Chromatograficzne odciski palców poprzez dopasowanie szablonu do danych zebranych za pomocą kompleksowej dwuwymiarowej chromatografii gazowej

Chromatograficzny odcisk palca poprzez dopasowanie matrycy jest istotny, ponieważ może automatycznie wyodrębnić bogate, nieukierunkowane i ukierunkowane informacje chemiczne za pomocą chromatogramów GC razy GC w wielu próbkach ze spójnym wyrównaniem krzyżowym. Głównymi zaletami tej techniki jest jej kompleksowe pokrycie analitów nieukierunkowanych i docelowych oraz konsekwentne dopasowywanie cech chromatograficznych na wielu chromatogramach i próbkach poprzez wyrównanie krzyżowe. Technika ta ma szerokie zastosowanie.

Tutaj stosujemy go do żywnościomiki, a konkretnie do scharakteryzowania informacji chemicznej zaszyfrowanej w lotnej frakcji oliwy z oliwek z pierwszego tłoczenia. Technika ta ma fundamentalne znaczenie dla badań wykorzystujących uczenie maszynowe w celu odkrywania złożonych relacji między chemią próbki a czynnikami zewnętrznymi. Na przykład w żywności, przy użyciu jakości sensorycznej i metod produkcji.

Nazwałbym to chromatografią niezbędną. Jeśli separacje są słabe, moc techniki jest ograniczona, ale jeśli chromatogramy są dobre, metoda jest dość skuteczna GC by GC wizualizuje relacje zachowania struktury na obrazach. Ludzkie oko jest dobrze przystosowane do postrzegania dwuwymiarowych wzorców, a więc zobaczenie metody demonstruje jej moc w bardzo bezpośredni sposób.

Aby utworzyć dwuwymiarową tablicę rastrową do wizualizacji i przetwarzania, uruchom oprogramowanie obrazu i wybierz plik i importuj, aby otworzyć interesujące Cię pliki danych surowych. W oknie dialogowym importu ustaw okres modulacji na 3,5 sekundy, kliknij OK i wybierz plik i zapisz obraz jako. Przejdź do żądanego folderu, wprowadź nazwę pliku i kliknij Zapisz.

Aby przesunąć fazę modulacji, wybierz fazę przetwarzania i przesunięcia, a następnie ustaw wartość przesunięcia na minus 0,8 sekundy. Aby uzyskać korekcję linii bazowej, wybierz grafikę i narysuj prostokąt, a następnie kliknij i przeciągnij, aby narysować prostokąt na obrazie, w którym nie wykryto żadnych szczytów. Wybierz narzędzia i wizualizuj dane oraz zanotuj średnią i odchylenie standardowe sygnału detektora.

Następnie zamknij narzędzie i wybierz przetwarzanie oraz poprawną linię bazową. Aby pokolorować obrazy chromatograficzne za pomocą map wartości i kolorów, wybierz opcję Widok i Koloruj. Otwórz kartę importu i eksportu i wybierz niestandardową mapę kolorów AAAA z numerem, a następnie kliknij przycisk importuj.

Następnie w kontrolkach mapowania wartości ustaw zakres wartości na wartości minimalne i maksymalne, a następnie kliknij przycisk OK. W przypadku wykrywania szczytowego anolitu 2D wybierz opcję przetwarzania i wykrywania obiektów blob. Niektóre szczyty zostaną podzielone i zaobserwowane zostaną pewne fałszywe detekcje.

Wybierz pozycję konfiguracja, ustawienia i wykrywanie obiektów blob. Ustaw wygładzanie na 0,1 dla próbek 1D i na dwa dla modulacji 2D i ustaw minimum na jeden razy 10 na szóstą. Następnie kliknij przycisk OK, wybierz przetwarzanie i wykryj obiekty blob, a następnie obserwuj ulepszenia.

Aby usunąć bezsensowne wykrywanie, najpierw wybierz pozycję przetwarzanie i interaktywne wykrywanie obiektów blob. Zanotuj ustawienia wykrywania obiektów blob i kliknij przycisk wykryj. W kreatorze filtrów zaawansowanych kliknij przycisk dodaj.

W nowym oknie ograniczenia wybierz opcję Przechowywanie 2 i kliknij przycisk OK. Następnie w suwakach ograniczenia ustaw minimalny i maksymalny czas przechowywania 2D dla filtra, aby zmniejszyć liczbę fałszywych szczytów bez utraty prawdziwych szczytów, a następnie kliknij Zastosuj i tak. Aby wyszukać widma pików i bibliotekę NIST MS będącą przedmiotem zainteresowania, wybierz konfigurację, ustawienia i bibliotekę wyszukiwania, a następnie ustaw typ widma na szczyt MS, próg intensywności na 100, typ wyszukiwania NIST na proste podobieństwo, typ kolumny wskaźników retencji NIST na standardowy biegun, a tolerancję wskaźników retencji NIST na 10.

Następnie kliknij przycisk OK i wybierz bibliotekę przetwarzania i wyszukiwania dla wszystkich obiektów blob. Aby utworzyć szablon z docelowymi szczytami w widoku obrazu, kliknij pierwszy szczyt i kliknij z kontrolą dowolne dodatkowe szczyty, aby wybrać interesujące nas szczyty. Kliknij dodaj do szablonu i wybierz plik i zapisz szablon.

Następnie określ folder i nazwę pliku, a następnie kliknij przycisk Zapisz. Aby dopasować i zastosować szablon, wybierz plik i otwórz obraz, a następnie przejdź do interesującego Cię pliku chromatogramu i otwórz go. Ustaw tryb kursora na szablon i wybierz obiekty, a następnie wybierz szablon i załaduj szablon

W oknie szablonu obciążenia kliknij przycisk przeglądaj i otwórz szablon docelowych szczytów. Następnie kliknij przycisk Załaduj i odrzuć. W widoku obrazu kliknij prawym przyciskiem myszy pik szablonu, aby sprawdzić jego właściwości obiektu, w tym kwalifikator wyrażenia logiki chemicznej lub qCLIC i odwołać się do MS. Wybierz szablon i interaktywny szablon dopasowywania i przekształcania.

W oknie szablonu dopasowania kliknij opcję Dopasuj wszystko i przejrzyj pasujące wyniki w tabeli i na obrazie. Każdy szczyt szablonu zostanie oznaczony niewypełnionym okręgiem. Jeśli zostanie wykonane dopasowanie, pojawi się link do wypełnionego okręgu dla wykrytego szczytu.

Następnie edytuj dopasowania zgodnie z potrzebami i kliknij zastosuj, aby przenieść metadane z szablonu do chromatogramu. Jeśli warunki chromatograficzne różnią się znacząco, powodując nieprawidłowe wyrównanie matrycy z nowym chromatogramem, należy załadować docelową matrycę2. BT i wybierz Szablon i Interaktywny szablon dopasowania, a następnie kliknij Edytuj transformację.

W interfejsie przekształconego szablonu zmień skale 1D i 2D, translacje i ścinania, aby lepiej wyrównać szablon z wykrytymi pikami, a następnie kliknij przycisk przekształć szablon. Po przekształceniu szablonu kliknij przycisk edytuj dopasowanie i dopasuj szczyty szablonu, jak pokazano. Aby ustalić powiązania między analitami nieukierunkowanymi i docelowymi, wybierz plik i otwórz analizę, a następnie otwórz plik zgodnie ze wskazaniami.

Otwórz kartę związków, aby przejrzeć wartości metryczne i statystyki dla określonych analitów lub analitów niedocelowych z identyfikatorami wyrównanymi na wszystkich chromatogramach. Otwórz kartę atrybutów, aby przejrzeć wartości i statystyki dla określonych wskaźników na chromatogramach i otwórz tę kartę podsumowania statystycznego, aby przejrzeć statystyki podsumowujące zarówno dla związków, jak i cech. Jeśli chromatogramy pochodzą z różnych klas, zakładka podsumowania będzie zawierała statystyki współczynnika Fishera, które zapewniają wgląd w cechy rozróżniania klas.

Na tych wykresach przedstawiono względne wzorce retencji dla szeregów i klas homologicznych. Z adnotacjami dla liniowo nasyconych węglowodorów, węglowodorów nienasyconych, liniowo nasyconych aldehydów, aldehydów jednonienasyconych, aldehydów wielonienasyconych, pierwszorzędowych alkoholi i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Wykryte piki 2D można zidentyfikować, porównując średnie widmo MS wyekstrahowane z całego piku 2D lub z największego spektrum.

Zbiór zidentyfikowanych pików 2D można wykorzystać do zbudowania szablonu docelowych pików w celu prawidłowego ustalenia wiarygodnych powiązań między tym samym związkiem we wszystkich chromatogramach próbek. W tej analizie można zaobserwować częściową niewspółosiowość między docelowym szablonem a rzeczywistym chromatogramem. Aby zminimalizować niewspółosiowość, interaktywne przekształcenia szablonu mogą zmienić położenie szczytów szablonu w celu lepszego dopasowania.

Szablon niedocelowych cech składa się z pików 2D z analitów wykrytych w chromatogramie kompozytowym, które są dopasowane przez wiarygodny szablon pików. Widma masowe pików kompozytowych, jak również ich czasy retencji, są następnie rejestrowane w szablonie obiektów. Gdy nienadzorowane rozpoznawanie wzorców za pomocą analizy głównych składowych zostanie zastosowane do docelowego rozkładu pików w 20 analizowanych próbkach, oleje sycylijskie i toskańskie grupują się oddzielnie, co sugeruje, że warunki pedo-klimatyczne i terroir wpływają na względne rozpowszechnienie substancji lotnych.

Kiedy po raz pierwszy uczysz się procedury, ważne jest, aby sprawdzać wyniki na każdym kroku. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, ludzie z GC Image są bardzo responsywni i pomocni. Obecnie wykorzystujemy tę technikę do analizy innych produktów spożywczych, takich jak na przykład orzechy laskowe, kakao i herbaty, ale także płynów biologicznych, takich jak ślina, mocz i kał do zastosowań metabolomicznych składników odżywczych.