Artykuł metodologiczny

PTR-ToF-MS w połączeniu ze zautomatyzowanym systemem pobierania próbek i dostosowaną analizą danych do badań żywności: monitorowanie bioprocesów, badania przesiewowe i analiza przestrzeni nosowej

DOI:

10.3791/54075

⸱

11 maja 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Food Quality and Nutrition, Research and Innovation Centre, Fondazione Edmund Mach (FEM), 2Faculty of Science and Technology, Free University of Bolzano, 3Department of Agriculture, Food and Environmental Sciences, University of Foggia, 4Institute of Analytical Chemistry & Radiochemistry, Leopold-Franzens Universität Innsbruck, 5Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik, Leopold-Franzens Universität Innsbruck

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Czas reakcji transferu protonów w locie Spektrometria mas umożliwia bardzo czułą, szybką i nieinwazyjną analizę lotnych związków organicznych. Aby pokazać jej potencjał, podajemy trzy przykłady: fermentację mlekową jogurtu (monitorowanie bioprocesów on-line), różne genotypy jabłek (badania przesiewowe na dużą skalę) oraz przestrzeń zanosową po wypiciu kawy (analiza przestrzeni nosowej).

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Reakcja transferu protonów (PTR), w połączeniu ze spektrometrem masowym (MS) czasu przelotu (ToF) to analityczne podejście oparte na jonizacji chemicznej, które należy do technologii bezpośredniego wtrysku spektrometrii mas (DIMS). Techniki te pozwalają na szybkie oznaczanie lotnych związków organicznych (LZO), zapewniając wysoką czułość i dokładność. Ogólnie rzecz biorąc, PTR-MS nie wymaga ani przygotowania próbki, ani jej niszczenia, umożliwiając nieinwazyjną analizę próbek w czasie rzeczywistym. PTR-MS znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach, od chemii środowiska i atmosfery po nauki medyczne i biologiczne. Niedawno opracowaliśmy metodologię opartą na sprzężeniu PTR-ToF-MS z automatycznym samplerem i dostosowanymi narzędziami do analizy danych, aby zwiększyć stopień automatyzacji, a co za tym idzie, zwiększyć potencjał techniki. Takie podejście pozwoliło nam na monitorowanie procesów biologicznych (np. utlenianie enzymatyczne, fermentacja alkoholowa), przesiewanie dużych zestawów próbek (np. różnego pochodzenia, całych germoplazm) oraz analizę kilku trybów eksperymentalnych (np. różne stężenia danego składnika, różne intensywności określonego parametru technologicznego) pod kątem zawartości LZO. W tym miejscu przedstawiamy protokoły eksperymentalne ilustrujące różne możliwe zastosowania naszej metodologii: tj. wykrywanie LZO uwalnianych podczas fermentacji kwasu mlekowego w jogurcie (monitorowanie bioprocesów on-line), monitorowanie LZO związanych z różnymi odmianami jabłek (badania przesiewowe na dużą skalę) oraz badanie in vivo retronosowego uwalniania LZO podczas picia kawy (analiza przestrzeni nosowej).

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Technologie spektrometrii mas z bezpośrednim wtryskiem (DIMS) reprezentują klasę analitycznych metod instrumentalnych, które oferują znaczną rozdzielczość masową i czasową z wysoką czułością i wytrzymałością, umożliwiając szybkie wykrywanie i kwantyfikację lotnych związków organicznych (LZO)1. Te instrumentalne podejścia obejmują m.in. MS-e-noses, spektrometrię mas z jonizacją chemiczną pod ciśnieniem atmosferycznym (APCI-MS), spektrometrię mas z przeniesieniem protonów (PTR-MS) oraz spektrometrię mas z wybranym przepływem jonów (SIFT-MS)1. Plusy i minusy każdego podejścia zależą od: rodzaju wstrzykiwania próbki, źródła ....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Protokół jest zgodny z wytycznymi naszej instytucjonalnej komisji ds. etyki badań klinicznych na ludziach.

1. Przygotowanie próbki i warunki automatycznego pobierania próbek

  1. Monitorowanie bioprocesów on-line: wykrywanie lotnych związków organicznych uwalnianych podczas fermentacji kwasu mlekowego w jogurcie
    UWAGA: Ta sekcja protokołu stanowi część procedury opisanej przez Benozzi i wsp.32
    1. Dodać 5 ml pasteryzowanego mleka do każdej fiolki (szklane fiolki o pojemności 20 ml wyposażone w przegrodę PTFE/silikonową). Zwróć uwagę na rodzaj użytego mleka i szybko podgrzej próbki do temper....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lotny profil próbek zaowocował pełnym spektrum masowym dla pożądanego zakresu mas pozyskiwanym co sekundę. Na rysunku 2 podano przykład średnich widm uzyskanych podczas bioprocesu jogurtowego on-line32. W każdym widmie można zidentyfikować ponad 300 pików masy w zakresie m/z do 250 Th32.

figure-results-1
.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Spektrometria mas z reakcją transferu protonów (PTR-MS) w połączeniu z analizatorami mas czasu przelotu (ToF) stanowi ważny kompromis między potrzebą identyfikacji i kwantyfikacji lotnych związków organicznych a koniecznością szybkiego profilowania analitycznego. Wysoka rozdzielczość masy, która charakteryzuje analizator masy ToF, zapewnia/zapewnia odpowiednią czułość i widma masowe o znacznej zawartości informacyjnej. Co więcej, zastosowanie PTR-ToF-MS w połączeniu z automatycznym samplerem i dostosowanymi narzędziami d.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca jest wspierana przez 7 Program Ramowy Komisji Europejskiej na podstawie umowy o grant numer 287382. SY jest beneficjentem umowy o udzielenie dotacji nr 287382 zawartej przez Komisję Europejską w ramach 7. programu ramowego. IK jest stypendystką FIRST szkoły doktorskiej Fondazione Edmund Mach. W swojej pracy na Uniwersytecie w Foggii, VC jest wspierany przez Region Apulii w ramach programu "Future In Research" (kod praktyki 9OJ4W81).

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
PTR-TOF 8000 Wysoka rozdzielczość PTR-TOF-MSIonicon Analytik Ges.m.b.H.PTR-TOF 8000Detektor lotnych związków organicznych (LZO), który pozwala na ciągłą kwantyfikację LZO z bardzo wysoką rozdzielczością masową
GERSTEL  MPS 2XLGerstelWielofunkcyjny automatyczny podajnik próbek 
Jednostka kalibracji gazówIonicon Analytik Ges.m.b.H.GCU-s / GCU-aDynamiczny system rozcieńczania gazu, który dostarcza zmienne, ale znane ilości różnych standardowych związków w strumieniu gazu nośnego
TofDaqTofwerk AGbezpłatnie dostępny w http://soft.tofwerk.com/   Oprogramowanie do akwizycji danych  (dla widm  akwizycji)
MATLAB MathWorkshttp://it.mathworks.com/products/matlab/Techniczny język obliczeniowy i interaktywne środowisko do tworzenia algorytmów, wizualizacji danych i analizy danych
RThe R Foundationdostępne bezpłatnie pod adresem https://cran.r-project.org/mirrors.html  Język i środowisko do obliczeń statystycznych i grafiki

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Berchtold, C., Bosilkovska, M., Daali, Y., Walder, B., Zenobi, R. Real-time monitoring of exhaled drugs by mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 33 (5)....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Lotne zwi zki organicznetechnologia nauki o ywno cibezpo rednia spektrometria mas z wtryskiemnarz dzia analizy danychprzesiewowe badanie LZOfermentacja kwasowa

Powiązane artykuły