Proton Transfer Reaction Time of Flight 질량 분석기를 사용하면 휘발성 유기 화합물의 고감도, 신속 및 비침습적 분석을 수행할 수 있습니다. 그 잠재력을 입증하기 위해 요구르트의 젖산 발효(온라인 바이오프로세스 모니터링), 다양한 사과 유전자형(대규모 스크리닝) 및 커피 마신 후 후비강 공간(노즈스페이스 분석)의 세 가지 예를 제공합니다.
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방법 논문
자동 샘플링 시스템과 결합 된 PTR-ToF-MS 및 식품 연구를위한 맞춤형 데이터 분석 : 바이오 프로세스 모니터링, 스크리닝 및 코 공간 분석
이 논문에서
요약
초록
TOF (Time-Of-Flight) 질량 분석기 (MS)와 결합 된 양성자 이동 반응 (PTR)은 직접 주입 질량 분광 분석 (DIMS) 기술에 속하는 화학 이온화를 기반으로 한 분석 방법입니다. 이 기술은 휘발성 유기 화합물 (VOCs)의 신속한 측정을 가능하게하여 높은 감도와 정확성을 보장합니다. 일반적으로 PTR-MS는 시료 준비 및 시료 파괴를 필요로하지 않으므로 실시간 및 비 침습적 시료 분석이 가능합니다. PTR-MS는 환경 및 대기 화학에서 의학 및 생물 과학에 이르기까지 많은 분야에서 이용됩니다. 보다 최근에는 자동 샘플러 및 맞춤형 데이터 분석 도구를 사용하여 PTR-ToF-MS를 결합하여 자동화 수준을 높이고 결과적으로 기술의 잠재력을 향상시키는 방법론을 개발했습니다. 이 접근법은 바이오 프로세스 ( 예 : 효소 산화, 알콜 성 발효)를 모니터하고, 대형 샘플 세트를 스크리닝 할 수있게 해줍니다.VOC 함유량의 측면에서 여러 가지 실험 모드 ( 예 : 주어진 성분의 다른 농도, 특정 기술 매개 변수의 다른 강도)를 분석 할 수 있습니다 ( 예 : 다른 기원, 전체 germoplasms). 여기서는 요구르트의 젖산 발효 중에 방출되는 휘발성 유기 화합물 (온라인 바이오 프로세스 모니터링)의 검출, 상이한 사과 품종과 관련된 VOC (대규모 스크리닝) 모니터링, , 커피 마시 (코끝 분석) 중 retronasal VOC 방출 에 대한 생체 내 연구.
서론
Direct-Injection Mass Spectrometric (DIMS) 기술은 휘발성 유기 화합물 (VOCs)의 신속한 검출 및 정량화를 가능하게하는 고감도 및 견고성으로 상당한 질량 및 시간 분해능을 제공하는 일종의 분석 장비 접근 방식을 나타냅니다. 이러한 기 계적 접근에는 MS-e-noses, 대기압 화학 이온화 질량 분광법 (APCI-MS), 양성자 전달 반응 질량 분광법 (PTR-MS) 및 선택된 이온 흐름 튜브 질량 분광법 ( SIFT-MS) 1 . 각 접근법의 장단점은 시료 주입의 종류, 전구체 이온의 공급원 및 제어, 이온화 공정의 제어 및 질량 분석기 1,2에 달려 있습니다.
양성자 전달 반응 질량 분광계 (PTR-MS)는 실시간으로 모니터링하기 위해 20 년 전에 개발되었습니다.공기 중 대부분의 휘발성 유기 화합물 (VOCs)을 검출 할 수있는 낮은 검출 한계 (대개 수 ppbv, 10 억분의 1 ppb). PTR-MS의 현재 용도는 의학 응용에서부터 식품 관리, 환경 연구에 이르기까지 다양합니다. 이 기술의 주요 특징은 빠르고 연속적인 측정의 가능성, 전구체 이온의 강렬하고 순수한 소스 및 이온화 조건 (압력, 온도 및 드리프....
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프로토콜
의정서는 인간 연구 윤리에 관한 우리 기관위원회의 지침을 따른다.
1. 시료 준비 및 자동 시료 주입기 조건
- 온라인 바이오 프로세스 모니터링 : 요구르트의 젖산 발효 과정에서 방출되는 휘발성 유기 화합물 (VOC) 검출
참고 : 프로토콜의이 섹션은 Benozzi 등이 보고 한 절차의 일부를 나타냅니다 . 32- 각 바이알에 저온 살균 우유 5 mL를 넣으십시오 (PTFE / 실리콘 셉타가 장착 된 20 mL 유리 바이알). 사용 된 우유의 유형을 기록하고 샘플을 45 ° C로 신속하게 가열하십시오. 온도 조절 트레이 (45 ° C)가 장착 된 다기능 GC 자동 시료 주입기로 이송하십시오.
- autosampler의 로봇 팔을 사용하여 바이알에 미생물 스타터 배양 물을 접종하십시오 (시동기 배양 물 제조업체의 사양에 따라). 원하는 요구르트의 유형 및 사양에 따라 부화 시간을 설정하십시오초보자 문화 제작자가보고했습니다. 요구르트를 준비하는 동안 젖산 발효의 온라인 VOC 모니터링을 얻고 다른 샘플을 편리하게 분석하도록 자동 샘플러를 설정하십시오.
- 대규모 스크리닝 :....
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결과
시료의 휘발성 프로파일로 인해 매초마다 원하는 질량 범위에 대한 완벽한 질량 스펙트럼이 생성되었습니다. 도 2 에서, 요구르트 온라인 바이오 프로세스 동안 획득 된 평균 스펙트럼의 예가 32 로 주어져있다. 모든 스펙트럼에서 최대 250Th 범위의 300 개 이상의 피크가 확인 될 수 있습니다 32 .
그림 2 : 요구르트 제조 과정에서 접종 한 우유 샘플의 평균 PTR-ToF-MS 스펙트럼. 요구르트 제조 과정에서 접종 한 우유 샘플의 평균 PTR-ToF-MS 스펙트럼의 .......
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토론
비행 시간 (ToF) 질량 분석기에 결합 된 양성자 전달 반응 - 질량 분석 (PTR-MS)은 휘발성 유기 화합물의 식별 및 정량화의 필요성과 신속한 분석 프로파일 링의 필요성 사이에서 유효한 절충안입니다. ToF 질량 분석기를 특징 짓는 높은 질량 분해능은 관련 정보 및 관련 민감도 및 질량 스펙트럼을 제공합니다. 또한 PTR-ToF-MS 응용 프로그램과 자동 샘플러 및 맞춤형 데이터 분석 도구를 결합하여 자동화 수준을 높여이 기법의 잠재력을 향상시킵니다.
휘발성 화합물 검출이 관련 될 수있는 많은 연구 및 기술 분야에서 특히 식품 과학 및 기술은 감도, 고해상도 및 직접 분석이 필요합니다. 한 측면에서, VOC 분석을위한 참고 방법은 가스 크로마토 그래피를 기반으로하는데, 이는 더 많은 특이성을 제공하지만,자연적으로 더 느리고 추가적인 전처리 또는 집중 과정의 대가로만 유사한 감도를 얻을 수 있습니다. 코 영역과 같은 일부 빠른 분석은 GC 기반 방법으로 수행 할 수 없습.......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
이 작업은 보조금 계약 번호 287382에 따라 유럽연합 집행위원회의 7차 프레임워크 프로그램의 지원을 받습니다. SY는 유럽연합 집행위원회(European Commission)의 제7차 프레임워크 프로그램 보조금 협정 번호 287382의 수혜자입니다. IK는 Fondazione Edmund Mach의 FIRST 박사 과정 보조금의 수혜자입니다. University of Foggia에서의 연구를 위해 VC는 'Future In Research' 프로그램(실습 코드 9OJ4W81)의 프레임워크에서 Apulian Region의 지원을 받고 있습니다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| PTR-TOF 8000 고해상도 PTR-TOF-MS | Ionicon Analytik Ges.m.b.H. | PTR-TOF 8000 | 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 위한 검출기로, 매우 높은 질량 분해능으로 지속적인 VOC 정량화를 가능하게 |
| . MPS 2XL | Gerstel | 다기능 자동 시료 주입기 | |
| 가스 교정 장치 | Ionicon Analytik Ges.m.b.H. | GCU-s / GCU-a | 에서 가변적이지만 알려진 수량의 다양한 표준 화합물을 제공하는 동적 가스 희석 시스템 |
| 으로, http://soft.tofwerk.com/ 에서 무료로 사용할 수 있습니다. | 데이터 수집 소프트웨어 (Spectra 인수용) | ||
| 매트랩 | MathWorks | http://it.mathworks.com/products/matlab/ | 알고리즘 개발, 데이터 시각화 및 데이터 분석을 위한 테크니컬 컴퓨팅 언어 및 대화형 환경 |
| R | 재단 | 은 https://cran.r-project.org/mirrors.html 에서 무료로 사용할 수 있습니다. | 통계적 계산 및 그래픽을 위한 언어 및 환경 |
참고문헌
- Biasioli, F., Yeretzian, C., Märk, T. D., Dewulf, J., Van Langenhove, H. Direct-injection mass spectrometry adds the time dimension to (B)VOC analysis. Trends Analyt Chem. 30 (7), 1003-1017 (2011).
- Berchtold, C., Bosilkovska, M., Daali, Y., Walder, B., Zenobi, R. Real-time monitoring of exhaled drugs by mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 33 (5)....
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재인쇄 및 허가
