Name: Ekstrakcja gazowana lotnych związków organicznych w połączeniu z ciśnieniem atmosferycznym Jonizacja chemiczna Kwadrupolowa spektrometria mas (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-07-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: Poznaj metodę ekstrakcji gazowanej do analizy lotnych związków organicznych z próbek ciekłych przy użyciu spektrometrii mas. Technika umożliwia szybką detekcję online związków lotnych w napojach i ściekach.

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

Chcielibyśmy podziękować Ministerstwu Nauki i Technologii Tajwanu (numer grantu: MOST 104-2628-M-009-003-MY4) za wsparcie finansowe tej pracy.

Niniejszy protokół zakłada, że wszystkie etapy są wykonywane zgodnie z odpowiednimi przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa w laboratorium. Niektóre z etapów wymagają użycia instrumentów komercyjnych – w takich przypadkach należy przestrzegać wytycznych producenta. Podczas pracy z toksycznymi chemikaliami należy stosować się do wytycznych zawartych w kartach charakterystyki substancji (MSDS). Należy zachować szczególną ostrożność podczas obsługi sprzętu wykonanego na zamówienie4, zwłaszcza w przypadku pracy z gazami pod ciśnieniem i przewodami pod napięciem.
1. Przygotowanie roztworu standardowego
<ol>
	<li>Przygotować roztwór stokowy limonenu w etanolu o stężeniu 6,2 x 10-2 M, mieszając 10 µL limonenu z 990 µL etanolu.</li>
	<li>Przygotować 10 mL roztworu limonenu o stężeniu 6,2 x 10-5 M, mieszając 10 µL roztworu limonenu 6,2 x 10-2 z 490 µL etanolu, a następnie uzupełniając objętość do 10 mL wodą destylowaną. Dokładnie wstrząsnąć kolbą miarową.</li>
	<li>Przenieść przygotowany roztwór wzorcowy do 20-mililitrowej szklanej fiolki do analizy headspace z nakrętką z septem. Rozcieńczony roztwór wzorcowy może zostać wykorzystany do testowania układu.</li>
</ol>
2. Przygotowanie próbki rzeczywistej
<ol>
	<li>Pozyskać sok z limonki, wyciskając świeże owoce limonki (przecięte na pół) za pomocą wyciskarki kuchennej.</li>
	<li>Przygotować 10 mL rozcieńczonego soku z limonki, mieszając 2 mL soku z limonki, 500 µL etanolu i dopełniając czystą wodą do końcowej objętości 10 mL. Kolbę miarkową należy dokładnie wstrząsnąć.</li>
	<li>Przenieść przygotowaną próbkę do szklanej fiolki headspace o pojemności 20 mL z nakrętką z septem.</li>
</ol>
3. Dodanie roztworu wzorcowego do próbki rzeczywistej
<ol>
	<li>Pierwszy dodatek standardu: Przygotować 10 mL wzbogaconej próbki poprzez zmieszanie 2 mL soku z limonki, 10 µL roztworu limonenu o stężeniu 6.2 x 10-2 M oraz 490 µL etanolu, a następnie uzupełnić objętość do 10 mL czystą wodą. Dokładnie wstrząsnąć kolbą miarową.</li>
	<li>Drugi dodatek standardu: Przygotować 10 mL wzbogaconej próbki poprzez zmieszanie 2 mL soku z limonki, 20 µL roztworu limonenu o stężeniu 6.2 x 10-2 M oraz 480 µL etanolu, a następnie uzupełnić objętość do 10 mL czystą wodą. Dokładnie wstrząsnąć kolbą miarową.</li>
</ol>
4. Konfiguracja systemu ekstrakcji musującej
<ol>
	<li>Umieść system ekstrakcji musującej (Rysunek 1)4 obok źródła APCI potrójnego spektrometru mas quadrupola.</li>
	<li>Podłącz butlę z dwutlenkiem węgla do wlotu doprowadzającego gaz w systemie ekstrakcji gazowej. Otwórz zawór w regulatorze gazu. Ustaw ciśnienie wyjściowe na 1,5 bar (150 kPa).</li>
	<li>Połącz wylot komory ekstrakcyjnej z wlotem źródła jonów.</li>
	<li>Podłącz system ekstrakcji fizzy do zasilacza 12 V.</li>
	<li>Konfiguracja oprogramowania do akwizycji danych spektrometru mas potrójnego kwadrupola (Rysunek 2). Urządzenie należy obsługiwać z zastosowaniem źródła APCI w trybie monitorowania wielu reakcji (MRM) dla jonów dodatnich, używając argonu jako gazu kolizyjnego.
	<ol>
		<li>Uruchom oprogramowanie do akwizycji danych.</li>
		<li>Wybierz opcję „LCMS8030 only”.</li>
		<li>Wybierz opcję „MS On/Off”.</li>
		<li>Ustaw temperaturę linii desolwatacji na 250 °Cor przepływ gazu suszącego do 15 L min-1-1Należy odczekać, aż wartości wszystkich parametrów instrumentu zrównają się z wartościami zadanymi.</li>
		<li>Wybierz plik metody akwizycji danych MS.</li>
		<li>Upewnij się, że napięcie kolizyjne wynosi -20 V, a jon prekursor m/z wynosi 137, a jon fragmentu m/z wynoszą 81 i 95</li>
		<li>Kliknij przycisk „Start Single Run”.</li>
		<li>Wpisz nazwę pliku.</li>
		<li>Wybierz ścieżkę do pliku.</li>
		<li>Przejdź do sekcji 5 („Wykonanie ekstrakcji musującej”).</li>
		<li>Wybierz opcję „MS On/Off”.</li>
		<li>Zamknij okno oprogramowania.</li>
		<li>Zaznacz pozycje „Nebulizing Gas Off”, „DL Heater Off”, „Heat Block Off” oraz „Dry Gas Off”. Kliknij „OK”.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Przeprowadzenie ekstrakcji musującej
<ol>
	<li>Umieść fiolkę z próbką w systemie ekstrakcji musującej, korzystając z mocowania śrubowego. System ekstrakcji pracuje w temperaturze pokojowej (~ 25 °C).</li>
	<li>Naciśnij przycisk „Start” na ekranie LCD systemu ekstrakcji musującej.</li>
	<li>Odczekaj do zakończenia zautomatyzowanego procesu ekstrakcji musującej (Rysunek 3). Obserwuj rozwój sygnałów jonowych na ekranie potrójnego spektrometru mas kwadrupolowego. 
	UWAGA: Następujące kroki są wykonywane automatycznie: Przestrzeń nad próbką jest płukana dwutlenkiem węgla przez 60 s. Próbka jest poddawana ciśnieniu dwutlenku węgla przez 60 s. Silnik mieszadła jest włączony. Następuje dekompresja próbki. Tworzą się liczne pęcherzyki. W późniejszej fazie silnik mieszadła jest włączony w celu wzmocnienia procesu musowania.</li>
	<li>Wyjmij (odkręć) fiolkę z próbką.</li>
	<li>Wytrzyj trzpień mieszający próbkę chusteczką celulozową.</li>
	<li>Przemyj trzpień mieszający etanolem, a następnie ponownie wytrzyj go chusteczką celulozową.</li>
	<li>System jest gotowy do analizy kolejnej próbki (powtórz kroki 5.1-5.6).</li>
	<li>Wyłącz zasilanie.</li>
	<li>Odłącz rurkę wylotową systemu ekstrakcji musującej od źródła jonów.</li>
	<li>Zamknij zawór butli z gazem i odłącz przewody gazowe.</li>
</ol>
6. Analiza danych
<ol>
	<li>Wyeksportuj prądy jonowe dla m/z 81 z oprogramowania do akwizycji danych spektrometru mas potrójnego kwadrupola do plików ASCII (Rycina 4). 
	UWAGA: Prąd jonowy dla m/z 95 nie jest używany w tej demonstracji.
	<ol>
		<li>Uruchom oprogramowanie do akwizycji danych. Wybierz opcję „Postrun”.</li>
		<li>Wybierz opcję „Select Project (Folder)” i wskaż plik z danymi.</li>
		<li>Kliknij menu „File” i wybierz „Export Data” / „Export Data as ASCII”.</li>
		<li>Wybierz „Output File” i wskaż ścieżkę pliku. Wybierz „MS Chromatogram (MC)”.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zaimportuj surowe zestawy danych do oprogramowania do integracji piku i zmierz powierzchnie pików (Rycina 5). Ustawienia: linia bazowa liniowa; funkcja HVL.
	<ol>
		<li>Uruchom oprogramowanie do integracji pików.</li>
		<li>Wybierz opcję „Import” z menu „File”. Kliknij przycisk „Yes”.</li>
		<li>Zaznacz dane w kolumnach X i Y. Kliknij przycisk „OK”. Wybierz opcję „AutoFit Peaks I Residuals”.</li>
		<li>Dopasuj piki ekstrakcji w trybie półautomatycznym. Upewnij się, że dopasowana krzywa odpowiada eksperymentalnym punktom danych. Wybierz opcję „List Peak Estimates”. Wybierz opcję „ASCII Editor”.</li>
		<li>Skopiuj wyniki dopasowania do schowka.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wprowadź zmierzone powierzchnie pików do arkusza w oprogramowaniu do analizy danych (Rycina 6).
	<ol>
		<li>Uruchom oprogramowanie do analizy danych.</li>
		<li>Wprowadź wartości stężeń w kolumnie X oraz wartości powierzchni pików w kolumnie Y. Wybierz opcję „Symbol” / „Scatter” z menu „Plot”. Wybierz opcję „Fitting” / „Fit Linear” z menu „Analysis”.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Oblicz stężenie limonenu w rozcieńczonej próbce rzeczywistej na podstawie wzoru: 
	<img alt="Równanie obliczania stężenia, Cdiluted = I/S, wzór chemiczny." src="/files/ftp_upload/56008/56008eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1"> 
	gdzie I to punkt przecięcia funkcji liniowej z osią Y, a S to nachylenie prostej.</li>
	<li>Oblicz stężenie limonenu w oryginalnej próbce rzeczywistej (przed rozcieńczeniem) na podstawie wzoru: 
	<img alt="Wzór obliczania stężenia, równanie: C_original = DF * C_diluted, metoda chemiczna." src="/files/ftp_upload/56008/56008eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 2"> 
	gdzie DF to czynnik rozcieńczenia (w tym przypadku 5).</li>
</ol>

<ol><li>McCallum, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decompression+sickness%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Brit+J+Industr+Med%22%5BJournal%5D)">Decompression sickness: a review.</a> Brit J Industr Med. 25, 4-21 (1968).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Comprehensive+Sampling+and+Sample+Preparation%22">Comprehensive Sampling and Sample Preparation</a>. Pawliszyn, J. , Elsevier. Amsterdam. (2012).</li>
<li>Wang, T., Lenahan, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+volatile+halocarbons+in+water+by+purge-closed+loop+gas+chromatography%5BTitle%5D)+AND+%22Bull+Environ+Contam+Toxicol%22%5BJournal%5D)">Determination of volatile halocarbons in water by purge-closed loop gas chromatography.</a> Bull Environ Contam Toxicol. 32, 429-438 (1984).</li>
<li>Chang, C. -H., Urban, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fizzy+extraction+of+volatile+and+semivolatile+compounds+into+the+gas+phase%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Fizzy extraction of volatile and semivolatile compounds into the gas phase.</a> Anal Chem. 88, 8735-8740 (2016).</li>
<li>Zougagh, M., Valcárcel, M., Ríos, A. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/profile/Mohammed_Zougagh/publication/223043349_Supercritical_Fluid_Extraction_A_Critical_Review_of_its_Analytical_Usefulness/links/0046352cbc9107318d000000.pdf">Supercritical fluid extraction: a critical review of its analytical usefulness.</a> Trends Anal Chem. 23, 399-405 (2004).</li>
<li>Urban, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universal+electronics+for+miniature+and+automated+chemical+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Universal electronics for miniature and automated chemical assays.</a> Analyst. 140, 963-975 (2015).</li>
<li>Urban, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-built+labware+stimulates+creativity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Self-built labware stimulates creativity.</a> Nature. 532, 313(2016).</li>
<li>Chen, H., Venter, A., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extractive+electrospray+ionization+for+direct+analysis+of+undiluted+urine%2C+milk+and+other+complex+mixtures+without+sample+preparation%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Commun%22%5BJournal%5D)">Extractive electrospray ionization for direct analysis of undiluted urine, milk and other complex mixtures without sample preparation.</a> Chem Commun. , 2042-2044 (2006).</li>
<li>Haddad, R., Sparrapan, R., Kotiaho, T., Eberlin, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Easy+ambient+sonic-spray+ionization-membrane+interface+mass+spectrometry+for+direct+analysis+of+solution+constituents%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Easy ambient sonic-spray ionization-membrane interface mass spectrometry for direct analysis of solution constituents.</a> Anal Chem. 80, 898-903 (2008).</li>
<li>Dixon, R. B., Sampson, J. S., Muddiman, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+multiply+charged+peptides+and+proteins+by+radio+frequency+acoustic+desorption+and+ionization+for+mass+spectrometric+detection%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Soc+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Generation of multiply charged peptides and proteins by radio frequency acoustic desorption and ionization for mass spectrometric detection.</a> J Am Soc Mass Spectrom. 20, 597-600 (2009).</li>
<li>Wu, C. -I., Wang, Y. -S., Chen, N. G., Wu, C. -Y., Chen, C. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound+ionization+of+biomolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Rapid+Commun+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Ultrasound ionization of biomolecules.</a> Rapid Commun Mass Spectrom. 24, 2569-2574 (2010).</li>
<li>Lo, T. -J., Chen, T. -Y., Chen, Y. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+salt+effects+in+ultrasonication-assisted+spray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mass+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Study of salt effects in ultrasonication-assisted spray ionization mass spectrometry.</a> J Mass Spectrom. 47, 480-483 (2012).</li>
<li>Urban, P. L., Chen, Y. -C., Wang, Y. -S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aUrban%2C+PL+%22Time-Resolved+Mass+Spectrometry%3A+From+Concept+to+Applications%22">Time-Resolved Mass Spectrometry: From Concept to Applications</a>. , Wiley. Chichester. (2016).</li>
<li>Peacock, P. M., Zhang, W. -J., Trimpin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+ionization+for+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Advances in ionization for mass spectrometry.</a> Anal Chem. 89, 372-388 (2017).</li>
<li>Hu, J. -B., Chen, S. -Y., Wu, J. -T., Chen, Y. -C., Urban, P. L. <a target="_blank" href="https://ir.nctu.edu.tw/bitstream/11536/24067/1/000332061900032.pdf">Automated system for extraction and instantaneous analysis of millimeter-sized samples.</a> RSC Adv. 4, 10693-10701 (2014).</li>
<li>Chen, S. -Y., Urban, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-line+monitoring+of+Soxhlet+extraction+by+chromatography+and+mass+spectrometry+to+reveal+temporal+extract+profiles%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chim+Acta%22%5BJournal%5D)">On-line monitoring of Soxhlet extraction by chromatography and mass spectrometry to reveal temporal extract profiles.</a> Anal Chim Acta. 881, 74-81 (2015).</li>
<li>Hsieh, K. -T., Liu, P. -H., Urban, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+on-line+liquid-liquid+extraction+system+for+temporal+mass+spectrometric+analysis+of+dynamic+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chim+Acta%22%5BJournal%5D)">Automated on-line liquid-liquid extraction system for temporal mass spectrometric analysis of dynamic samples.</a> Anal Chim Acta. 894, 35-43 (2015).</li>
<li>Veach, B. T., Mudalige, T. K., Rye, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((RapidFire+mass+spectrometry+with+enhanced+throughput+as+an+alternative+to+liquid%E2%88%92liquid+salt+assisted+extraction+and+LC%2FMS+analysis+for+sulfonamides+in+honey%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">RapidFire mass spectrometry with enhanced throughput as an alternative to liquid−liquid salt assisted extraction and LC/MS analysis for sulfonamides in honey.</a> Anal Chem. , in press (2017).</li>
<li>Carroll, D. I., Dzidic, I., Stillwell, R. N., Horning, M. G., Horning, E. C. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60342a009">Subpicogram detection system for gas phase analysis based upon atmospheric pressure ionization (API) mass spectrometry.</a> Anal Chem. 46, 706-710 (1974).</li>
<li>Carroll, D. I., Dzidic, I., Stillwell, R. N., Haegele, K. D., Horning, E. C. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac60364a031">Atmospheric pressure ionization mass spectrometry. Corona discharge ion source for use in a liquid chromatograph-mass spectrometer-computer analytical system.</a> Anal Chem. 47, 2369-2373 (1975).</li>
<li>Hakim, I. A., McClure, T., Liebler, D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0889157599908621">Assessing dietary D-limonene intake for epidemiological studies.</a> J Food Compos Anal. 13, 329-336 (2000).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

W badaniach przeprowadzonych w ciągu ostatnich trzech dekad opracowano kilka inteligentnych sposobów dostarczania próbek do spektrometru mas (np. odnośniki 8,9,10,11,12,13,14). Jednym z celów tych badań było uproszczenie przygotowania próbek do analizy. Aby osiągnąć ten cel, wprowad...

Różne zjawiska obserwowane w przyrodzie i codziennym życiu są powiązane z równowagą fazy gaz-ciecz. Dwutlenek węgla rozpuszcza się w napojach bezalkoholowych i alkoholowych pod podwyższonym ciśnieniem. Po otwarciu butelki takiego gazowanego napoju ciśnienie spada, a pęcherzyki gazu pędzą na powierzchnię płynu. W tym przypadku musowanie poprawia właściwości organoleptyczne napojów. Uwalnianie pęcherzyków gazu jest również główną przyczyną choroby dekompresyjnej ("zakręty")1. W wyniku nagłej dekompresji w ciałach nurków tworzą się pęcherzyki. Osoby cierpiące na chorobę dekompresyjną leczone są w komorach hiperbarycznych.
Pęcherzyki gazu mają różne zastosowania w chemii analitycznej. Warto zauważyć, że metody spargingu polegają na przepuszczaniu pęcherzyków gazu przez próbki cieczy w celu ekstrakcji związków lotnych2. Na przykład metoda zwana "przedmuchiwaniem w pętli zamkniętej" jest połączona z chromatografią gazową, aby umożliwić szybką analizę rozpuszczonych substancji lotnych3. Chociaż sparging może w sposób ciągły usuwać substancje lotne w czasie, nie ogranicza ich w przestrzeni ani czasie. Uwolnione formy w fazie gazowej muszą zostać wychwytywane, a w niektórych przypadkach zagęszczane przez zastosowanie programu temperaturowego lub użycie sorbentów. W związku z tym istnieje potrzeba wprowadzenia nowych strategii obróbki próbek on-line, które mogłyby zmniejszyć liczbę etapów, a jednocześnie skoncentrować lotne anality w przestrzeni lub czasie.
Aby sprostać wyzwaniu ekstrakcji lotnych związków z próbek cieczy i przeprowadzaniu analizy on-line, niedawno wprowadziliśmy "ekstrakcję gazowaną"4. Ta nowa technika wykorzystuje zjawisko musowania. Krótko mówiąc, gaz nośny (w tym przypadku dwutlenek węgla) jest najpierw rozpuszczany w próbce poprzez zastosowanie nadciśnienia i wymieszanie próbki. Następnie komora na próbkę jest gwałtownie dekompresowana. Nagła dekompresja prowadzi do powstania licznych pęcherzyków gazu nośnego w cieczy próbki. Pęcherzyki te pomagają w uwalnianiu rozpuszczonych gatunków analitu z fazy ciekłej do fazy gazowej. Uwolnione anality są natychmiast przenoszone do spektrometru mas, wytwarzając sygnały w dziedzinie czasu. Ponieważ uwalnianie analitu jest ograniczone do krótkiego okresu czasu (kilka sekund), sygnały czasowe mają wysokie amplitudy i wysoki stosunek sygnału do szumu.
Ciśnienia związane z procesem ekstrakcji gazowanej są bardzo niskie (~150 kPa)4; znacznie niższe niż w przypadku ekstrakcji płynem nadkrytycznym5 (np. ≥10 MPa). Technika nie wymaga użycia żadnych specjalnych materiałów eksploatacyjnych (kolumny, wkłady). Do rozcieńczania i czyszczenia używa się tylko niewielkich ilości rozpuszczalników. Urządzenie ekstrakcyjne może być zmontowane przez chemików o średnich umiejętnościach technicznych przy użyciu powszechnie dostępnych części4; Na przykład moduły elektroniczne typu open source6,7. Ekstrakcja gazowana może być sprzężona on-line z nowoczesnymi spektrometrami mas wyposażonymi w interfejs jonizacji chemicznej pod ciśnieniem atmosferycznym (APCI). Ponieważ ekstrakty z fazy gazowej są przenoszone do źródła jonów, operacja ekstrakcji gazowanej nie zanieczyszcza w znacznym stopniu wrażliwych części spektrometru masowego.
Celem tego artykułu o eksperymencie jest pokazanie widzom, jak zaimplementować ekstrakcję gazowaną w prostym zadaniu analitycznym. Chociaż rdzeń systemu ekstrakcji gazowanej jest taki, jak opisano w naszym poprzednim raporcie4, wprowadzono kilka ulepszeń, aby ułatwić tę operację. W system został wbudowany mikrokontroler wyposażony w osłonę ekranu LCD, który wyświetla kluczowe parametry ekstrakcji w czasie rzeczywistym. Wszystkie funkcje są zaprogramowane w skryptach mikrokontrolera i nie ma już potrzeby korzystania z zewnętrznego komputera do sterowania systemem ekstrakcji.

<table><tbody><tr><td>Water</td><td>Fisher</td><td>W6212</td><td>Rozcieńczalnik</td></tr><tr><td>etanolowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>32221-2,5L</td><td>Rozcieńczalnik</td></tr><tr><td>(R)-(+)-Limonen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>183164-100ML</td><td>Standardowy</td></tr><tr><td>dwutlenek węgla</td><td>ChiaLung</td><td>n/a</td><td>Gaz nośny</td></tr><tr><td>Tkanka celulozowa, Kimwipes</td><td>Kimtech Kimberly-Clark</td><td>34120</td><td>Używany do czyszczenia</td></tr><tr><td>Potrójny kwadrupolowy spektrometr masowy</td><td>Shimadzu</td><td>LCMS-8030</td><td>System detekcji</td></tr><tr><td>Interfejs jonizacji chemicznej ciśnienia atmosferycznego</td><td>Shimadzu</td><td>Duis</td><td>Źródło jonów</td></tr><tr><td>20 ml szklana fiolka z zakręcaną górną przestrzenią nad głową z nasadką na przegrodę Thermo</td><td>Fisher Scientific</td><td>D-52379</td><td>Fiolka na próbkę</td></tr><tr><td>Oprogramowanie LabSolutions</td><td>Shimadzu</td><td>n/a</td><td>wersja 5.82</td></tr><tr><td>Oprogramowanie PeakFit</td><td>Systat Software</td><td>n/d</td><td>wersja 4.12</td></tr><tr><td>Oprogramowanie OriginPro</td><td>OriginLab</td><td>n/a</td><td>wersja 8</td></tr></tbody></table>

ekstrakcja gazowana lotnych związków organicznych w połączeniu z ciśnieniem atmosferycznym jonizacja chemiczna kwadrupolowa spektrometria mas

Fizzy Extraction of Volatile Organic Compounds Combined with Atmospheric Pressure Chemical Ionization Quadrupole Mass Spectrometry

Analiza chemiczna lotnych i półlotnych związków rozpuszczonych w próbkach cieczy może być wyzwaniem. Rozpuszczone składniki muszą zostać doprowadzone do fazy gazowej i skutecznie przeniesione do systemu detekcji. Ekstrakcja gazowana wykorzystuje zjawisko musowania. Po pierwsze, gaz nośny (w tym przypadku dwutlenek węgla) rozpuszcza się w próbce poprzez zastosowanie nadciśnienia i wymieszanie próbki. Po drugie, komora na próbkę ulega nagłej dekompresji. Dekompresja prowadzi do powstania licznych pęcherzyków gazu nośnego w cieczy próbki. Pęcherzyki te pomagają w uwalnianiu rozpuszczonych gatunków analitu z fazy ciekłej do gazowej. Uwolnione anality są natychmiast przenoszone do interfejsu jonizacji chemicznej ciśnienia atmosferycznego potrójnego kwadrupolowego spektrometru masowego. Zjonizowalne formy analitu powodują powstawanie sygnałów spektrometrii mas w dziedzinie czasu. Ponieważ uwalnianie analitu następuje w krótkich okresach czasu (kilka sekund), sygnały czasowe mają wysokie amplitudy i wysoki stosunek sygnału do szumu. Amplitudy i obszary pików czasowych można następnie skorelować ze stężeniami analitów w próbkach cieczy poddanych ekstrakcji gazowej, co umożliwia analizę ilościową. Do zalet ekstrakcji gazowanej należą: prostota, szybkość i ograniczone użycie środków chemicznych (rozpuszczalników).

Na początku system ekstrakcji musującej jest testowany z użyciem roztworu wzorcowego. Następnie analizowane są rzeczywiste próbki oraz rzeczywiste próbki wzbogacone standardem. Powierzchnie czasowych pików zdarzeń ekstrakcyjnych są korelowane ze stężeniami analitów w próbkach ciekłych poddanych ekstrakcji musującej, co umożliwia analizę ilościową. W tym przypadku przeprowadziliśmy podwójny dodatek wzorca, aby zademonstrować możliwości ilościowe tej techniki (Rysunek 7...

Ekstrakcja gazowana to nowa technika laboratoryjna do analizy związków lotnych i półlotnych. Gaz nośny rozpuszcza się w ciekłej próbce poprzez zastosowanie nadciśnienia i wymieszanie próbki. Komora na próbkę jest następnie dekompresowana. Gatunki analitów są uwalniane do fazy gazowej w wyniku musowania.

Ekstrakcja gazowana lotnych związków organicznych w połączeniu z ciśnieniem atmosferycznym Jonizacja chemiczna Kwadrupolowa spektrometria mas

Chemical analysis of volatile and semivolatile compounds dissolved in liquid samples can be challenging. The dissolved components need to be brought to ...

Ogólnym celem tej procedury ekstrakcji jest uwolnienie związków lotnych z próbki ciekłej i przeniesienie tych związków do spektrometru mas w celu ich detekcji. Metoda ta może pomóc w uzyskaniu odpowiedzi na kluczowe pytania z zakresu nauki lub chemii środowiska, takie jak określenie, jakie związki lotne występują w napojach lub ściekach. Główną zaletą tej techniki jest to, że jest ona szybka i prowadzona online z detekcją za pomocą spektrometrii mas.Pomysł na tę metodę pojawił się u mnie, gdy w słoneczny dzień otworzyłem butelkę napoju gazowanego. Pęcherzyki dwutlenku węgla uwalniały aromat napoju. Uznałem, że możemy z łatwością odtworzyć ten proces w laboratorium.Aby rozpocząć tę procedurę, należy przygotować roztwór zapasowy limonenu w etanolu, mieszając 10 µL limonenu z 990 µL etanolu. W celu przygotowania próbki rzeczywistej, najpierw należy wycisnąć świeże owoce limonki za pomocą wyciskarki kuchennej, aby uzyskać sok z limonki. Następnie należy zmieszać 2 mL soku z limonki z 500 µL etanolu.Dopełnić wodą klasy LC-MS do objętości końcowej 10 mililitrów i dokładnie wstrząsnąć kolbą miarową. Przenieść przygotowaną próbkę rozcieńczonego soku z limonki do 20-mililitrowej szklanej fiolki do analizy headspace z nakrętką z septem. Następnie przygotować próbkę wzbogaconą, mieszając dwa mililitry soku z limonki, 10 mikrolitrów roztworu stokowego limonenu oraz 490 mikrolitrów etanolu.Dodać wodę klasy LC-MS do uzyskania końcowej objętości 10 ml i dokładnie wstrząsnąć kolbą miarową. Podłączyć butlę z dwutlenkiem węgla do wlotu zasilania gazem w systemie ekstrakcji gazowanej. Otworzyć zawór w regulatorze gazu.Następnie ustaw ciśnienie wyjściowe na 1,5 bar. Po tym kroku podłącz wylot komory ekstrakcyjnej do wlotu źródła jonów. Następnie podłącz system ekstrakcji fizzy do zasilacza 12 V.Skonfiguruj oprogramowanie do akwizycji danych spektrometru mas z potrójnym kwadrupolem podłączonego do systemu ekstrakcji fizzy. Ustaw temperaturę linii desolwatacji na 250 °C oraz przepływ gazu osuszającego na 15 L/min. Następnie wybierz plik metody akwizycji danych MS.Upewnij się, że napięcie kolizyjne wynosi -20 V, główny stosunek masy do ładunku jonu prekursorowego wynosi 137, a główne stosunki masy do ładunku jonów fragmentacyjnych wynoszą 81 i 95. Następnie kliknij przycisk Start Single Run. Umieść fiolkę z próbką w systemie ekstrakcji fizycznej, korzystając z mocowania śrubowego.Naciśnij przycisk start na ekranie LCD systemu ekstrakcji musującej. Podczas gdy zautomatyzowany proces ekstrakcji musującej trwa, obserwuj pojawianie się sygnałów jonowych na ekranie potrójnego spektrometru mas quadrupole. Dwutlenek węgla jest wprowadzany pod ciśnieniem do komory z próbką, a następnie następuje dekompresja komory, co prowadzi do pienienia.Po zakończeniu procesu ekstrakcji z wydzielaniem pęcherzyków gazu, wykręć fiolkę z próbką z systemu. Przetrzyj wrzeciono mieszające próbkę chusteczką celulozową. Następnie przemyj wrzeciono etanolem i wytrzyj je chusteczką celulozową.Po wyłączeniu zasilania odłącz wylotową rurkę ekstrakcji fizzy ze źródła jonów. Następnie zamknij zawór butli z gazem i odłącz przewody gazowe. Wyeksportuj prądy jonowe ekstrakcyjne dla głównego stosunku masy do ładunku 81 z oprogramowania do akwizycji danych spektrometru mas potrójnego kwadrupola do plików ASCII.Najpierw kliknij Select Folder i wybierz plik z danymi. Kliknij kartę File, wybierz Export Data, a następnie Export Data as ASCII. Wybierz Output File, określ ścieżkę pliku i kliknij Open.Następnie wybierz MS Chromatogram(MC). Aby zaimportować dane do oprogramowania do całkowania piku i zmierzyć powierzchnie pików, wybierz opcję Import z karty File. Otwórz plik z danymi, kliknij przycisk Yes i zaznacz dane w kolumnach X i Y. Następnie kliknij OK i wybierz opcję Auto Fit Peaks One Residuals.Następnie dopasuj pik ekstrakcji w trybie półautomatycznym, upewniając się, że dopasowana krzywa pokrywa się z eksperymentalnymi punktami danych. Wybierz opcje List Peak Estimates, a następnie ASCII Editor. Skopiuj wyniki dopasowania do schowka.Aby wprowadzić pola powierzchni pików do oprogramowania do analizy danych, najpierw należy wpisać wartości pól powierzchni pików w kolumnie Y oraz wartości stężeń w kolumnie X. W karcie Plot należy wybrać opcje Symbol oraz Scatter. Następnie z karty Analysis należy wybrać Fitting, a następnie Fit Linear.Czasowe pola powierzchni pików zdarzeń ekstrakcji są skorelowane ze stężeniami analityków w próbce ciekłej poddanej ekstrakcji musującej, co umożliwia analizę ilościową. W niniejszym doświadczeniu przeprowadzono dwukrotne dodanie wzorca, aby zademonstrować możliwości ilościowe tej techniki. Przedstawiono tutaj wykres zależności czasowych pól powierzchni pików od stężenia wzorca limonenu dodanego do rozcieńczonej próbki soku z limonki.Na podstawie uzyskanych wartości nachylenia i punktu przecięcia osi, stężenie limonenu w rozcieńczonej próbce soku z limonki wyniosło 8,51 × 10⁻⁵ mol/L. Po pomnożeniu przez współczynnik rozcieńczenia, stężenie limonenu w oryginalnej próbce soku z limonki wyniosło 4,26 × 10⁻⁴ mol/L. Po opanowaniu tej techniki, przy prawidłowym wykonaniu, procedura ta zajmuje mniej niż 10 minut.Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby pamiętać o prawidłowym ustawieniu parametrów eksperymentalnych. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo mieć dobrą wiedzę na temat konfiguracji sprzętu do ekstrakcji musującej oraz przeprowadzania ekstrakcji rzeczywistych próbek. Należy pamiętać, że praca ze sprężonym gazem może być niezwykle niebezpieczna, dlatego podczas wykonywania tej procedury zawsze należy przestrzegać środków ostrożności, takich jak noszenie okularów ochronnych.

fizzy-extraction-volatile-organic-compounds-combined-with-atmospheric

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Wtórna spektrometria mas z jonizacją przez elektrorozpylanie (SESI-MS) umożliwia detekcję lotnych związków organicznych (LZO) bez konieczności wstępnego przygotowania próbek. Niniejszy protokół zawiera instrukcje dotyczące szybkiej (w ciągu kilku minut) charakteryzacji bakteryjnych LZO przy użyciu SESI-MS.

Charakterystyka lotnych związków bakteryjnych z wykorzystaniem spektrometrii mas z wtórną jonizacją przez elektroryzację (SESI-MS)

Ten film przedstawia protokół do analizy spektrometrycznej mas związków lotnych i wrażliwych na utlenianie za pomocą jonizacji uderzeniowej elektronów. Przedstawiona technika jest szczególnie interesująca dla chemików nieorganicznych, pracujących z metalami organicznymi, silanami lub fosfanami, z którymi należy obchodzić się w warunkach obojętnych, takich jak technika Schlenka.

Analiza związków lotnych i wrażliwych na utlenianie przy użyciu systemu zimnego wlotu i spektrometrii mas z uderzeniem elektronów

Dwuwymiarowa metoda chromatografii gazowej z czasem przelotu jest opisana do charakterystyki wodnej frakcji bioropy powstałej w wyniku hydrotermalnego upłynniania glonów. Protokół ten może być również stosowany do analizy frakcji wodnej produktów ciekłych z szybkiej pirolizy, szybkiej pirolizy katalitycznej, katalitycznego odtleniania i hydrorafinacji.

Charakterystyka jakościowa frakcji wodnej z hydrotermalnego skraplania glonów przy użyciu chromatografii gazowej 2D ze spektrometrią mas czasu przelotu

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).

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

Pokazano protokół charakteryzujący skład chemiczny wydychanego powietrza w czasie rzeczywistym za pomocą wtórnej jonizacji nanoelectrospray sprzężonej ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości.

Analiza oddechu w czasie rzeczywistym przy użyciu wtórnej jonizacji nanoelektronizacyjnej sprzężonej ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości

Precyzyjne określenie szybkości przepływu wydzielanych gazów jest kluczowe do badania szczegółów reakcji. Zapewniamy nowatorską metodę analizy ilościowej równoważnej analizy widma charakterystyki dla termograwimetrycznej analizy widma masowego poprzez ustanowienie systemu kalibracji widma charakterystycznego i czułości względnej w celu uzyskania natężenia przepływu.

Analiza ilościowa za pomocą termograwimetrii-analiza widma mas dla reakcji z wydzielającymi się gazami

Ten protokół opisuje pojedynczą przepustowość dla uzupełniających technik analitycznych i omicznych, której kulminacją jest w pełni sparowana charakterystyka naturalnej materii organicznej i proteomiki mikrobiologicznej w różnych ekosystemach. Podejście to pozwala na solidne porównania w celu identyfikacji szlaków i przemian metabolicznych ważnych dla opisu produkcji gazów cieplarnianych i przewidywania reakcji na zmiany środowiskowe.

Jednoprzepustowe komplementarne techniki analityczne o wysokiej rozdzielczości do charakteryzowania złożonych mieszanin naturalnej materii organicznej

Celem tego artykułu jest opisanie protokołu ekstrakcji wodnych metabolitów z hodowanych komórek przylegających do analizy metabolomicznej, w szczególności elektroforezy kapilarnej i spektrometrii mas.

Ekstrakcja metabolitów wodnych z hodowanych komórek adherentnych do analizy metabolomicznej za pomocą elektroforezy kapilarnej ze spektrometrią mas

Całkowita waporyzacja Mikroekstrakcja w fazie stałej (TV-SPME) całkowicie odparowuje płynną próbkę, podczas gdy anality są sorbowane na włókno SPME. Pozwala to na podział analitu tylko na parę rozpuszczalnika i powłokę z włókna SPME.

Chromatografia gazowa-spektrometria mas w połączeniu z całkowitą odparowywaniem Mikroekstrakcja do fazy stałej jako narzędzie kryminalistyczne

Platforma mikroekstrakcji gazowej w fazie stałej jest tutaj opisana do szybkiej, niezawodnej i półautomatycznej identyfikacji i kwantyfikacji substancji lotnych w dojrzałych owocach czarnej porzeczki. Technika ta może być wykorzystana do poszerzenia wiedzy na temat aromatu owoców oraz do selekcji odmian o wzmocnionym smaku do celów hodowlanych.

Profilowanie związków lotnych w owocach czarnej porzeczki przy użyciu mikroekstrakcji w fazie stałej w przestrzeni nad powierzchnią sprzężoną z chromatografią gazową i spektrometrią mas

Ten protokół opisuje ekstrakcję lotnych związków organicznych z próbki biologicznej za pomocą metody ekstrakcji sorbentem wspomaganym próżniowo, chromatografię gazową sprzężoną ze spektrometrią mas przy użyciu szyny Entech Sample Preparation Rail, oraz analizę danych. Opisano również hodowlę próbek biologicznych i sondowanie izotopów stabilnych.

Wychwytywanie aktywnie wytwarzanych mikrobiologicznych lotnych związków organicznych z próbek związanych z człowiekiem za pomocą ekstrakcji sorbentem wspomaganym próżnią

Poznaj metodę ekstrakcji gazowanej do analizy lotnych związków organicznych z próbek ciekłych przy użyciu spektrometrii mas. Technika umożliwia szybką detekcję online związków lotnych w napojach i ściekach.

Ekstrakcja gazowana lotnych związków organicznych w połączeniu z ciśnieniem atmosferycznym Jonizacja chemiczna Kwadrupolowa spektrometria mas (Wideo) | JoVE Journal

Ekstrakcja gazowana lotnych związków organicznych w połączeniu z ciśnieniem atmosferycznym Jonizacja chemiczna Kwadrupolowa spektrometria mas

Przeglądaj więcej filmów