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

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.