Proton Transfer Reactie Time of Flight Mass Spectrometrie maakt hoge gevoeligheid, snelle en niet-invasieve analyse van vluchtige organische verbindingen mogelijk. Om het potentieel te demonstreren, geven we drie voorbeelden: melkzuurfermentatie van yoghurt (online bioprocesbewaking), verschillende appelgenotypen (grootschalige screening) en retronasale ruimte na het drinken van koffie (nosespace-analyse).
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
PTR-ToF-MS gekoppeld aan een geautomatiseerd bemonsteringssysteem en aangepaste data-analyse voor voedingsstudies: Bioproces Monitoring, Screening en Neusruimte Analyse
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Proton Transfer Reaction (PTR), gecombineerd met een Time-of-Flight (ToF) Mass Spectrometer (MS) is een analytische aanpak gebaseerd op chemische ionisatie die behoort tot de Direct-Injection Mass Spectrometric (DIMS) technologieën. Deze technieken laten de snelle bepaling van vluchtige organische verbindingen (VOC's) toe, waardoor hoge gevoeligheid en nauwkeurigheid worden gewaarborgd. In het algemeen vereist PTR-MS geen monsterbereiding of steekproefvernietiging, waardoor realtime en niet-invasieve analyse van monsters mogelijk is. PTR-MS worden uitgebuit op vele gebieden, van milieu- en atmosferische chemie naar de medische en biologische wetenschappen. Meer recent ontwikkelden we een methodologie op basis van koppeling PTR-ToF-MS met een geautomatiseerde sampler en op maat gemaakte data analyse tools, om de mate van automatisering te verhogen en derhalve het potentieel van de techniek te vergroten. Deze aanpak liet ons toezicht op bioprocessen ( bijv. Enzymatische oxidatie, alcoholische fermentatie), om grote steekproefsetjes te screenen (Bijv. Verschillende herkomst, gehele germoplasma's) en analyseren verschillende experimentele modi ( bijv. Verschillende concentraties van een bepaald ingrediënt, verschillende intensiteiten van een specifieke technologische parameter) in termen van VOC-inhoud. Hierbij rapporteren we de experimentele protocollen die verschillende mogelijke toepassingen van onze methodologie illustreren: de detectie van VOC's die worden vrijgelaten tijdens de melkzuurfermentatie van yoghurt (on-line bioprocesmonitoring), de monitoring van VOC's die verband houden met verschillende appelcultivars (grootschalige screening) , En de in vivo studie van retronasale VOC release tijdens koffie drinken (nosespace analyse).
Inleiding
Direct-Injection Mass Spectrometric (DIMS) technologieën vormen een klasse van analytische instrumentale benaderingen die aanzienlijke massa- en tijdresolutie bieden met hoge gevoeligheid en robuustheid, waardoor de snelle detectie en kwantificering van vluchtige organische verbindingen (VOC's) 1 mogelijk zijn . Deze instrumentale benaderingen omvatten onder andere MS-e-noses, atmosferische-druk chemische ionisatie massaspectrometrie (APCI-MS), proton-transfer-reactie massaspectrometrie (PTR-MS) en geselekteerde Ion-Flow-Tube Massaspectrometrie ( SIFT-MS) 1 . De voordelen en nadelen van elke aanpak zijn afhankelijk ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Het protocol volgt de richtlijnen van ons institutioneel comité voor de menselijke onderzoeksetiek.
1. Voorbeeld Voorbereiding en Autosampler Voorwaarden
- On-line bioproces monitoring: het detecteren van VOC's die vrijkomen tijdens de fermentatie van yoghurt in melkzuur
OPMERKING: Dit gedeelte van het protocol is een onderdeel van de procedure die door Benozzi et al is gemeld . 32- Voeg 5 ml gepasteuriseerde melk toe aan elke injectieflacon (20 ml glazen flesjes voorzien van PTFE / silicone septa). Let op het type melk dat gebruikt wordt en snel de monsters verhogen tot 45....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Het vluchtige profiel van monsters resulteerde in een compleet massaspectrum voor het gewenste massa bereik verworven elke seconde. In figuur 2 wordt een voorbeeld van de verworven gemiddelde spectra tijdens de yogurt online bioproces gegeven 32 . In elk spectrum kunnen meer dan 300 massa pieken in het m / z bereik tot 250 Th worden geïdentificeerd 32 .
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Proton-transfer-reactie-massaspectrometrie (PTR-MS) gekoppeld aan tijdstip van vlucht (ToF) massaanalysatoren vormen een geldig compromis tussen de noodzaak tot identificatie en kwantificering van vluchtige organische verbindingen en de noodzaak voor snelle analytische profilering. De hoge massa resolutie die de ToF massanalysator kenmerkt geeft relevante gevoeligheid en massaspectra met aanzienlijke informatief inhoud. Bovendien verhoogt de toepassing van PTR-ToF-MS in combinatie met een auto-sampler en op maat gemaakt.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
Dit werk wordt ondersteund door het 7e Kaderprogramma van de Europese Commissie onder subsidieovereenkomstnummer 287382. SY is begunstigde van een subsidieovereenkomst van het 7e Kaderprogramma van de Europese Commissie nummer 287382. IK is begunstigde van een FIRST-doctoraatsbeurs van de Fondazione Edmund Mach. Voor zijn werk aan de Universiteit van Foggia wordt VC ondersteund door de regio Apulië in het kader van het programma 'Future In Research' (praktijkcode 9OJ4W81).
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| PTR-TOF 8000 High-Resolution PTR-TOF-MS | Ionicon Analytik Ges.m.b.H. | PTR-TOF 8000 | Een detector voor vluchtige organische verbindingen (VOC's) die continue VOC-kwantificering mogelijk maakt met een zeer hoge massa-resolutie |
| GERSTEL MPS 2XL | Gerstel | Een multifunctionele autosampler | |
| Gas Calibration Unit | Ionicon Analytik Ges.m.b.H. | GCU-s / GCU-a | Een dynamisch gasverdunningssysteem dat variabele maar bekende hoeveelheden van verschillende standaardverbindingen levert in een dragergasstroom |
| TofDaq | Tofwerk AG | Gratis beschikbaar op http://soft.tofwerk.com/ | Een data-acquisitiesoftware (voor spectra-acquisitie) |
| MATLAB | MathWorks | http://it.mathworks.com/products/matlab/ | Een technische programmeertaal en interactieve omgeving voor algoritmeontwikkeling, datavisualisatie en data-analyse |
| R | The R Foundation | Gratis beschikbaar op https://cran.r-project.org/mirrors.html | Een taal en omgeving voor statistische computing en grafische weergave |
Referenties
- 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)....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
