולוציה גבוהה עבור אפיון תערובות מורכבות חומר אורגני טבעי

ניתוח כלל מערכת של biomolecules מרובות הוא חיוני להשגת תובנות פונקציונליות ומכניסטיות לתהליכים ביולוגיים. בזאת, פרוטוקול נרחב מתואר עבור הפקת תפוקה גבוהה של שומנים, מטבוליטים, חלבונים ועמילן ממדגם אחד שנקטפו מן התרבות Chlamydomonas מסונכרן.

שיטת הפקת מולטי-Omics לניתוח מעמיק של תרבויות מסונכרנות של הירוק Alga Chlamydomonas הקשה

פרוטוקול מתואר לשימוש בפחמן דו-חמצני בגז טבעי של גז טבעי כדי לטפח מיקרו-אצות בבריכות פתוחות של מסלולי מרוצים. הזרקת גז Flue נשלטת באמצעות חיישן pH, וצמיחת מיקרו-אצות מנוטרת באמצעות מדידות בזמן אמת של צפיפות אופטית.

צימוד לכידת פחמן מתחנת כוח עם בריכות מסלול מרוץ פתוחות אוטומטיות למחצה לגידול מיקרו-אצות

במאמר זה אנו מציגים את ההפקה וההכנה של מטבוליטים קוטביים וקוטביים למחצה מהולובונט אלמוגים, כמו גם רקמת מארח אלמוגים מופרדת ושברי תאים Symbiodiniaceae, לצורך ניתוח ספקטרומטריית מסות של כרומטוגרפיית גז.

כרומטוגרפיית גז - ספקטרומטריית מסות מבוססת מטבולומיקה ממוקדת של דגימות אלמוגים קשים

זיהום אוויר משפיע על איכות החיים של כל האורגניזמים. במאמר זה נתאר את השימוש בביוטכנולוגיה של מיקרו-אצות לטיפול בביו-גז (סילוק סימולטני של פחמן דו-חמצני ומימן גופרתי) ואת ייצור הביו-מתאן באמצעות בריכות אצות פתוחות חצי-תעשייתיות בקצב גבוה, וניתוח עוקב של יעילות הטיפול, pH, חמצן מומס וגידול מיקרו-אצות.

טיהור ביוגז באמצעות שימוש במערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה

מוצגת שיטה לניתוח מטבולומי של שעורה. השיטה כוללת פיצול ונגזרת של מטבוליטים וניתוחם על ידי כרומטוגרפיה גזית/ספקטרומטריית מסה (GC/MS). ניתן להשתמש בניתוח מטבולומי כדי לקבוע את ההשפעה של גידול משולב ולחץ בצורת על התבואה.

ניתוח מטבולומי של שעורה על ידי כרומטוגרפיה גזית/ספקטרומטריית מסה

חקור שיטת גז כרומטוגרפיה דו-ממדית עם ספקטרומטריית מסה לזמן הטיסה לאפיון השבר המימי מעיבוי הידרותרמי של אצות. השיטה משפרת קיבולת פיקים ורזולוציה לניתוח תרכובות אורגניות מורכבות בתעשיות ביודלק.

אפיון איכותי של השבר מימית מ הידרותרמיות עיבוי של אצות באמצעות גז כרומטוגרפיה 2D עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה

גלה סרטונים נוספים