大気圧化学イオン化四重極質量分析法と組み合わせた揮発性有機化合物の大気抽出

この抽出手順の全体的な目的は、液体試料から揮発性化合物を遊離させ、これらの化合物を検出のために質量分析計へ転送することです。この手法は、飲料や排水にどのような揮発性化合物が含まれているかなど、科学または環境化学分野における重要な疑問を解決するのに役立ちます。この技術の主な利点は、迅速であり、質量分析検出とオンラインで組み合わせて実施できることです。

この手法を思いついたきっかけは、晴れた日に炭酸飲料のボトルを開けたときでした。放出された二酸化炭素の気泡が、飲み物の香りを引き出していました。このプロセスを研究室で容易に再現できるのではないかと考えました。

この手順を開始するには、10 µLのリモネンを990 µLのエタノールと混ぜ合わせ、リモネンのストックソリューションを調製します。実試料を調製するには、まず、新鮮なライムをキッチン用スクイーザーで絞り、ライムジュースを得ます。次に、2 mLのライムジュースを500 µLのエタノールに混ぜ合わせます。

LC-MSグレードの水を最終容量10 millilitersまで加え、メスフラスコを十分に振盪させます。調製した希釈ライムジュースのサンプルを、セプタムキャップ付きの20 milliliterスクリューキャップヘッドスペースガラスバイアルに移します。次に、ライムジュース2 milliliters、リモネンストック溶液10 microliters、およびエタノール490 microlitersを混合し、スパイクサンプルを調製します。

LC-MSグレードの水を最終容量10 millilitersまで加え、メスフラスコを十分に振盪させる。二酸化炭素ガスシリンダーをfizzy抽出システムのガス供給入口に接続する。ガスレギュレーターのバルブを開く。

次に、出力圧力を1.5 barに設定します。その後、抽出チャンバーの出口をイオン源の入口に接続します。続いて、fizzy抽出システムを12 Vの電源に接続します。

fizzy抽出システムに接続されたトリプル四極子質量分析計のデータ収集ソフトウェアをセットアップします。脱溶媒ラインの温度を250 °Cに、乾燥ガスの流量を15 L/minに設定します。その後、MSデータ収集メソッドファイルを選択します。

衝突電圧が-20 V、プリカーサーイオンのマスター電荷比が137、フラグメントイオンのマスター電荷比が81および95であることを確認します。次に、[Start Single Run]ボタンをクリックします。ネジ固定具を使用して、サンプルバイアルをフィジー抽出システムに設置します。

fizzy抽出システムのLCDシールドにあるスタートボタンを押します。自動fizzy抽出プロセスが進行している間、三重四重極質量分析計の画面上でイオン信号の発達を観察します。まず、サンプルチャンバー内に二酸化炭素を加圧し、次にサンプルチャンバーを減圧することで、発泡を誘発させます。

発泡抽出プロセスが完了したら、サンプルバイアルをシステムから取り外します。サンプル攪拌スピンドルをセルロースティッシュで拭き取ります。次に、スピンドルをエタノールで洗浄し、セルロースティッシュで拭き取ります。

電源を切った後、イオン源からフィジー抽出出口チューブを取り外します。次に、ガスシリンダーのバルブを閉め、ガス配管を切り離します。トリプル四極子質量分析計のデータ収集ソフトウェアから、マスター電荷比81の抽出イオンクロマグラムをASCIIファイルとして書き出します。

まず、「Select Folder」をクリックしてデータファイルを選択します。「File」タブをクリックし、「Export Data」を選択して、「Export Data as ASCII」を選択します。「Output File」を選択してファイルパスを指定し、「Open」をクリックします。

次に、MSクロマトグラム(MC)を選択します。データをピーク積分ソフトウェアにインポートしてピーク面積を測定するには、[File]タブから[Import]オプションを選択します。データファイルを開き、[Yes]ボタンをクリックして、X列とY列のデータを選択します。その後、[OK]をクリックし、[Auto Fit Peaks One Residuals]オプションを選択します。

次に、フィッティング曲線が実験データポイントに従っていることを確認しながら、抽出ピークを半自動的にフィッティングさせます。[List Peak Estimates]を選択し、次に[ASCII Editor]を選択します。フィッティング結果をクリップボードにコピーしてください。

データ解析ソフトウェアにピーク面積を入力するには、まずY列にピーク面積の値を、X列に濃度を入力します。［Plot］タブで［Symbol］と［Scatter］を選択します。次に［Analysis］タブから［Fitting］と［Fit Linear］を選択します。

抽出イベントの時間的なピーク面積は、フィジー抽出（fizzy extraction）に供された液体試料中の分析物の濃度と相関するため、定量分析が可能になります。本実験では、この手法の定量能力を実証するために、二重標準添加法を実施しました。希釈したライムジュース試料に添加したリモネンの標準品濃度と時間的ピーク面積との関係を示すプロットをここに示します。

得られた傾きと切片の値に基づくと、希釈したライムジュース試料中のリモネンの濃度は8.51 × 10⁻⁵ mol/Lでした。希釈倍率を乗じた結果、元のライムジュース試料中のリモネン濃度は4.26 × 10⁻⁴ mol/Lとなりました。この手法を習得し、適切に実施すれば、10分未満で完了させることができます。

この手順を行う際は、実験パラメータを正しく設定することが重要です。このビデオを視聴することで、fizzy抽出装置のセットアップ方法および実試料の抽出方法について十分に理解できたはずです。圧縮ガスを取り扱うことは非常に危険を伴うため、この手順を実施する際は常に保護メガネの着用などの予防措置を講じることを忘れないでください。