Name: Kwalitatieve Karakterisering van de waterfractie van hydrothermale liquefactie van algen gebruiken 2D gaschromatografie met Time-of-flight massaspectrometrie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: Leer een 2D-gaschromatografie met time-of-flight massaspectrometrie methode voor karakterisering van waterige bijproducten uit hydrothermale liquefactie van algen. Deze techniek verbetert piekcapaciteit en resolutie voor bio-raffinaderijen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit handschrift is geschreven door Battelle Memorial Institute onder Contract No. DE-AC05-76RL01830 met het Amerikaanse ministerie van Energie. De Amerikaanse regering behoudt en de uitgever, door het artikel voor publicatie te aanvaarden, erkent dat de Amerikaanse overheid behoudt een niet-exclusieve, volledig betaalde, onherroepelijke, wereldwijde licentie aan anderen openbaar maken of verveelvoudigen de gepubliceerde vorm van dit manuscript, of laten doen dus, voor de Amerikaanse overheid doeleinden.

1. Monstervoorbereiding <ol><li> Genereer een gemengd waterig / organisch productstroom via continue stroom HTL algen volgens het reactorontwerp en experimentele procedure uit de literatuur 10,11. </li><li> Gebruik zwaartekracht separator de productstroom te scheiden in een waterige fase en organische fase. </li><li> Filter 10 ml van het LKP waterige fase met behulp van een 0,45 pm spuitfilter en bewaar in de koelkast voor GC × GC-TOF-MS analyse gehandhaafd op 4 ° C. </li></ol> 2. Instrument Components <ol><li> Gebruik een gaschromatograaf (GC) uitgerust met een quad-jet tweetraps-koeling op basis van modulator en time-of-flight (TOF) massaspectrometer (MS) voor deze experimenten. </li><li> Configureren autosampler tot 1 pl van elk monster of standaard in de GC geïnjecteerd. Gebruik een willekeurig blokontwerp van monster en standaard injecties voor de autosampler sequentie zoals beschreven in de literatuur 13. de randomized blokontwerp wordt vaak gebruikt in kwantitatieve studies te controleren voor gebruik instrument. Ons laboratorium maakt gebruik van het ontwerp routinematig zelfs in vergelijkende studies om het apparaat in werking te controleren. </li><li> Sluit de primaire en secundaire kolom met behulp van een pers-tight connector voor de modulator. Zorg ervoor dat beide randen van zowel primaire als secundaire kolommen recht worden afgesneden, zonder scherpe randen voordat u aan de pers-tight connector. </li><li> Leg ring op de GC-kolom en sluit vervolgens de primaire kolom aan de GC injector zodat de 5 mm van de kolom in de injector. </li><li> Zorg ervoor dat de glazen voering, non-stick liner O-ring en septa voor GC injector zijn nieuw en vrij van verontreiniging. </li><li> Gebruik 1/16 x 0,5 mm ID transportleiding adereindhulzen naar de secundaire kolom en de overdracht aan te sluiten. Plaats een 0,2 m deel van de secundaire kolom in de transportleiding. </li><li> Zorgen dat een 0,1 m gedeelte van de secundaire kolom in de modulator. </li><li> Gebruik ultrahoge zuiverheid heliumgas als dragergas voor GC met een stroomsnelheid van 1,5 ml min -1. </li><li> Zorg dat er voldoende vloeibare stikstof in het Dewar die als koelmiddel in de modulator. Het niveau van de vloeibare stikstof in het Dewar kunnen worden voorspeld met behulp van een drukmeter aangesloten op de uitlaat. Een 69 kPa lezing van de manometer het Dewar vol, terwijl 0 kPa aangeeft dat het leeg is. </li></ol> 3. Protocollen Voor het analyseren van monsters <ol><li> Zorg ervoor dat er geen grote lekken in het instrument. Als de vacuümmeter lezing van de TOF-MS hoger is dan 2,7 x 10 -5 Pa gedurende 1,5 ml min -1 GC-kolom stroomsnelheid, duidt dit op een groot lek in het systeem. </li><li> Set-up van de kwaliteitscontrole (QC) methode en run ingebouwde protocol &#39;acquisitie systeem aanpassingen &quot;om een ​​maximale signaal respons te bereiken met behulp van het protocol van de fabrikant. </li><li> Run ingebouwde protocollen van QC methode &#39;instrument optimalisatie&#39;, in serie - Filament focus, ion optische focus en massa kalibratie testen met behulp van het protocol van de fabrikant. Zorg ervoor dat de massa kalibratietest passeert. Deze QC methode garandeert dat alle hardware parameters van het instrument op het optimale niveau. </li><li> Voer een &#39;lek check &quot;met behulp van het protocol van de fabrikant. Analyseer genereert automatisch lek controlerapport. Waarborgen dat de relatieve concentratie van 28 (N 2), 32 (O 2) en 18 (vocht) ionen moet minder dan 10%, 3% en 5% van de interne standaard massaspectra van 69 ion, respectievelijk. </li><li> Stem de TOF-MS met behulp van het protocol van de fabrikant. </li><li> Run kwaliteitscontrole methode evenals TOF-MS tune protocol voor en na de lektest en ook tijdens het analyseren van monsters en standaarden. </li></ol> 4. Protocol bij de Optimum Modulatie periode Modulator Bepaal <ol><li> Selecteert willekeurig een lange modulatie periode (bijvoorbeeld 10 sec of 13 sec). Injecteren van een monster zoals beschreven in 2.2. </li><li&gt; Identificeer de verblijftijd in de tweede dimensie van de contour plot, waarna geen pieken elueert. Selecteer geïdentificeerde tweede dimensie retentietijd als optimale modulatie periode. In figuur 2 duidelijk te helderen de identificatie van de verblijftijd in de tweede dimensie van de contour plot. </li><li> Verhoog de ​​modulatie periode gebruikt in stap 4.1 en de analyse opnieuw als &quot;wrap around&quot; wordt waargenomen 18 uit te voeren. Afgeschermde fenomeen treedt op als de pieken in de tweede dimensie elueert onder de basislijn van de eerste dimensie. Voorbeeld contour plot voor &#39;wraparound&#39; wordt weergegeven in aanvullende informatie figuur 3. </li><li> Herhaal de stappen 4,2 en 4,3 tot optimale waarde wordt bepaald. </li></ol> 5. Experimentele Parameters van Instrument Set-up <ol><li> Installeer een polair (60 x 0,25 mm x 0,5 urn filmdikte) capillaire kolom als primaire kolom en een niet-polaire (2,3 x 0,25 mm x 0,5 urn filmdikte) capillary kolom als secundaire kolom. Bak zowel de primaire en secundaire kolom voor ten minste 2 uur om sporen van vocht, lucht en verontreinigingen in verband met nieuwe GC kolommen te verwijderen. </li><li> Gebruik ultrahoge zuiverheid heliumgas als draaggas voor GC met een stroomsnelheid van 1,5 ml min -1. </li><li> Stel de GC injector tot een temperatuur van 260 ° C en een splitsingsverhouding van 1: 250. </li><li> Gebruik van de volgende temperatuurprogramma voor de primaire kolom: een constante temperatuur van 40 ° C gedurende 0,2 min gevolgd door een temperatuurstijging tot 260 ° C bij 5 ° C -1 min, gevolgd door een constante temperatuur van 260 ° C gedurende 5 minuten. </li><li> Handhaaf de modulator temperatuur 5 ° C hoger dan die van de secundaire kolommen en de secundaire kolomtemperatuur bij 5 ° C hoger dan die van de eerste kolom. </li><li> Gebruik een optimale modulatie periode van 4 sec met 0,8 sec van hot pols en 1,2 sec koud puls. Deze waarde wordt bepaald op basis van de in par beschreven protocolion 4. </li><li> Stel overdracht lijn temperatuur tot 270 ° C. </li><li> Stel de overname vertraging of oplosmiddel vertraging van 0 sec. </li><li> Stel de lagere en hogere bereik van m / z als 35 en 800, respectievelijk. </li><li> Stel de MS detector overname snelheid 400 spectra / sec. </li><li> Handhaving van de MS-detector spanning bij 150 V hoger dan de optimale waarde. </li><li> Handhaving van de MS ionenbron temperatuur op 225 ° C. </li></ol> 6. Data Analysis <ol><li> Voer gegevensverwerking met behulp van de door de fabrikant van het instrument meegeleverde software. </li><li> Selecteer de volgende taken in de data-analyse methode - Compute basislijn, vind pieken boven de basislijn, bibliotheek zoeken en te berekenen zijn / hoogte. </li><li> Volg de basislijn door het gegevensbestand. Voer basislijn 0,5. Voer verwachte piekbreedte van 15 seconden in de eerste dimensie en 0,15 sec in de tweede dimensie. </li><li> Set signaal-ruisverhouding als 5000 en overeenkomstwaarden van&gt; 850 voor identicatie van verbindingen. </li><li> Selecteer een commercieel verkrijgbaar massaspectrale bibliotheek van chemische verbindingen die aanwezig zijn in monsters te identificeren en stel de bibliotheek zoekmodus doorsturen. </li><li> Verwerken gegevensbestanden gebruikt deze informatie analysemethode gebruikt protocol van de fabrikant. Het vereist ten minste 1 uur tot een gegevensbestand te verwerken. </li></ol>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Resultaten illustreren duidelijk het vermogen van de kolom combinatie van polaire x apolaire tot polaire verbindingen en licht vluchtige stoffen aanwezig in de waterige fractie algen bio-ruwe zonder voorafgaande monstervoorbereidingstechnieken lossen. Drastische piek tailing werd waargenomen voor organische zuren en N-verbindingen tijdens het gebruik van de niet-polaire × combinatie polaire kolom. Deze piek tailing werd niet waargenomen voor de vroege eluerende licht organische stoffen. Dit gedrag is reproduceerbaar is ...

Gestage groei in de vraag naar vloeibare brandstoffen, eindige fossiele brandstoffen, de onzekerheid van de fossiele brandstoffen, en bezorgdheid over de toenemende concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer zijn wereldwijde bewustwording verhoogd voor hernieuwbare energiebronnen 1. Zonne-energie (waaronder zonne-energie en zonne-thermische), windenergie, waterkracht, aardwarmte en biomassa zijn de primaire hernieuwbare bronnen die potentieel uit fossiele energie 2 kunnen vervangen. Hiervan biomassa de enige koolstofhoudende alternatieve energiebron voor de productie van vloeibare transportbrandstoffen en hoogwaardige chemicaliën 3. Biomassa omvat alle organisch materiaal zoals bossen, landbouw residuen, algen, oliehoudende zaden, vast stedelijk afval, en koolstof-rijke industrieel afval (bijvoorbeeld van de pulp- en papierindustrie of van voedselverwerking) 1. Biomassa wordt ingedeeld in twee grote categorieën: lignocellulosische en niet-houtachtige grondstoffen op basis compositionele eigenschappen. Lignocellulose bestaat uit koolhydraten en lignine, terwijl niet-houtachtige grondstoffen hebben eiwitten, koolhydraten en vetten / oliën 4. Lignocellulose grondstoffen, afkomstig van landplanten, kan alleen aan 30% van de huidige vloeibare brandstof (benzine, kerosine en diesel) de vraag of duurzaam geteeld en geoogst 5,6. Vandaar niet-houtachtige levende micro-organismen, zoals algen en schimmels, worden beschouwd als potentiële grondstoffen voor de productie van duurzame vloeibare brandstoffen lignocellulosische middelen vullen. Microalgen grondstoffen hebben het potentieel om te voldoen aan de huidige vloeibare transportbrandstoffen te eisen 7,8. Algen hebben vele voordelen: hoge productiviteit areal 8, het vermogen om te groeien in lage kwaliteit, brak of zeewater 9, en de mogelijkheid om energierijke triglyceriden of koolwaterstoffen 7,8 accumuleren. Hydrothermale liquefactie (HTL) is een levensvatbare en schaalbaar conVersie proces dat water op natuurlijke wijze geassocieerd met algen of aquatische grondstoffen 10,11 gebruikt. Het is een thermo-chemische proces bedrijfstemperaturen van 250-400 ° C en werkdrukken van 10-25 MPa waarbij een vloeibaar product, of bio-ruwe olie, die kan worden uitgebreid tot een brandstofmengsel voorraad produceert. Bio-ruwe olie geproduceerd uit algen HTL heeft onderscheiden en eenvoudig te scheiden organische en waterige fracties. De organische fractie van bio-ruwe efficiënt worden omgezet in een raffinaderij klaar gemengde voorraad via katalytische hydro-behandeling 11 processen. De waterfractie van bio-ruwe bevat ~ 30% van de totale koolstof in de grondstof algen. Hoewel duizenden verbindingen zijn geïdentificeerd in de HTL waterige stroom, de belangrijkste fracties uit lichtgewicht oxygenaten molecuulgewicht (waaronder zuren, alcoholen, ketonen en aldehyden) gevormd door de afbraak van koolhydraten en vetten en stikstof heterocyclische verbindingen (zoals pyrrolen, pyridinen , pyrazinees, en imidazolen), afkomstig van eiwitafbraak 12. Studies over het gebruik van de waterige fractie totale proces economie verbeteren en duurzaamheid zijn gaande. Synthesegas kan worden geproduceerd uit de waterige fractie algen bio-ruwe via katalytische vergassing hydrothermische 10,13, 14. Als alternatief, organische stoffen in de waterige fractie kan ook worden katalytisch omgezet in brandstof additieven en specialistische chemicaliën. Onderzoek op het optimaliseren van katalytische hydrothermale vergassing en katalysator screening studies voor het omzetten van organische stoffen in de waterige vloeistof fase is momenteel aan de gang in het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Voor dit werk, zowel kwalitatieve als kwantitatieve karakterisering van de waterfractie algen bio-ruwe vereist. Aangezien de waterfractie algen bio-ruwe product wordt beschouwd als een afvalstroom, er weinig studies die de waterfractie algen bio-ruwe 13,15 geanalyseerd. Voorts blijkt uit recentestudies concludeerden dat het omzetten van deze HTL algen water in hoogwaardige bio-producten van de duurzaamheid, evenals de economie van een HTL-gebaseerde bio-raffinaderij 11 zou verbeteren. Daarom is deze studie gericht op het ontwikkelen van een methode voor kwalitatieve karakterisering van de waterfractie van bio-ruwe verkregen HTL algen door tweedimensionale gaschromatografie gekoppeld aan time-of-flight massaspectrometrie (GC × GC-TOF-MS). GC × GC-TOF-MS is de meest veelbelovende chromatografische analytische techniek resolutie (of scheiden van chemische verbindingen in een monster) te verhogen, piekvermogen (dwz het aantal gescheiden pieken), signaal-ruisverhouding (voor de identificatie van chemische verbindingen met hoge betrouwbaarheid) en co-elutie van chemische verbindingen 16 te voorkomen. Om de resolutie, piekvermogen, en signaal-ruisverhouding te maximaliseren, zijn twee GC-kolommen met verschillende stationaire fasen in serie geschakeld met behulp van een press-fit connector of micro-eenheid 17 (zie figuur 1 waarin een blokschema van GC × GC-TOF-MS systeem gebruikt in deze studie). Een modulator ligt tussen de press-fit connector en secundaire kolommen te vangen, te heroriënteren, en opnieuw injecteren van de mest uit de eerste kolom in de secundaire kolom 18. Modulatie treedt op de secundaire kolom in deze studie zie figuur 1. De secundaire kolom wordt dan op de TOF-MS via een overdrachtsleiding samenstel. GC × GC-TOF-MS werd vroeger gebruikt voor zowel kwalitatieve als kwantitatieve analyse van biologische monsters zoals ruwe olie 16,19, benzine, jet-brandstof, diesel, bio-diesel, en de organische fractie van bio-brandstof 20- 22 geproduceerd thermochemische en thermo-katalytische omzetting processen 23,24. Voor karakterisering van deze biologische monsters GC × GC-TOF-MS instrumenten, lange apolaire kolom wzoals gebruikt als de primaire kolom, terwijl een korte polaire kolom werd gebruikt als secundaire kolom. Deze conventionele kolomconfiguratie lost chemische verbindingen op basis van verschillen in vluchtigheid in de eerste dimensie, gevolgd door de polariteit in de tweede dimensie 18. Waterige of water monsters van biologische processen, voedselverwerkende industrie, en milieu-afval werden ook gekenmerkt met vergelijkbare primaire / secundaire kolom configuraties nadat het monster was geweest door middel van de voorbereiding stappen 17,25-30. Monstervoorbereiding technieken zoals derivatisatie, vaste-fase-extractie, en organische extractie-oplosmiddel zijn allemaal gebruikt Voordat de GC × GC-TOF-MS analyse 17,27-29,31,32. Deze technieken waren gericht op de polariteit van verbindingen in het te analyseren monster met een gebruikelijke kolomconfiguratie 33. Een alternatieve strategie werd in deze studie op basis van de aard van het monster (hier polaire organische verbindingen in water)gebruik te maken van het omgekeerde secundaire configuratie primaire / kolom voor GC × GC-TOF-MS analyse. Aangezien de waterfractie van biologisch geproduceerde ruwe HTL polaire verbindingen 13, een kolom combinatie van een primaire polaire kolom en secundaire niet-polaire kolom werd gebruikt in de GC × GC-TOF-MS zonder upstream monstervoorbereiding. Deze primaire / combinatie secundaire kolom lost chemische verbindingen op basis van verschillen in de polariteit over de eerste dimensie, gevolgd door de volatiliteit in de tweede dimensie. Beperkt analysemethoden bestaan ​​in de literatuur voor de karakterisering van waterige monsters met behulp van tweedimensionale gaschromatografie zonder voorafgaande monster verwerking 15. Het doel van deze studie was om de chemische verbindingen in de waterfractie algen bio-ruwe bepalen. Om dit doel, een GC × GC-TOF-MS data-acquisitie-methode te bereiken werd ontwikkeld met een kolom combinatie van polaire kolom (primAry) × niet-polaire (secundaire). Klenn et al. (2015) gesuggereerd dat het verhogen van de lengte van de eerste kolom (60 m vooral GC kolommen) en het verlagen van de temperatuur compensatie van de secundaire kolom met betrekking tot de primaire kolom piekvermogen en oplossing 16-18 zou maximaliseren. Daarom is een 60 m kolom primaire en 5 ° C offset temperatuur van de secundaire kolom ten opzichte van de eerste kolom werden gebruikt in deze studie. De optimale modulatie periode werd vastgesteld naar aanleiding van een protocol beschreven in deze studie (zie hoofdstuk 4). De optimale toenamesnelheid GC kolomtemperatuur werd bepaald door een proefondervindelijke methode en is vergelijkbaar met de waarde in de literatuur 16-18 voorgesteld. De voordelen van deze kolom combinatie voor waterige monsters bespreken wij HTL algen watermonsters geanalyseerd met conventionele kolom combinatie van niet-polaire × polair. Operationele parameters in de literatuur aangehaald werden gebruikt voor de analyse van waterigefractie van algen bio-ruwe olie met een niet-polair × polaire kolom 18 combinatie.

<table><tbody><tr><td>GC × GC–TOF/MS</td><td>Leco</td><td>PEG4D11DLN15</td><td>Commercial Pegasus 4D</td></tr><tr><td>ChromaTOF version 4.50&nbsp;</td><td>Leco</td><td></td><td>Data analysis software</td></tr><tr><td>Rxi-5MS GC column</td><td>Restek</td><td>13420</td><td>2.3 m kolom werd gebruikt van deze kolom.</td></tr><tr><td>Stabilwax GC column</td><td>Restek</td><td>10626</td><td></td></tr><tr><td>HP-5 GC column</td><td>Agilent</td><td>19091J-416</td><td></td></tr><tr><td>Stabilwax GC column</td><td>Restek</td><td>15121</td><td></td></tr><tr><td>Presstight Connector</td><td>Restek</td><td>20430</td><td></td></tr><tr><td>GC injector liner</td><td>Restek</td><td>23305.5</td><td></td></tr><tr><td>GC Injector ferrules</td><td>Agilent</td><td>5181-3323</td><td></td></tr><tr><td>Non-stick liner O-rings</td><td>Agilent</td><td>5188-5365</td><td></td></tr><tr><td>Transfer line ferrules</td><td>Restek</td><td>20212</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459844</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>414689</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>Azijnzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320099</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>2-butanon</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>360473</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>Propaanzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>402907</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>Boterzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>19215</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>Pyridien</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>270970</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>Pyrazin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>65693</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>Acetamide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>695122</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>2,5-pyrrolididion</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S9381</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>N-methylsuccinimide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>325384</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr><tr><td>N-(2-hydroxyethyl)succinimide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>444073</td><td>Chromatografie kwaliteit</td></tr></tbody></table>

kwalitatieve karakterisering van de waterfractie van hydrothermale liquefactie van algen gebruiken 2d gaschromatografie met time-of-flight massaspectrometrie

Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry

Tweedimensionale gaschromatografie gekoppeld aan time-of-flight massaspectrometrie is een krachtig hulpmiddel voor het identificeren en kwantificeren van chemische componenten in complexe mengsels. Het wordt vaak gebruikt om benzine, kerosine, diesel, biodiesel en de organische fractie van bio-ruwe / bio-olie te analyseren. In de meeste van deze analyses, de eerste dimensie van scheiding niet-polaire, gevolgd door een polair scheiding. De waterige fracties van bio-ruwe olie en andere waterige monsters uit de productie van biobrandstoffen zijn onderzocht met gelijkaardige kolom combinaties. Echter, monstervoorbereiding technieken zoals derivatisatie, oplosmiddelextractie, en vaste-fase-extractie waren noodzakelijk voorafgaand aan de analyse. In deze studie, waterige fracties verkregen uit de hydrothermische vloeibaar algen werden gekenmerkt door tweedimensionale gaschromatografie gekoppeld aan time-of-flight massaspectrometrie zonder voorafgaande staalvoorbereidingstechnieken behulp van een polair scheiding in de eerste dimensie gevolgddoor een niet-polaire scheiding in de tweede. Tweedimensionale plots van deze analyse werden vergeleken met die verkregen uit de meer traditionele kolomconfiguratie. Resultaten van kwalitatieve karakterisering van de waterfractie van algen bio-ruwe worden besproken. De voordelen van een polaire scheiding gevolgd door een niet-polair scheiding ter karakterisering van organische stoffen in waterige monsters door tweedimensionale gaschromatografie gekoppeld aan time-of-flight massaspectrometrie worden gemarkeerd.

Een totaal ionenchromatogram (TIC) verkregen voor de waterfractie algen bio-ruwe geanalyseerd met een kolom combinatie van polaire x apolair is weergegeven in figuur 4. De retentietijden en soortgelijkheid of matchfactor waarden bestanddelen wordt geïdentificeerd door te zoeken tegen een nationale Institute of Standards and Technology (NIST) bibliotheek zijn in tabel 1. oxygenaten (zoals cyclopenatanone, furanic verbindingen en dianhydromannitol) en orga...

Een tweedimensionale gaschromatografie-tijd-van-vlucht-massaspectrometrie methode wordt beschreven voor de karakterisering van de waterige fractie van bio-crude geproduceerd uit hydrothermale liquefactie van algen. Dit protocol kan ook worden gebruikt om de waterige fractie van vloeibare producten te analyseren van snelle pyrolyse, katalytische snelle pyrolyse, katalytische deoxygenatie en hydro-behandeling.

Kwalitatieve Karakterisering van de waterfractie van hydrothermale liquefactie van algen gebruiken 2D gaschromatografie met Time-of-flight massaspectrometrie

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in ...

Het algemene doel van deze 2D-gaschromatografie-methode voor dataverwerving is om de waterige bijproducten te karakteriseren die worden verkregen uit hydrothermale liquefactie, of HTL, van algen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvraagstukken in de biobrandstofsector, zoals de identificatie van de organische soorten die zich rapporteren in de waterige fase tijdens de hydrodynamische omzetting van algen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het de piekcapaciteit, resolutie en een brede collectie van chemische verbindingen verbetert.Deze methode is belangrijk om gegevens te genereren voor bio-raffinaderijen, die aanzienlijke volumes afvalwater produceren die ofwel moeten worden behandeld of verder verwerkt tot brandstoffen en chemicaliën. Deze methode kan karakteriseringsgegevens leveren die niet kunnen worden geproduceerd door andere analytische technieken, zoals eendimensionaal gaschromatografie of vloeistofchromatografie. We hadden voor het eerst het idee voor deze methode toen we zeer complexe organische mengsels analyseerden uit biobrandstofproductieprocessen.Gebruik een gaschromatograaf uitgerust met een quad-jet dual-stage koelbasis-modulator en tijd-van-vlucht massaspectrometer voor deze experimenten. Configureer de autosampler om één microliter van elk monster of standaard in de gaschromatograaf of GC te injecteren. Gebruik een gerandomiseerd blokontwerp voor monster- en standaardinjecties voor de autosamplersequentie, zoals beschreven in de literatuur. Zorg ervoor dat beide randen van zowel de primaire als de secundaire kolommen recht zijn gesneden zonder scherpe randen.Verbind vervolgens de primaire en secundaire kolommen met behulp van een press-tight-connector voor de modulator. Zorg ervoor dat de glazen voering, de non-stick voering O-ring en de inceptor voor de GC-injector nieuw zijn en vrij van verontreiniging. Plaats vervolgens een feral op de GC-kolom en verbind de primaire kolom met de GC-injector zodat vijf millimeter van de kolom in de injector zit.Gebruik transferlijn ferals van één zestiende inch en 0,5 millimeter binnendiameter om de secundaire kolom en de overdrachtslijn te verbinden. Plaats een 0,2 metergedeelte van de secundaire kolom in de overdrachtslijn. Zorg ervoor dat een 0,1 metergedeelte van de secundaire kolom zich in de modulator bevindt.Gebruik ultra-hoge zuiverheid heliumgas als dragergas voor GC bij een stroomsnelheid van 1,5 milliliter per minuut. Zorg ervoor dat er voldoende vloeibare stikstof in de dewar is, die als koelmiddel in de modulator fungeert, door het niveau van vloeibare stikstof af te lezen met behulp van een drukmeter die is bevestigd aan de uitlaat van de dewar. Een lezing van 69 kilopascal van de drukmeter geeft aan dat de dewar vol is, terwijl nul kilopascal aangeeft dat deze leeg is.Zorg ervoor dat er geen grote lekken in het instrument zijn. Als de vacuümmeterwaarde van de TOF-MS hoger is dan 2,7 keer 10 tot de min vijfde pascal voor een GC-kolomstroomsnelheid van 1,5 milliliter per minuut, duidt dit op een groot lek in het systeem. Stel de kwaliteitscontrole of QC-methode in en voer het ingebouwde acquisitiesysteem aanpassingsprotocol uit om maximale signaalrespons te bereiken volgens het protocol van de fabrikant.Voer vervolgens de ingebouwde instrumentoptimalisatieprotocollen van de QC-methode uit. Voer in serie filamentfocus, ionoptische focus en massakalibratietests uit volgens het protocol van de fabrikant. Zorg ervoor dat de massakalibratietest slaagt.Deze QC-methode zorgt ervoor dat alle hardwareparameters van het instrument op een optimaal niveau staan. Het instrument moet vrij zijn van lekken. Dit is een belangrijk aspect van deze procedure.Er moet een controle worden uitgevoerd met behulp van het protocol van de fabrikant. Analyseer het gegenereerde lekkencontrolerapport door de relatieve concentratie van specifieke ionen ten opzichte van de interne standaard te controleren. Om de optimale modulatieperiode van de modulator te bepalen, selecteer willekeurig een lange modulatieperiode en injecteer een monster zoals voorheen.Identificeer de retentietijd in de tweede dimensie van het contourplot, waarna geen pieken elueren. Selecteer de geïdentificeerde retentietijd in de tweede dimensie als de optimale modulatieperiode. Verhoog de modulatieperiode en voer de analyse opnieuw uit als er wrap-around wordt waargenomen.Wrap-around-fenomenen treden op als de pieken in de tweede dimensie onder de basislijn van de eerste dimensie elueren, zoals te zien is in dit contourplot. Herhaal deze stappen totdat de optimale waarde is bepaald. De configuratie die in deze studie wordt gebruikt, is uniek en belangrijk.Deze combinatie werd niet eerder gebruikt om waterige fracties uit biomassaconversies te analyseren. Installeer een polaire capillaire kolom als primaire kolom. Installeer een non-polaire capillaire kolom als secundaire kolom.Gebruik ultra-hoge zuiverheid heliumgas als dragergas voor GC bij een stroomsnelheid van 1,5 milliliter per minuut. Stel de GC-injector in op een temperatuur van 260 graden Celsius en een split-ratio van één tot 250. Stel een temperatuurprogramma in voor de primaire kolom dat begint met een constante temperatuur van 40 graden Celsius gedurende 0,2 minuten, gevolgd door een temperatuurstijging tot 260 graden Celsius met vijf graden Celsius per minuut, gevolgd door een constante temperatuur van 260 graden Celsius gedurende vijf minuten.Houd de modulatortemperatuur vijf graden Celsius hoger dan die van de secundaire kolom en de secundaire kolomtemperatuur vijf graden Celsius hoger dan die van de primaire kolom. Gebruik een optimale modulatieperiode van vier seconden met 0,8 seconden hete puls en 1,2 seconden koude puls, zoals eerder bepaald. Stel vervolgens de temperatuur van de overdrachtslijn in op 270 graden Celsius.Stel vervolgens de acquisitievertraging of oplosmiddelvertraging in op nul seconden. Stel de lagere en hogere waaier van massa over lading in op 35 en 800, stel vervolgens de acquisitiesnelheid van de MS-detector in op 400 spectra per seconde. Houd de spanning van de MS-detector 150 volt hoger dan de geoptimaliseerde waarde.Houd tenslotte de temperatuur van de MS-ionenbron op 225 graden Celsius. Voer gegevensverwerking uit met behulp van de software die door de fabrikant van het instrument is geleverd. Selecteer in de gegevensanalysemethode: baseline berekenen, pieken boven de baseline

qualitative-characterization-aqueous-fraction-from-hydrothermal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Samenstelling van de polaire lipiden extracten en de vetzuursamenstelling van de individuele glycerolipids worden bepaald in een eenvoudige en robuuste lipide profilering experiment. Voor dit doel worden glycerolipids geïsoleerd door dunnelaagchromatografie en onderworpen aan transmethylation van hun acylgroepen. Fatty acyl methylesters worden gekwantificeerd door middel van gas-vloeistofchromatografie.

Arabidopsis thaliana Polar Glycerolipid Profiling door Thin Layer Chromatography (TLC) Samen met de gas-vloeistofchromatografie (GLC)

Werkwijze voor de bepaling van vetzuren en samenstelling microalgen gebaseerd op mechanische celdisruptie, oplosmiddelhoudende vetextractie, verestering en kwantificatie en identificatie van vetzuren met gaschromatografie wordt beschreven. Een tripentadecanoin interne standaard wordt gebruikt ter compensatie van eventuele verliezen bij de winning en onvolledige omestering.

Analyse van vetzuurgehalte en Compositie in Microalgen

We beschrijven een protocol voor het licht-gekatalyseerde vorming van waterstofperoxide - een cofactor voor oxidatieve transformaties.

Light-driven Enzymatische Decarboxylatie

Nauwkeurige bepaling van het debiet van de vrijkomende gassen is de sleutel tot het bestuderen van de details van de reacties. Wij bieden een nieuwe kwantitatieve analyse analysemethode gelijkwaardig karakteristiek spectrum voor thermogravimetrie-mass spectrum analyse door het opzetten van het systeem van de kalibratie van de karakteristiek spectrum en relatieve gevoeligheid, voor het verkrijgen van de debiet.

Kwantitatieve analyse door thermogravimetrie-Mass Spectrum analyse voor reacties met vrijkomende gassen

Dit protocol beschrijft een interne doorvoer voor aanvullende analytische en omics technieken, culminerend in een volledig gekoppeld karakterisering van natuurlijke organische stof en microbiële proteomics in verschillende ecosystemen. Deze aanpak maakt robuuste vergelijkingen voor het identificeren van de metabolische banen en het transformaties die belangrijk zijn voor het beschrijven van de gasproductie van broeikasgassen en het voorspellen van reacties op veranderingen in het milieu.

Single-doorvoer complementaire High-resolution analytische technieken voor het karakteriseren van complexe natuurlijke organische stof mengsels

Systeembrede analyse van meerdere biomoleules is cruciaal om functionele en mechanistische inzichten in biologische processen te krijgen. Hierbij wordt een uitgebreid protocol beschreven voor een hoge doorvoer extractie van lipiden, metabolieten, eiwitten en zetmeel uit een enkel monster geoogst uit gesynchroniseerde Chlamydomonas-cultuur.

Een multi-omics extractiemethode voor de diepgaande analyse van gesynchroniseerde culturen van de groene Alga Chlamydomonas Chlamydomonas

Er wordt een protocol beschreven om de koolstofdioxide in het rookgas van aardgascentrales te gebruiken om microalgen te cultiveren in open raceway-vijvers. Rookgasinjectie wordt geregeld met een pH-sensor en de groei van microalgen wordt gemonitord met realtime metingen van de optische dichtheid.

Koppeling van koolstofafvang uit een energiecentrale met semi-geautomatiseerde open racewayvijvers voor de teelt van microalgen

Hier presenteren we de extractie en bereiding van polaire en semi-polaire metabolieten uit een koraalholobiont, evenals gescheiden koraalgastheerweefsel en Symbiodiniaceae celfracties, voor gaschromatografie-massaspectrometrie-analyse.

Gaschromatografie-massaspectrometrie-gebaseerde gerichte metabolomics van harde koraalmonsters

Luchtverontreiniging heeft invloed op de kwaliteit van leven van alle organismen. Hier beschrijven we het gebruik van microalgenbiotechnologie voor de behandeling van biogas (gelijktijdige verwijdering van kooldioxide en waterstofsulfide) en de productie van biomethaan door middel van semi-industriële open algenvijvers met hoge snelheid en de daaropvolgende analyse van behandelingsefficiëntie, pH, opgeloste zuurstof en microalgengroei.

Biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid

Er wordt een methode voor metabolomicse analyse van gerst gepresenteerd. De methode omvat fractievorming en derivatisatie van metabolieten en analyse daarvan door gaschromatografie/massaspectrometrie (GC/MS). Metabolomicse analyse kan worden gebruikt om het effect van gemengde teelten en droogtestress op het graan te bepalen.

Metabolomicse analyse van gerst door middel van gaschromatografie/massaspectrometrie

Leer een 2D-gaschromatografie met time-of-flight massaspectrometrie methode voor karakterisering van waterige bijproducten uit hydrothermale liquefactie van algen. Deze techniek verbetert piekcapaciteit en resolutie voor bio-raffinaderijen.

Kwalitatieve Karakterisering van de waterfractie van hydrothermale liquefactie van algen gebruiken 2D gaschromatografie met Time-of-flight massaspectrometrie (Video) | JoVE Journal

Kwalitatieve Karakterisering van de waterfractie van hydrothermale liquefactie van algen gebruiken 2D gaschromatografie met Time-of-flight massaspectrometrie

Meer video's verkennen