פיצי הפקה של תרכובות אורגניות נדיפות בשילוב עם לחץ אטמוספרי כימי יוניזציה Quadropole מסה ספקטרומטריית

המטרה הכללית של הליך מיצוי זה היא לשחרר תרכובות נדיפות מדגימה נוזלית ולהעביר תרכובות אלו לספקטרומטר מסות לצורך גילוי. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מרכזיות בתחומי המדע או הכימיה הסביבתית, כגון אילו תרכובות נדיפות נוכחות במשקאות או במי שפכים. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מהירה ומבוצעת באופן מקוון (online) עם גילוי באמצעות ספקטרומטריית מסות.

הרעיון לשיטה זו עלה בראשי לראשונה כאשר פתחתי בקבוק של משקה מוגז ביום שמשי. בועות הפחמן הדו-חמצני שחררו את ניחוח המשקה, והרגשתי שנוכל לשחזר תהליך זה בקלות במעבדה.

כדי להתחיל בהליך זה, הכין תמיסת סטוק של limonene בתוך ethanol על ידי ערבוב של 10 µL של limonene עם 990 µL של ethanol. להכנת הדגימה האמיתית, סחוץ תחילה פרי לימון טרי בעזרת מסחטה ביתית כדי להפיק מיץ לימון. לאחר מכן, ערבב 2 mL של מיץ לימון ב-500 µL של ethanol.

הוסף מים בדרגת LC-MS עד לנפח סופי של 10 milliliters ונער את הבקבוק הנפחי ביסודיות. העבר את דגימת מיץ הלימון המדוללת שהוכנה לבקבוק זכוכית של 20 milliliter המיועד ל-head space עם פקק הברגה וספטום. כעת, הכן דגימה מועשרת (spiked sample) על ידי ערבוב של שני milliliters של מיץ לימון, 10 microliters של תמיסת המקור של limonene ו-490 microliters של ethanol.

הוסף מים בדרגת LC-MS עד לנפח סופי של 10 milliliters ונער את הבקבוק הנפחי היטב. חבר בלוני גז carbon dioxide לכניסת אספקת הגז של מערכת מיצוי מבעבעת. פתח את השסתום בווסת הגז.

לאחר מכן, הגדירו את לחץ הפלט ל-1.5 bar. בעקבות זאת, חברו את יציאת תא המיצוי לכניסה של מקור היונים. לאחר מכן, חברו את מערכת המיצוי המבעבעת למקור מתח של 12 volt.

הגדירו את תוכנת רכישת הנתונים של ספקטרומטר מסות משולש קוואדרפול (triple quadropole) המחובר למערכת המיצוי. הגדירו את טמפרטורת קו הדה-סולבציה (desolvation) ל-250 °C ואת קצב הזרימה של גז הייבוש ל-15 L/min. לאחר מכן, בחרו את קובץ שיטת רכישת נתוני ה-MS.

וודאו שמתח ההתנגשות הוא 20- וולט, יחס המטען הראשי של יון המוצא הוא 137, ויחסי המטען הראשי של יוני השברים הם 81 ו-95. לאחר מכן, לחצו על כפתור Start Single Run. מקמו מבחנה עם דגימה במערכת המיצוי הבועה (fizzy extraction system) באמצעות תושבת ההברגה.

לחצו על כפתור ההפעלה (start) במסך ה-LCD של מערכת המיצוי הבעבעית. בעוד תהליך המיצוי הבעבעי האוטומטי מתבצע, עקבו אחר התפתחות אותי היונים על מסך הספקטרומטר למסות משולש הקוואדרופול (triple quadropole mass spectrometer). פחמן דו-חמצני נדחס בתוך תא הדגימה, ולאחר מכן תא הדגימה עובר דה-קומפרסיה, מה שמוביל לתהליך של תסיסה/בעבוע.

לאחר השלמת תהליך המיצוי הבעבועי, הברג החוצה את מבחורת הדגימה מהמערכת. נגב את ציר ערבוב הדגימה בעזרת נייר סלולוז. לאחר מכן, שטוף את הציר באתנול ונגב אותו בנייר סלולוז.

לאחר כיבוי ספק הכוח, נתק את צינור מוצא המיצוי מהמקור היוני. לאחר מכן סגור את שסתום בלון הגז ונתק את צינורות הגז. ייצא את זרמי היונים הממוצים (extracted ion currents) עבור יחס המטען הראשי 81 מתוכנת רכישת הנתונים של ספקטרומטר מסות triple quadropole לקבצי ASCII.

ראשית, לחצו על Select Folder ובחרו את קובץ הנתונים. לחצו על לשונית File, בחרו ב-Export Data ולאחר מכן ב-Export Data as ASCII. בחרו ב-Output File, הגדירו את נתיב הקובץ ולחצו על Open.

לאחר מכן בחרו ב-MS Chromatogram(MC). כדי לייבא את הנתונים לתוכנת האינטגרציה של הפסגות ולמדוד את שטחי הפסגות, בחרו באפשרות Import מתוך לשונית ה-File. פתחו את קובץ הנתונים, לחצו על כפתור Yes, ובחרו את הנתונים בעמודות X ו-Y. לאחר מכן לחצו על OK ובחרו באפשרות Auto Fit Peaks One Residuals.

כעת, התאימו את שיא המיצוי באופן חצי-אוטומטי, תוך וידוא שהעקומה המותאמת עוקבת אחר נקודות הנתונים הניסיוניות. בחרו באפשרויות List Peak Estimates ולאחר מכן ב-ASCII Editor. העתיקו את תוצאות ההתאמה ללוח השעתוק.

כדי להזין את שטחי הפיקים בתוכנה לניתוח נתונים, ראשית הזינו את ערכי שטחי הפיקים בעמודה Y ואת ערכי הריכוז בעמודה X. תחת לשונית Plot, בחרו ב-Symbol וב-Scatter. לאחר מכן, בחרו ב-Fitting וב-Fit Linear תחת לשונית Analysis.

שטחי השיא הזמניים של אירועי המיצוי נמצאים במתאם עם ריכוזי האנליטים בדגימה הנוזלית שהוכפפה למיצוי תוסס, דבר המאפשר ניתוח כמותי. בניסוי זה, בוצעה מהדורה של סטנדרט כפול כדי להדגים את היכולות הכמותיות של הטכניקה. מוצג כאן גרף המקשר בין שטחי השיא הזמניים לבין ריכוז סטנדרט הלימונן שהתווסף לדגימת מיץ הלימון המדולל.

על סמך ערכי השיפוע והחתך שהתקבלו, ריכוז הלימונן בדגימת מיץ הלימון המדולל היה 8.51 times 10 to the minus five moles per liter. לאחר הכפלה בגורם הדילול, ריכוז הלימונן בדגימת מיץ הלימון המקורית היה 4.26 times 10 to the minus four moles per liter. לאחר השליטה בטכניקה זו, ניתן לבצע אותה בפחות מ-10 דקות במידה והיא מבוצעת כראוי.

במהלך ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור להגדיר את הפרמטרים הניסיוניים בצורה נכונה. לאחר צפייה בסרטון זה, צריכה להיות לכם הבנה טובה לגבי האופן שבו יש להקים ציוד למיצוי תסס (fizzy extraction) ולבצע מיצויים של דגימות אמיתיות. אל תשכחו כי עבודה עם גז דחוס עלולה להיות מסוכנת ביותר, ויש לנקוט תמיד באמצעי זהירות, כגון הרכבת משקפי מגן, בעת ביצוע פרוצדורה זו.