Name: リアルタイム高分解能質量分析法で直接分析を用いた植物材料の急速なハイスループット種の同定 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 14 s
Description: 学ぶリアルタイム高分解能質量分析法による植物材料の迅速種同定法。クラトムやダチュラなどの化学指紋と生理活性化合物を解析し、多変量統計分析で種を識別する技術を習得できます。

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作者は感謝して研究アルバニーSUNY大統領の取り組み基金で大学や科学捜査とサイバーセキュリティ助成金、国立科学財団の助成金（グラント＃1310350）および国立研究所司法の助成金（助成金＃2015-DN-BX-で奨学金を認めますRAMへのK057）。我々はまた、植物材料の写真を撮るためにジャスティン・E.ギッフェンを認めます。

植物材料の調製<ol><li> Kratomフレッシュリーフ素材 <ol><li> M.からKratomリーフ材料の均一なchadsを作成するために、直径6mmの穴パンチを使用しますスペシオサ工場 。 5回繰り返します。 </li></ol></li><li> Kratomパウダー抽出 <ol><li>抽出のために1溶媒：1混合物を作成するためにエタノール5ml及び5mlの蒸留水を混合します。 </li><li> 1のEtOH：H 2 Oの混合溶媒1.5mlの微小管では、少量の1の1ミリリットルでKratomバリ粉末（〜5 mg）を一時停止します。 5回繰り返します。 </li><li>周囲温度で30分間、超音波浴中Kratomバリ粉末抽出サンプルを超音波処理します。 </li><li>周囲温度で750×gで2分間Kratomバリ粉末抽出サンプルを遠心。 </li><li>その後の分析のために残留粉末から溶媒をデカントします。 </li></ol></li><li> チョウセンアサガオの種子の準備 <ol><li> D.をスライスSTRAMカミソリの刃を使用して、横断面全体の半分にオニウムシード。 5種類の種を使用して繰り返します。 </li><li> D.について繰り返しinoxiaとD. feroxの種子。 </li></ol></li></ol>リアルタイムイオン源パラメータ2.直接分析<ol><li> ガスヒーター温度 <ol><li> 350°Cまでのイオン源のガスヒーターの温度を設定します。 </li></ol></li><li> イオンモード <ol><li> 250 V.のグリッド電圧を用いて陽イオンモードで分析を行います</li></ol></li><li> ヘリウムガス流量 <ol><li> 2.0 L /秒のヘリウムガスの流量を設定します。 </li></ol></li></ol> 3.飛行時間型質量分析計のパラメータ<ol><li> オリフィス電圧 <ol><li> 5 V〜20 Vとオリフィス2電圧にオリフィス1電圧を設定します。 </li></ol></li><li> リングレンズとピーク電圧 <ol><li> 5個の環レンズ電圧を調整Vは600 Vにピーク電圧を変更して</li></ol></li><li> マススペクトル取得 <ol><li> m / z 60から800までの質量範囲にわたって毎秒1スペクトルとマススペクトル取得率を設定します。 </li></ol></li><li> 質量分析計解像力 <ol><li> 6000 FWHM質量分析計の分解能を設定します。 </li></ol></li></ol>植物材料の4分析<ol><li> Kratomリーフの分析 <ol><li>質量分析計の制御ソフトウェアで押して &quot;スタートファイル名を指定して実行」。スペクトルが得られるまでピンセットでイオン源と質量分析計の入口（入口から約2cm）間の植物材料のチャドを一時停止します。植物材料の別々のchadsで5回繰り返します。 </li><li>ポリエチレングリコール600（PEG）でスペクトルを調整します。 <ol><li> PEG標準に融点キャピラリーチューブの閉鎖端を浸し。 betwコーティングされたキャピラリーを一時停止イオン源と質量分析計入口EEN。 </li></ol></li><li> PEG標準を分析した後、分析の実行を終了するには「停止」ボタンを選択します。 </li><li>質量分析計の制御ソフトウェアで押して &quot;スタートファイル名を指定して実行」。スペクトルが得られるまで、ピンセットを用いて、イオン源と質量分析計の入口との間乾燥させた葉材料の少量をサスペンド。新しい植物材料を毎回分析し、5回繰り返します。 </li><li> PEGでスペクトルを調整します。 <ol><li> PEGの標準への毛細血管の閉鎖端を浸し。イオン源と質量分析計の入口との間のコーティングされたキャピラリーを一時停止します。 </li></ol></li><li> PEG標準を分析した後、分析の実行を終了するには「停止」ボタンを選択します。 </li></ol></li><li> Kratomパウダーの分析 <ol><li>質量分析計の制御ソフトウェアで押して &quot;スタートファイル名を指定して実行」。 Kratomの粉末に融点毛細血管の閉鎖端を浸し。 </li><li> Suspenイオン源と質量分析計の入口との間のDコーティングされたキャピラリースペクトルが得られるまで。毎回新しい毛細血管と分析を5回繰り返します。 </li><li> PEGでスペクトルを調整します。 <ol><li> PEGの標準への毛細血管の閉鎖端を浸し。イオン源と質量分析計の入口との間のコーティングされたキャピラリーを一時停止します。 </li></ol></li><li> PEG標準を分析した後、分析の実行を終了するには「停止」ボタンを選択します。 </li></ol></li><li> Kratom抽出物の分析 <ol><li>抽出液に毛細管の閉鎖端を浸します。 </li><li>質量分析計に取り付けられたリニアレール上に12サンプルホルダーに毛細管を一時停止します。別の抽出物で毎回5回繰り返します。 </li><li>質量分析計の制御ソフトウェアで押して &quot;スタートファイル名を指定して実行」。コントロールパネルを使用して、1ミリメートル/秒の速度でイオン流を介してリニアレールを進めるために、「&gt;」ボタンを選択しますスペクトルを収集します。 </li><li> PEGでスペクトルを調整します。 <ol><li> PEGの標準への毛細血管の閉鎖端を浸し。イオン源と質量分析計の入口との間のコーティングされたキャピラリーを一時停止します。 </li></ol></li><li> PEG標準を分析した後、分析の実行を終了するには「停止」ボタンを選択します。 </li></ol></li><li> チョウセンアサガオの種子の分析 <ol><li>質量分析計の制御ソフトウェアで押して &quot;スタートファイル名を指定して実行」。スペクトルが収集されるまで、ピンセットでイオン源と質量分析計の入口との間のチョウセンアサガオの種子の半分を一時停止します。カット側は、イオン源に面するように配向されていることを確認してください。新しいシードを半分たびに分析、5回繰り返します。 </li><li> PEGでスペクトルを調整します。 <ol><li> PEGの標準への毛細血管の閉鎖端を浸し。イオン源と質量分析計の入口との間のコーティングされたキャピラリーを一時停止します。 </li></ol></li><li> PEG標準を分析した後、分析の実行を終了するには「停止」ボタンを選択します。 </li><li>各チョウセンアサガオの種のための手順を繰り返し4.4.1-4.4.3。 </li></ol></li></ol> 5.データ処理<ol><li> データファイルの翻訳 <ol><li>データ処理ソフトウェアでは、[ファイル]、較正されたデータファイルを作成するには、オン「自動校正」と「DARTファイルを翻訳」。 </li><li>左クリックし、クロマトグラムで最初のピークの周りにボックスをドラッグして、平均スペクトルを作成するために「平均」を選択します。 </li><li>右クリックして、何のサンプルが収集されなかった領域の周囲にボックスをドラッグして、平均スペクトルからバックグラウンドを減算する「背景として平均全体ボックス」を選択します。 </li><li> .txtファイルとしてマススペクトルを保存します。 </li><li>手順を繰り返して、5.1.1-5.1.4、それぞれがファイルに複製するためのクロマトグラムの各ピークは平均スペクトルを作成するために。 </li><li>収集された各ファイルに対して手順を繰り返し5.1.2-5.1.5。 </li></オール&gt; </li></ol> 6.統計解析<ol><li> 主成分分析 <ol><li>スペクトル解析ソフトウェアの分類のセクションでは、「クラスの追加」を選択することにより、データ処理のためのクラスを作成し、「設定」タブの下で、（材料のリストを参照してください）。 </li><li> 「ファイル（複数可）を追加」を選択することで、データのテキストファイルをインポートします。 </li><li>テキストファイルを選択することにより、植物の適切なクラスへのデータファイルを割り当てて、「選択したファイルのためのクラスを設定します」。 </li><li> 1％のトレーニングセットからMSからの差別や設定しきい値％のための選択機能の塊。 </li><li> 10に質量公差（MMU）を設定し、「データファイルからベクトルを構築する」を選択します。 </li><li> 「計算」セクションでは、3D PCAグラフのためのチェックボックスをオンにして、主成分分析を行い、「計算する」を選択します。 </li><li>選択することで、リーブワンアウトクロスバリデーションを実行し、「検証を（SLOW！）。 &quot; </li></ol></li><li><stronグラム&gt;ヒートマップを生成します<ol><li>スペクトル解析ソフトの周波数プロット]タブでは、選択して、データのヒートマップを生成する「ヒートマップ」を</li><li> 1％まで豊富なしきい値を設定するには、「しきい値保存されたデータ」を選択します。 </li><li>選択してスプレッドシートにヒートマップのエクスポート &quot;Excelに保存ヒートマップを。」 </li><li>スプレッドシートプログラムでは、.txtファイルとしてエクスポートヒートマップを保存します。 </li></ol></li><li> 階層的クラスタリング分析 <ol><li> Cluster 3.0のソフトウェアに.txtファイルとしてヒートマップをインポートします。 </li><li>クラスタ3.0の階層]タブでは、遺伝子とアレイの下、ボックス「クラスタ」と「計算の重み」をご確認ください。 0.1でのカットオフを設定し、分析を実行するために、単一の結合クラスタリングを選択1に指数部。 </li><li> Javaのツリービューで生成された.cdtデータファイルを表示します。 </li></ol></li></ol>

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</ol>

著者は開示していません。

虐待の植物系薬剤を同定する能力が原因で予定外の向精神物質の劇的なマーケティング、販売の上昇や消費への必要性を増している。植物材料の同定のための2伝統的な方法は、通常の分析と相まって身体的特徴の特性を伴いますハイフネーションされたクロマトグラフィー - 質量分析法により化学成分。しかし、これらのアプローチ合理化分析に存在する課題の両方。植物は、乾燥粉砕または製造工程中に抽出し、そのようなものとして、単独で物理的特徴に基づいて、別の植物ベースの精神製品の種類を区別することはしばしば困難である場合、植物の物理的特徴は、多くの場合、破壊される。23分析によるクロマトグラフ - 質量分析法は、植物マトリックス中の精神化合物の同定を可能にすることができるが、試料調製及び方法の開発は、時間AでありますND資源集約し、各クラスまたは乱用の植物ベースの薬剤の種のための新しいプロトコルの作成は、多くの法医学化学研究所では非現実的です。 このような葉、粉末、抽出物や種子などの複雑なマトリックスは少し試料調製と分析することができるようにリアルタイム・高分解能質量分析での直接分析は、これらの課題のいくつかを回避します。ここでサンプリングされた材料の複雑なマトリックスにもかかわらず、精神成分が原因で、質量分析計の高感度に、21でもナノグラム濃度で、容易に識別可能でした。 、種子、葉粉末を容易に実時間の高分解能質量分析で直接分析によって分析されることが実証された、および材料の他の様々なタイプのも、TLCプレート、通貨、錠剤、花など、同様にサンプリングすることができます固相マイクロ抽出（SPME）繊維、さらには昆虫puparialケーシング。正確な質量ANAを通して21-22溶解、元素組成の決意及びアイソトープマッチング、バイオマーカーおよび関心対象の化合物にかかわらず、化合物は、葉に含まれているかどうかの、TLCプレート上にスポットまたは毛細管上にコーティングされた、同定することができます。 実験を実験から変更する必要が非常にいくつかのパラメータが存在するようにリアルタイム高分解能質量分析法で直接分析を合理化分析のために使用することができます。分析は、正イオンまたは負イオンモードで行うことができ、最大3,000原子質量単位の分子は、いずれの場合も検出することができます。正イオンモードのイオン化は、活性化された水クラスタからのプロトン移動によって発生21および水よりも高いプロトン親和性を有する任意の化合物がイオン化されます。ここでは、正イオンモードがあるため、それらを容易にプロトン化によってイオン化させるアルカロイドの高いプロトン親和性を使用しました。負イオンモードでの分析は、ハイドロの成功を検出するために使用することができますアドオン21、爆発物27とによりプロトン移動のイオン化法及び多価イオン、リアルタイム・高分解能質量で直接分析を生成することができないことに、このようなマラリア薬でアーテスネート。28のような有機酸（O 2付加物など）分析は、主に最大3000 AMUの小分子の分析に限定されています。 イオン化モード以外の、イオン源の温度は重要なパラメータであり、適切な温度は、主に、サンプルが分析さに依存します。例えば、それは、より高い温度（〜500℃）脱離のためにアミノ酸分析のために使用されるべきであるが、繊維上にコーティング材料の破壊を防止するために、SPME繊維分析のために、より低い温度（〜250℃）を使用することが重要であり、かつその後のイオン化。これはアルカロイドとと利益の他の化合物のイオン化を可能にするようにここでは、植物材料の分析は、350℃で実施しました植物マトリックス中の化合物の熱分解を引き起こしアウト。 リアルタイム高分解能質量分析法で直接分析は、正確な質量に基づいて、植物材料の精神活性成分の同定、元素組成の決意とアイソトープ・マッチングを可能にするだけでなく、使用した種の同定のために利用することができる独特の化学フィンガープリントを生成しますさらに小さいデータセットで再現性の高い結果と多変量統計解析、。多変量統計解析は、本方法の汎用性と再現性を展示、木材、puparialケーシング、種子、葉材料、およびバイオディーゼルfuelstocksに由来するものを含む、リアルタイム高分解能質量分析データに直接分析の広範囲に適用されています。リアルタイム高分解能質量分析で直接分析の22-26高スループット能力は、質量SPECTR大量の取得を可能にしますアル短時間でデータ、および統計分析のために必要な反復の数が多い簡単に、この方法を使用して取得されます。 チョウセンアサガオとKratomのリアルタイム・高分解能質量分析質量スペクトルデータセットの直接分析は、全時間の投資の時間未満で収集した100以上の個々のスペクトルで構成されていました。 30分間のオーブン温度プログラムを用いてGC-MSを用いたスペクトルの同じ数を得るために、抽出または誘導体化などのサンプル調製手順のための追加時間を考慮することなく、約50時間を要するであろう。 主成分分析は、選択された特徴の塊の存在および強度に基づいて植物の物質のセット間の変化を強調するために使用することができます。統計解析処理は、種の同定、並びに品種の情報を提供します。このような階層的クラスタリング分析（HCA）のような統計分析の他の方法もあることができます特徴塊の事前選択なしに適用されます。包括的な化学指紋のHCAの結果は、教師なし統計分析が正常に乱用の植物性薬物の種同定のために適用することができることを示す。25 リアルタイム高分解能質量分析で直接分析によって法医学植物材料の種類の判別は、向精神性化合物とソフトイオン化質量スペクトルにおける他のバイオマーカーの同定、および多変量統計解析のアプリケーションを使用して実証されました。統計分析の2つのタイプのアプリケーションは、明らかではないだけで乱用の植物系薬剤のクラスを識別することができるだけでなく、その多様性と薬物が直接分析によって観察独特の化学フィンガープリントに基づいて決定することができる前記の種リアルタイム高分解能質量分析。ここに提示された方法は、MIの迅速、ハイスループット同定を可能に従来の分析方法で遭遇する課題を回避し、特性評価および時間なし精神植物材料を特定し、集中的な方法の開発を資源する手段を法医学研究室を提供していた方法で物質をND-変えます。このプロトコルは、他の植物由来の材料の種々の種分化に拡張することができる。22-26

千年のために、精神天然物は、シャーマンの儀式で使用されてきた彼らの心を変化させるの属性に虐待され、その薬効成分のために消費します。これらの植物および関連植物系物質の摂取は、彼らが流行している、と彼らは社会的、経済的な重要性を持っている分野で重要になります。しかし、最近のインターネット商取引を通じ、アクセシビリティの容易さのために、これらの &quot;自然な&quot;薬の使用が劇的に上昇がありました。虐待や合成物質のより伝統的な薬物の所持や使用上の増加取り締まりに結合されたこれらの物質は使用しても安全であるという認識は、植物系薬物の乱用にスパイクに貢献してきました。それは、これらの製品と無害な植物材料を区別するために可視化することにより一般的に困難であり、したがって、これらの製品を識別に使用することができる方法を開発することに関心があります。植物のためしかし、従来の分析方法種の同定には、時間がかかり、実行することが非実用的です。また、方法の開発プロセスは、時間及び資源集約的です。これらの要因は、法律のクラフトは、これらの物質の使用を抑制するために作ったこれまで彼らの乱用でエスカレーションの速度に後れを取ります。したがって、これらの自然psychoactivesの多くの生産、製造、販売、消費を調節し、そのようなものとして、異なる形式の何千人ものユーザーに利用可能な虐待の植物の何百もあるいくつかの法律があります。1,2 虐待の二つのような植物系薬剤は、 チョウセンアサガオ属 、すなわちDからMitragyna一般的にKratomとして知られているスペシオサ、および植物であります朝鮮朝顔、D. feroxとD. inoxia。Kratomとチョウセンアサガオは、米国で予定外ですが、麻薬取締は懸念の薬の両方としてリストされています。3,4 Kratomは精神化合物が存在することを特徴とするmitragynineND 7-hydroxymitragynine、ならびにmitraphylline、paynantheine、corynoxeine、およびrhynchophyllineを含む他の非精神アルカロイド。 チョウセンアサガオ属の4-8精神的特性。アトロピン及びスコポラミンに起因しているが、他のトロパンアルカロイドの様々な植物で同定されている。9月12日 Kratomとチョウセンアサガオの両方が中毒や死亡事故に関与していると、その識別が両方法医学および毒物学的な文脈でますます必要である、などこれらの製品の乱用が増加している。13-16 大規模な、そのような色試験、顕微鏡検査、およびラマン及び赤外分光法などの法医学薬物物質の分析に使用される伝統的な方法は、ルール内の/ルールアウト推定容量で使用されています。このようなGC-MS及び液体クロマトグラフィー - 質量分析（LC-MS）などのハイフンの技術は、検出された検体のプロファイルの比較に基づいて、確認分析法であります押収医薬品の分析（SWGDRUG）ライブラリ規格に関する科学ワーキンググループに17粉砕、抽出、誘導体化および蒸発などの分析前に行われているサンプル処理工程は、実行時に時間を追加して、サンプルを混ぜ物ができ、9,11 、コカインやヘロインなどの虐待の他の伝統的な薬のそれに比べて単純明快未満の植物薬の18,19作り分析。また、個々のクロマトグラフィー・プログラムは、それぞれの種または日常ケースワークのための非常に非現実的虐待の植物ベースの薬剤の様々な標準的な動作プロトコルの実装を行い、目的のすべての製品のために開発する必要があります。 リアルタイム高分解能質量分析で直接分析は、従来の分析方法に関連する課題のいくつかを回避する周囲のイオン化質量分析技術です。気体、液体、固体、粉末、TLCプレートおよび植物母校IALはすべてリアルタイム高分解能質量分析で直接分析を用いて直接分析することができ、極性および非極性化合物の両方を容易に複雑なマトリックス中で検出することができる。20-22。さらに、研究は、精神活性化合物を迅速に同定することができることを示していますリアルタイム高分解能質量分析で直接分析、及び種特異的情報による植物材料は、質量スペクトルデータの統計処理から収集することができる。22-26 ここでは、実時間の高分解能質量分析で直接分析を迅速に精神活性成分のための様々な植物材料（ すなわち、植物、粉末、抽出物および種子）を評価するために使用され得ることを実証し、そのplant-の種および変種派生した製品は、迅速かつハイスループットな方法で決定することができます。サンプル調製手順や長いクロマトグラフを必要とすることなく、フォレンジック関連する植物材料の分析植物種の同定に加えて、分析の実行時間は、報告されています。

<table><tbody><tr><td>AccuTOF質量分析計</td><td>JEOL USA, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DART-SVP イオン源</td><td>イオンセンス株式会社</td><td>DART-SVP</td><td></td></tr><tr><td>リニアレールシステム</td><td>(株) IonSense(イオンセンス)</td><td>HW-10029</td><td></td></tr><tr><td>穴あけ器(6 mm)</td><td>Swingline</td><td>A7074005</td><td></td></tr><tr><td>One-Pint Compact Ultrasonic Cleaner</td><td>Cole-Palmer</td><td>EQ-08849-00</td><td></td></tr><tr><td>1.5 ml Eppendorf Microcentrifuge tubes</td><td>Fisher Scientific</td><td>02-682-550</td><td></td></tr><tr><td>AccuSpin Micro 17R Centrifuge</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-100676</td><td></td></tr><tr><td>#9 Stainless Steel Razor blade</td><td>スタンレー</td><td>11-515</td><td></td></tr><tr><td>ディップイットチップホルダー</td><td>IonSense, Inc.</td><td>SCT-70003</td><td></td></tr><tr><td>ディップイットチップ</td><td>IonSense, Inc.</td><td>DPT-110</td><td></td></tr><tr><td>融点キャピラリー</td><td>Krackeler Scientific</td><td>1-9530-3</td><td></td></tr><tr><td>ポリエチレングリコール (600)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>81180</td><td></td></tr><tr><td>リファット クラトム ライブ プラント</td><td>ワールド シード サプライ クラトム コレクション</td><td>LIVEKRATOMPLANT</td><td></td></tr><tr><td>バリ クラトム ドライ リーフ</td><td>クラトム キング</td><td>OZKRAPCOM</td><td></td></tr><tr><td>バリ クラトム パウダー</td><td>ザ クラトムキング</td><td>OZKRAPCOMPOW<</td><td></td></tr><tr><td>em>Datura stramonium種子</td><td>Horizon Herbs LLC</td><td>PDATUJ</td><td></td></tr><tr><td>Datura inoxia種子</td><td>Horizon Herbs LLC</td><td>PDATUM</td><td></td></tr><<tr><td>em>Datura ferox種子</td><td>ジョージア ブドウ</td><td>255/737</td><td></td></tr><tr><td>エタノール、無水</td><td>Krackeler Scientific</td><td>1328-E402-4L</td><td></td></tr><tr><td>Mass Mountaineer Spectral Analysis Software</td><td>mass-spec-software.com</td><td>MM-20030-PCA-DVD</td><td></td></tr><tr><td>TSSPro3 データ処理/データ削減ソフトウェア</td><td>Shrader Labs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cluster 3.0</td><td>http://bonsai.hgc.jp/~mdehoon/software/cluster/software.htm</td><td>オープンソースソフトウェア</td><td></td></tr><tr><td>Java Treeview</td><td>http://jtreeview.sourceforge.net/</td><td></td> <td>オープンソースソフトウェア</td></tr></tbody></table>

リアルタイム高分解能質量分析法で直接分析を用いた植物材料の急速なハイスループット種の同定

Rapid High-throughput Species Identification of Botanical Material Using Direct Analysis in Real Time High Resolution Mass Spectrometry

我々は、実時間の高分解能質量分析で直接分析は、植物材料の質量スペクトルプロファイルを生成するために使用され得ることを実証し、これらの化学フィンガープリントは、植物種の同定に使用することができます。質量スペクトルデータは、サンプル抽出、誘導体化またはpH調整工程を必要とせずに、迅速かつハイスループットな方法で取得することができます。この技術の使用は、長いクロマトグラフィー分析時間とリソースを消費する方法を含む、より多くの従来の技法によって提示された課題をバイパスします。データの多変量統計解析処理と結合リアルタイム高分解能質量分析プロトコルで直接分析のハイスループット能力は、植物だけでなく、クラスの特徴付けを提供するだけでなく、種および品種の情報を得ます。ここで、技術は2精神植物製品、Mitragynaスペシオサ （Kratom）とチョウセンアサガオで実証されています質量スペクトルデータの統計分析処理に続くリアルタイム高分解能質量分析で直接分析に供した（Jimsonweed）。タンデムでのこれらのツールの適用は、急速に多様性と種のレベルで識別される植物材料を可能にしました。

Kratom製品とチョウセンアサガオ種子の実時間の高分解能質量分析データにおける代表ソフトイオン化ポジティブイオンモードの直接分析は、 図2及び図 3に示されています。以前M.から分離された種々の化合物mitragynine（C 23 H 30 N 2 O 4 + H +、 のm / z 399.2284）と7-hydroxymitragynine（C 23 H 30 N 2 O 5 + H +、 のm / z 415.2233）は、4つのすべてで検出されたを含むスペシオサ 、サンプルと対応する質量測定データを表1に示す。4-8代表チョウセンアサガオデータは、 図3に示されているアトロピン（C 17 H 23 NO 3 + H +、 のm / z 290.1756）とスコポラミン（C 17を含む署名バイオマーカーH 21 NO 4 + H + </sup&gt; のm / z 304.1549）は、3つの種で検出されました。 図3に関連した質量測定データを表2に示す。9-12、化合物の同一性は、文献の報告に元素組成の決意、同位体のマッチング、および比較を通じて確認した。23-24 提示されたデータは、植物ベースの2つのクラスの薬物を区別するために、主成分分析（PCA）を使用したKratomとチョウセンアサガオの実時間の高分解能質量分析スペクトルで直接分析のヒートマップのレンダリングは、 図4に示されています。虐待（ 図5）。 PCAプロットは、 チョウセンアサガオデータを表すKratomデータと赤四角形を表す青色の円で、（ 表3に記載）10機能質量を用いて構築しました。選択された特徴塊が中に存在する様々なアルカロイドに対応しましたチョウセンアサガオやMitragyna属、精神化合物のアトロピン、スコポラミン、mitragynineおよび7-hydroxymitragynine含む。23-24 3つの主成分は分散の75.26パーセントを占め、残す-1をアウト交差検証（LOOCV）は100％でした。 PCAプロットは明らかにKratomデータとチョウセンアサガオのデータが十分に互いから分離されていることを示しています。 PCA分析はまた、 チョウセンアサガオのKratomの個々の品種と異なる種が同定され、互いに（ 図6）と区別することができたことを明らかにしました。 LOOCVは分散の75.26パーセントをカバーする3つの主成分と94.29パーセントでした。彼らは種Mに属することを示す一緒にクラスター（赤四角で青丸とリファットでバリ島）Kratomの2品種、 スペシオサが、彼らは別の品種を表していることを実証し、互いから分離されています。また、 チョウセンアサガオの種群を一緒とM.から分離SPeciosaデータは、しかし、 チョウセンアサガオ （緑の三角形中のD. inoxia、ピンクの広場やターコイズ界でのD. feroxでD.の朝鮮朝顔 ）の個々の種のそれぞれが明確に区別されています。 D.ためのデータ点にもかかわらず朝鮮朝顔が外れ値であることが表示されて、種子が正しくDとして分類されています朝鮮朝顔とないD. PCAを使用。最も重要なのは、Dとの間のシード色の違いをinoxia 朝鮮朝顔とD. inoxiaは、それらが異なる種であり、問題のデータポイントはD.ことができないことを確認しinoxia。 階層的クラスタリング（ 図7）を特徴塊の事前選択なしに行きました。代わりに、 のm / z 60から800までの質量範囲にわたるスペクトルデータセットのグループ全体は、オープンソースのゲノムクラスタリングソフトウェアにインポートし、このデータをフィーチャーした樹形図を作製しました。結果OFのHCAはまた、単独でのリアルタイム・高分解能質量分析得られたデータに直接分析に基づいて、クラス、種および様々な分化を明らかにし、PCA分析のものを確認しました。虐待、Kratomとチョウセンアサガオの植物ベースの2つのクラスの薬物は、樹状図の個々のクレードに分けました。また、Kratomのリファットとバリの品種は、各Kratomクラス内の個々のサブクレードに分離しました。同様に、D. inoxia、D. feroxとD.朝鮮朝顔は チョウセンアサガオクラス内の種によって、自分のクレードに解決されました。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54197/54197fig1.jpg" /> M.の 1. イメージ図 スペシオサ （Kratom）製品やチョウセンアサガオ属 の種 ：バリ島Kratom乾燥葉と、b：バリKratom粉末; C：リファットKratomライブ植物。 <strong&gt; D：D.朝鮮朝顔の種; E：D. inoxia種子 ; F：D. feroxの種子。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/54197/54197fig2.jpg" /> Mの実時間の高分解能質量分析正イオンスペクトルの 図2 の直接分析スペシオサ （Kratom）製品 ：リファット新鮮な葉と、b：バリ乾燥葉; C：バリ島粉末と、d：バリ島粉末エキス。これらのスペクトルに関連した質量測定データを表1に示す。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/54197/54197fig3.jpg" /> チョウセンアサガオ属の 実時間の高分解能 質量分析正イオンスペクトル の図3の直接分析 。種子：D. feroxと、b：D. inoxia; C：D.朝鮮朝顔。これらのスペクトルに関連する質量測定データは表2に示す。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/54197/54197fig4.jpg" /> 図Kratomとチョウセンアサガオ植物材料の実時間の高分解能質量分析スペクトルで直接分析の4ヒートマップレンダリングこんにちはGHの強度ピークは暗赤色で示され、低い強度のピークは軽い色合いに示されている。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/54197/54197fig5.jpg" /> Kratomとチョウセンアサガオ製品の図5主成分分析（PCA）のプロットは、3つの主成分（PCは）変化の75.26パーセントを占めています。リアルタイム高分解能質量分析由来のデータで直接分析を使用して構築 、およびリーブワン交差検証（LOOCV）うち100％でした。 PCAに用いる特徴塊を表3に示す。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> リアルタイム高分解能質量分析データに直接分析を用い Kratomと チョウセンアサガオ 製品 の 図6 主成分分析（PCA）のプロット 。クラスの割り当ては、植物の様々な材料（Kratom）または種（ チョウセンアサガオ ）に基づいていました。 3つの主成分（PC）は変動の75.26パーセントを占め、リーブワンアウト交差検証（LOOCV）94.29パーセントでした。 PCAに用いる特徴塊を表3に示す。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図7" src="/files/ftp_upload/54197/54197fig7.jpg" /> 図7.階層的クラスタリング結果は、実際のTIで直接分析を用いて得られましたKratomとチョウセンアサガオ植物材料の分析から、私の高分解能質量分析由来のデータ。植物の2クラスが明らかに（それぞれ、Kratomとチョウセンアサガオの青と赤の括弧内に示す）樹状図に二つの別個の枝に分かれています。 チョウセンアサガオの種子種はまた、互いから解決されている（緑色で示され、ターコイズ、ピンクはそれぞれD. inoxia、D. ferox、およびDの朝鮮朝顔のボックスを破線）。 Kratomの植物材料は、様々な方法によって分離されている（リファット、バリ、それぞれのための破線の赤と青のボックスに示されている）。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="表1" src="/files/ftp_upload/54197/54197tbl1.jpg" /> 表 Kratomのproduのソフトイオン化スペクトルに関連した1質量測定データ図2に示すCTS。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197tbl1large.jpg" target="_blank">この表の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="表2" src="/files/ftp_upload/54197/54197tbl2.jpg" /> 図3に示すチョウセンアサガオの種のソフトイオン化スペクトルに関連付けられた表2質量測定データ。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54197/54197tbl2large.jpg" target="_blank">この表の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="表3" src="/files/ftp_upload/54197/54197tbl3.jpg" /> 図5及び図6に示すKratomとチョウセンアサガオ製品の主成分分析プロットのために使用される表3機能の塊。

リアルタイム高分解能質量分析および多変量統計解析で直接分析による植物材料の種の同定のための方法が提供されます。

We demonstrate that direct analysis in real time-high resolution mass spectrometry can be used to produce mass spectral profiles of botanical material, ...

この実験の全体的な目標は、アンビエントイオン化質量分析法を使用して植物材料の種を特定することです。多変量統計解析と併せて。この方法は、化学指紋に基づいてどのような種類の植物を持っているかなど、化学および生物学分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。また、植物組織にある生理活性分子に関する情報も取得できます。この手法の主な利点は、分析に必要なサンプル調製が非常に少なく、データを数分以内に取得できることです。この方法は、化学の他の問題を解決するためにも使用できます。例えば、有機合成における反応中間体や生成物の追跡、異なるタイプの複雑なマトリックスの解析、ヘッドスペース解析などです。クラトムの新鮮な葉の材料を準備するには、直径6ミリメートルの穴あけパンチを使用して、M.speciosa植物からクラトムの葉の材料を均一にチャドを作成します。このプロセスを5回繰り返します。クラトムパウダーを抽出するには、1.5ミリリットルの微量遠心チューブで作業し、1〜1エタノールと水溶媒の混合物の1ミリリットルに少量のクラトムバリパウダーを懸濁します。このプロセスを5回繰り返します。クラトムバリ粉末抽出サンプルを超音波浴で周囲温度で30分間超音波処理します。次に、クラトムバリ粉末抽出物サンプルを周囲温度でGの750倍で2分間遠心分離します。その後の分析のために、残留粉末から溶媒をデカントします。チョウセンアサガオの種子を準備するには、かみそりの刃を使用して、D.stramoniumの種子を横断面を半分にスライスします。5つの異なるシードを使用してこのプロセスを繰り返します。テキストプロトコルに記載されているように質量分析計またはMSパラメータを設定した後、質量分析計制御ソフトウェアのStart Runを押して、クラトムの葉を分析します。クラトム葉植物材料のチャドをイオン源と質量分析計入口の間にピンセットで懸濁し、スペクトルが得られるまで待ちます。この手順を、植物材料の別々のチャドで5回繰り返します。ポリエチレングリコール600(略称PEG)でスペクトルを較正するには、融点キャピラリーチューブの閉じた端をPEG標準に浸します。コーティングされたキャピラリーをイオン源と質量分析計の入口の間に吊り下げます。[停止] ボタンを選択して、分析の実行を終了します。質量分析計制御ソフトウェアのStart Runを押して、乾燥したクラトムの葉を分析します。少量の乾燥葉材料をイオン源と質量分析計入口の間にピンセットで懸濁し、スペクトルが得られるまで待ちます。毎回新しい植物材料を分析する5回の取得を繰り返します。前回と同様にPEGでスペクトルをキャリブレーションし、[停止]ボタンを選択して分析分析を終了します。クラトムパウダーを分析するには、質量分析計制御ソフトウェアのスタートランを押します。融点キャピラリーの閉じた端をクラトムパウダーに浸します。コーティングされたキャピラリーをイオン源と質量分析計の入口の間に吊り下げ、スペクトルが得られるまで待ちます。毎回新しいキャピラリーで分析を5回繰り返し、続いてPEGキャリブレーションを行います。クラトム抽出物を分析するには、キャピラリーチューブの端を抽出物に浸します。キャピラリーチューブを質量分析計のリニアレール上の12サンプルホルダーに吊り下げます。毎回異なる抽出物で5回繰り返します。質量分析計制御ソフトウェアのスタートランを押します。コントロールパネルを使用して、前方前進ボタンを選択し、イオンストリームを介して線形レールを毎秒1ミリメートルの速度で進め、スペクトルを収集します。前と同様にPEGでスペクトルをキャリブレーションし、Stopを押して分析ランを終了します。チョウセンアサガオの種子を分析するには、質量分析計制御ソフトウェアの[実行]を押します。デンツラサガオの種子をイオン源と質量分析計の入口の間に半分をピンセットで吊り下げ、スペクトルが収集されるまで待ちます。切断面がイオン源に向いていることを確認してください。この手順を 5 回繰り返して、毎回新しいシードの半分を分析します。PEGキャリブレーションで分析を完了し、[停止]を押して分析実行を終了します。テキストプロトコルで説明されているようにデータ処理を実行した後、設定タブのスペクトル解析ソフトウェアの分類セクションに移動し、クラスの追加を選択してデータ処理のクラスを作成して、主成分分析を実行します。[ファイルの追加] を選択して、データのテキスト ファイルをインポートします。[Text Files]と[Set Class for Selected Files]を選択して、データ ファイルを適切なプラントのクラスに割り当てます。学習セットから MS から識別する特徴質量を選択し、しきい値パーセントを 1% に設定します次に、質量許容誤差を 10 に設定し、データ ファイルからベクトルを作成 を選択します。[計算]セクションで、[3D PCA グラフ]のチェックボックスをオンにして主成分分析を実行し、[計算]を選択します。leave-one-out クロス検証を実行するには、 [検証] を選択します。次に、スペクトル解析ソフトウェアの[周波数プロット]タブに移動し、[ヒートマップ]を選択して、データのヒートマップを生成します。[保存データのしきい値] を選択して、存在量のしきい値を 1% [ヒート マップを Excel に保存] を選択して、ヒート マップをスプレッドシート シートにエクスポートします。スプレッドシート プログラムで、エクスポートしたヒート マップをテキスト ファイルとして保存します。次に、階層クラスタリング解析を実行するには、ヒート マップをテキスト ファイルとして Cluster 3.0 ソフトウェアにインポートします。Cluster 3.0 の Hierarchical タブで、Genes and Arrays の Cluster と Calculate weights のチェックボックスにチェックを入れます。カットオフを 0.1 に、指数を 1 に設定します。分析を実行する単一リンケージ クラスタリングを選択します。最後に、生成された cdt データファイルを Java ツリービューで表示します。クラトム製品の代表的な軟イオン化ポジティブイオンモードスペクトルを示します。以前にM.speciosaから単離された化合物が同定されました。精神活性バイオマーカーのミトラギニンと7-ヒドロキシ-ミトラギニンを含みます。ここでは、チョウセンアサガオの種子の代表的な軟イオン化プラスイオンモードスペクトルを示します。以前にチョウセンアサガオから単離された化合物には、精神活性バイオマーカーのアトロピンとスコポラミンが含まれていました。ここでは、質量分析データのヒートマップレンダリングを示しています。クラトムとチョウセンアサガオのデータの主成分分析またはPCAプロットが表示されます。PCAプロットは、クラトムデータとダチュラデータが互いによく分解されていることを明確に示しています。PCA分析では、クラトムの個々の品種と異なる種類のチョウセンアサガオを識別し、区別できることも明らかになりました。クラトムとチョウセンアサガオの質量スペクトルデータの階層クラスタリング分析またはHCA結果が表示されます。HCAの結果は、リアルタイム高分解能質量分析由来データによる直接分析のみに基づくクラス、種、品種の分化を明らかにし、PCA分析の結果を確認しました。一度マスターすると、このテクニックは、適切に行えば、サンプルの数にもよりますが、1時間未満で実行できます。このビデオを見れば、直接分析とリアルタイム質量分析を使用して複雑なサンプルを分析し、データの統計分析処理を使用して種情報を取得する方法について十分に理解できるはずです。この手順を試行する際は、サンプルの完全な質量スペクトルを取得するために、サンプルをイオンストリームに適切な時間保持することが重要です。この技術により、プラントオミクス、法医学、有機化学、分析化学など、多くの分野の研究者が、植物から放出される揮発性物質の分析、薬物を誘発するための合法的な代替手段の特定、反応生成物のリアルタイムモニタリングが可能になりました。

rapid-high-throughput-species-identification-botanical-material-using

Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

超高速液体クロマトグラフィーと質量分析(UPLC-MS)を組み合わせたノンターゲット代謝物プロファイリングは、代謝を調査するための強力な技術です。...

超高速液体クロマトグラフィー - 質量分析（UPLC-MS）による血清中の大規模非標的メタボロームプロファイリング

直接血培養液への航空券のマトリックス支援レーザー脱離/イオン化時間（MALDI-TOF）質量分析（MS）の適用は、細菌の同定を促進。提示した方法は、血液培養ブロスから直接、グラム陰性細菌の同定のための迅速かつ信頼できる方法である。...

MALDI-TOF質量分析法を使用した血液培養ブロスからのグラム陰性菌の迅速な同定

植物の細胞壁の構造と化学的特性が評価され、バイオ燃料とバイオマテリアルの理想的な原料を特定します。標準メソッドを大規模なデータセットに適用すると、制限があります。これらのハイスループット前処理法、酵素糖化法、および熱分解分子ビーム質量分析法は、実験時間とコストを削減しながら、大量のバイオマスサンプルを比較します。...

リグノセルロース系バイオマス中の反抗バリエーションのハイスループットスクリーニング：総リグニン、リグニンモノマー、および酵素シュガーリリース

Proton Transfer Reaction Time of Flight Mass...

自動サンプリングシステムと連携したPTR-ToF-MSおよび食品研究用のカスタマイズされたデータ解析：バイオプロセスモニタリング、スクリーニングおよびノー​​ズスペース分析

リーフ スプレー質量分析: 植物組織由来の代謝産物を直接評価するの急速な周囲のイオン化法

このプロトコルでは、相補的な分析とオミックス技術の天然有機物と異なる生態系における微生物のプロテオミクスの完全にペアの特性で最高潮に達する単一のスループットについて説明します。この方法は、代謝と環境変化への応答を予測する温室効果ガス生産を記述するため重要な変換を識別するための堅牢な比較を許可します。...

シングル スループット複雑な天然有機物の混合物の評価の補完的な高解像度分析の手法

ここで提示されるのが、ポータブルqPCRシステムを用いた マトリカリア・シャモミラ...

ポータブルqPCRシステムを用いた マトリカリアシャモミラ のフィールド同定

シアノバクテリアの花と関連するシアノトキシンの早期発見のための高速-学際的な戦略がここに記載されています。これにより、水サンプルおよび二枚貝サンプルなどの有機マトリックス中のシアノバクテリアおよび関連するシアノトキシンを24時間で検出できます。...

高速検出戦略を用いたシアノバクテリアブルームと関連サイアノトキシンの早期発見

高分解能質量分析分析と分子ドッキングを伝統的な漢方薬研究に統合する一般的なプロトコールについて説明します。...

Gynura bicolor DCの化学成分を研究するための高分解能タンデム質量分析

トロパンアルカロイドの迅速な質量分析(MS)/質量分析(MS)ベースのアノテーションと分類の方法を提示し、トロパン含有サンプルの予備的な再現性の除去と単離のための新規アルカロイドの発見の両方に役立ちます。...

天然物研究における液体クロマトグラフィータンデム質量分析の応用:ケーススタディとしてのトロパンアルカロイド

学ぶリアルタイム高分解能質量分析法による植物材料の迅速種同定法。クラトムやダチュラなどの化学指紋と生理活性化合物を解析し、多変量統計分析で種を識別する技術を習得できます。

リアルタイム高分解能質量分析法で直接分析を用いた植物材料の急速なハイスループット種の同定

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