Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

אפיון איכותי של השבר מימית מ הידרותרמיות עיבוי של אצות באמצעות גז כרומטוגרפיה 2D עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה

Published: March 6, 2016 doi: 10.3791/53634
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Chemical & Biological Process Development, Pacific Northwest National Laboratory

Abstract

גז כרומטוגרפיה דו מימדי בשילוב עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה הוא כלי רב עוצמה לזיהוי וכימות רכיבים כימיים תערובות מורכבות. הוא משמש לעתים קרובות כדי לנתח בנזין, דלק סילוני, סולר, ביו-דיזל השבר האורגני של ביו-גולמי / ביו-שמן. ברוב הניתוחים הללו, הממד של הפרדה הראשונה הוא קוטבי, ואחריו הפרדת קוטב. שהברים מהימיים של ביו-גולמי דגימות מימיות אחרות מייצור דלק ביולוגי נבחנו עם שילובי טור דומים. עם זאת, טכניקות הכנת מדגם כגון derivatization, חילוץ ממס, והפקה מוצק שלב היו נחוצות לפני הניתוח. במחקר זה, שברים מימיים המתקבלים ההתנזלות הידרותרמיות של אצות התאפיינו גז כרומטוגרפיה דו ממדים בשילוב עם ספקטרומטריית מסת הזמן של טיסה ללא טכניקות הכנת מדגם לפני באמצעות פרדת קוטב בממד הראשון ואחריועל ידי פרדה קוטבית של השני. דו ממדי מגרשים מניתוח זה הושוו לאלו שהושגו מתצורת הטור המסורתית יותר. תוצאות משלב האפיון איכותי של שברים מהימיים של ביו-גולמי אצות הם דנו בפירוט. היתרונות של שימוש פרדת קוטב ואחריו הפרדה הלא קוטבית לאפיון של חומרים אורגניים בדגימות מימיות על ידי גז כרומטוגרפיה דו ממדים בשילוב עם ספקטרומטריית מסת הזמן של טיסה מודגשות.

Introduction

צמיחה יציבה בביקוש לדלקים נוזליים, משאבי דלק מאובנים סופיים, אי ודאות של אספקת דלק מאובנים, וחשש הריכוז גדל וההולך של גזי חממה באטמוספרה גדלה מודעות עולמיות עבור משאבים מתחדשים 1. אנרגיה סולארית (כולל photovoltaics ושמש-תרמית), אנרגית רוח, אנרגית מים, אנרגיה גיאותרמית, ביומסה הן מהמקורות המתחדשים העיקריים שעלולים להחליף נגזרות מאובנים אנרגיה 2. מבין אלה, ביומסה היא משאב אנרגיה חלופית רק מבוסס פחמן לייצור דלקים לתחבורה נוזליים וכימיקלים בעלי ערך גבוה 3. ביומסה כוללת כל חומר אורגני כגון משאבי יער, שאריות חקלאיות, אצות, זרעי שמן, פסולת מוצקה עירונית, פסולת תעשייתית עתיר פחמן (למשל מ תעשיית עיסת נייר או מעיבוד מזון) 1. ביומסה מסווג לשתי קטגוריות רחבות: חומר זינה lignocellulosic והלא עֵצִי מבוסס על comמאפיינים מיקומית. ביומסה Lignocellulosic מורכבת פחמימות ליגנין, בעוד שאינה עֵצִי יש חומר זינה חלבונים, פחמימות ושומנים / שמנים 4. חומר זינה Lignocellulosic, המופקים מצמחים יבשתי, יכול רק לספק 30% של דלק נוזלי הנוכחי (בנזין, דלק סילוני, וסולר) דרישה אם מעובדות בר קיימא וקצרו 5,6. לפיכך, אי-עֵצִי מיקרואורגניזמים ימיים, כגון microalgae ופטריות, הם חומר זינה הפוטנציאל נחשב לייצור דלקים נוזליים מתחדשים כדי להשלים משאבים lignocellulosic.

יש microalgae חומר זינה פוטנציאל לספק דלקים לתחבורה נוזלי הנוכחי לדרוש 7,8. יש אצות יתרונות רבים: פריון אזורי גבוהה 8, היכולת לגדול באיכות נמוכה, מליחים, או מי ים 9, ואת היכולת לצבור טריגליצרידים או פחמימנים אנרגיה צפופה 7,8. ייזל הידרותרמיות (HTL) הוא שותף קיימא וניתן להרחבהnversion תהליך אשר מנצל מים הקשורים באופן טבעי עם חומר זינה אצות או מימיים 10,11. זהו תהליך תרם-כימי עם טמפרטורות הפעלה של לחצי 250-400 מעלות צלזיוס ותפעוליות של 10-25 מגפ"ס המייצר מוצר נוזלי, או ביו-גולמי, אשר ניתן לשדרג לתוך מניית תערובת דלק. ביו-גולמי המופק HTL של אצות יש להבחין ו להפרדה בקלות שברים אורגניים מימיים. השבר האורגני של-גולמי ביו ניתן להמיר ביעילות לתוך מניית תערובת זיקוק מוכנה באמצעות קטליטי הדר בטיפול תהליכים 11. השבר המימי של-גולמי ביו מכיל ~ 30% של הווה פחמן סך זינת האצות. למרות אלפי תרכובות זוהו בזרם מימית HTL, שברים השולט מורכב מחמצן משקל מולקולרי נמוך (כולל חומצות, כהלים, קטונים, ו אלדהידים) שהוקמה על ידי השפלה של פחמימות ושומנים, ו heterocyclics חנקן (כולל pyrroles, pyridines , pyrazines, ו imidazoles) נגזר פירוק חלבון 12. מחקרים על ניצול השבר המימי לשפר כלכלת תהליך כוללת וכן קיים הם מתמשכים. גז סינתזה ניתן לייצר את החלק היחסי המימי של ביו-גולמי אצות באמצעות גיזוז הידרותרמיות קטליטי 10,13, 14. לחלופין, חומרים אורגניים בתהליך של השבריר המימי גם ניתן להמיר קטליטית כדי תוספי דלק וכימיקלים מיוחדים. מחקר על אופטימיזציה מחקרי הקרנת גיזוז זרז הידרותרמיות קטליטי לגיור של חומרים אורגניים בתהליך של השלב הנוזלי המימית מתנהל כיום במעבדה הלאומית מערב האוקיינוס ​​השקט (PNNL). עבור עבודה זו, איכותי וכן אפיון כמותי של השבר המימי של ביו-גולמי אצות נדרש. מאז השבר המימי של ביו-גולמי אצות נחשב זרם פסולת, יש מעט מאוד מחקרים שנתחו את השבר המימי של האצות ביו גולמי 13,15. יתר על כן, לאחרונהמחקרים הגיעו למסקנה כי הפיכת מים אצים HTL זה לתוך-מוצרי ביו בעלי ערך גבוה תשפר את קיימת כמו גם כלכלה של HTL ביו מבוסס-זיקוק 11. לכן, מחקר זה מתמקד בפיתוח שיטה לאפיון איכותי של השבר המימי של ביו-גולמי המתקבל HTL של אצות על ידי גז כרומטוגרפיה דו ממדים בשילוב עם ספקטרומטריית מסת הזמן של טיסה (GC × GC-TOF-MS).

GC × GC-TOF-MS הוא שיטת אנליטית chromatographic המבטיחה ביותר כדי להגדיל את הרזולוציה (או פרדה של תרכובות כימיות במדגם), קיבולת שיא (מספר כלומר של פסגות נפתרו), יחס אות לרעש (לזיהוי של תרכובות כימיות בסבירות גבוהה), ועל מנת למנוע שיתוף elution של תרכובות כימיות 16. על מנת למקסם את החלטה, קיבולת שיא, ואת אות יחס רעש, שתי עמודות GC עם שלבים נייחים שונים מחוברות בסדרה באמצעות ג קיבועonnector או מיקרו-איחוד 17 (ראה איור 1 שהינה דיאגרמה מלבנית של GC × מערכת GC-TOF-MS השתמשו במחקר זה). אפנן ממוקם בין המחבר-fit העיתונות ועמודות משניות מלכודת, ולמקד, מחדש להזריק הקולחים מהעמודה העיקרית לתוך הטור מהשני 18. אפנון מתרחש על העמודה המשנית במחקר הנוכחי כפי שמוצג באיור 1. העמודה המשנית אז מחוברת TOF-MS באמצעות הרכבת קו העברה.

GC × GC-TOF-MS שמש בעבר עבור האיכותיים וכן ניתוח כמותי של דגימות אורגניות כגון נפט גולמי 16,19, בנזין, סילון-דלק, דיזל, ביו-דיזל, וחלקיק האורגני של ביו-דלק 20 22 המופקים-כימיים תרמו וכן המרה התרמו-קטליטי מעבדת 23,24. לאפיון של דגימות האורגניות אלה ב- GC × מכשירי GC-TOF-MS, טור קוטבי ארוך wכפי שמוצג כמו הטור הראשי, בעוד טור קוטבי קצר שמש בעמודה המשנית. תצורת הטור השמרנית הזו פותרת תרכובות כימיות על בסיס הבדלים בתנודתיות על הממד הראשון, ואחריו קוטביות בממד השני 18. דגימות מימיות או מים מתהליכים ביולוגיים, עיבוד מזון, ופסולת סביבתית התאפיינו גם באמצעות העיקרית דומות / והגדרות עמודות משתי לאחר המדגם עבר הכנה שלבי 17,25-30. טכניקות להכנת דגימות כגון derivatization, מיצוי מוצק שלב, והפקת ממיס אורגני כולם נוצלו לפני GC × ניתוח GC-TOF-MS 17,27-29,31,32. טכניקות אלה נועדו להקטין את הקוטביות של תרכובות במדגם לניתוח משתמשת בתצורת טור קונבנציונלית 33. אסטרטגיה חלופית הועסקה במחקר זה מבוסס על הטבע של המדגם (כאן תרכובות אורגניות קוטב במים)ניצול תצורת העמודה משנית / העיקרית ההפוכה GC × ניתוח GC-TOF-MS. מאז השבר המימי של ביו-גולמי ההופק HTL יש תרכובות קוטב 13, שילוב עמודה של עמודת קוטב ראשונית טור קוטבי משני שמש GC × GC-TOF-MS בלי שום הכנת מדגם במעלה זרם. שילוב עמודה ראשי / משני זה פותר תרכובות כימיות על בסיס הבדלים בקוטביות על הממד הראשון, ואחריו התנודתיות בממד השני. שיטות אנליטיות מוגבלות קיימות בספרות לאפיון של דגימות מימיות באמצעות כרומטוגרפיה גז דו-ממדי ללא עיבוד המדגם לפני 15.

מטרת המחקר הנוכחי הייתה לקבוע את התרכובות הכימיות הנוכחיות בשבריר המימי של-גולמי ביו אצות. כדי להשיג מטרה זו, GC × שיטת רכישת נתוני GC-TOF-MS פותח עם שילוב טור של טור קוטבי (חסודהאר"י) × קוטבי (משני). Klenn et al. (2015) הציעו כי הגדלת אורך הטור הראשי (במיוחד 60 מ 'עמודות GC) והורדתי טמפרטורת קיזוז בעמודה המשנית ביחס לעמודת בחירות המוקדמת הוא למקסם את יכולת שיא והרזולוציה 16-18. לכן, 60 מ 'טור עיקרי ו -5 ° C לקזז טמפרטורה של העמודה המשנית ביחס לעמודה העיקרי שמשו במחקר זה. תקופת האפנון האופטימלית נקבעת בעקבות פרוטוקול המתוארים במחקר זה (ראה סעיף 4). שיעור הרמפה האופטימלי של טמפרטורת עמודת GC נקבע על ידי שיטת ניסוי וטעייה, והוא דומה הערך המומלץ בספרות 16-18. כדי לדון את היתרונות של שילוב הטור הזה עבור דגימות מימיות, נתחנו HTL דגימות אצות מים עם שילוב הטור הקונבנציונלי של הלא קוטבי × קוטב. פרמטרי הפעלה הציעו בספרות הועסקו לניתוח מהימישבריר של ביו-גולמי אצות עם שילוב טור קוטבי קוטבי × 18.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

לדוגמא הכנה 1.

  1. ליצור זרם מוצר מימי / אורגני מעורב באמצעות HTL זרימה הרציף של אצות על פי תכנון כור ההליך הניסיון למצוא בספרות 10,11.
  2. השתמש מפריד הכביד כדי להפריד את זרם המוצר לתוך שלב מימי ופאזה אורגנית.
  3. מסנן 10 מ"ל של שלב מימית HTL באמצעות מסנן מזרק 0.45 מיקרומטר ולאחסן במקרר שמרו על 4 מעלות צלזיוס למשך GC × ניתוח GC-TOF-MS.

2. רכיבי Instrument

  1. השתמש כרומטוגרפיה גזית (GC) המצויד בשלב כפול מרובע-סילון קירור מבוססי אפנן והשעה של הטיסה (TOF) ספקטרומטר מסה (MS) עבור ניסויים אלו.
  2. הגדר את סמפלר האוטומטי להזריק 1 μl של כל דגימה או תקן לתוך GC. השתמש עיצוב בלוק אקראי של מדגם וזריקות סטנדרטיות עבור הרצף האוטומטי סמפלר כמתואר בספרות 13. randomiעיצוב בלוק zed הוא נפוץ מחקרים כמותיים כדי לשלוט על פעולת המכשיר. המעבדה שלנו מנצלת את העיצוב אפילו שגרתי במחקרים השוואתיים כדי לוודא פעילות מכשיר.
  3. חבר את הטור הראשי והמשני באמצעות מחבר חזק בעיתונות לפני אפנן. ודא ששני הקצוות של שני עמודים ראשיים ומשניים נחתכים ישר ללא קצוות חדים לפני חיבור למחבר העיתונות חזק.
  4. מניח טבעת חזוק על עמודת GC ולאחר מכן חבר בעמודה ראשית אל מזרק GC כך 5 מ"מ של טור הוא בתוך המזרק.
  5. ודא כי אוניית זכוכית, אוניית טפלון O-Ring ואת המחיצה עבור מזרק GC הוא חדשים ללא זיהום.
  6. השתמש 1/16 x ferrules 0.5 מ"מ מזהה העברת קו כדי לחבר את קו העמודה והעברת משנית. מניח חלק מ 0.2 של הטור המשני בקו ההעברה.
  7. ודא כי חלק 0.1 מ 'של העמודה המשנית אפנן.
  8. השתמש הליום טוהר ultrahighגז גז מוביל עבור GC בקצב זרימה של -1 1.5 מיליליטר דקות.
  9. ודא שיש חנקן נוזלי מספיק דיואר אשר משמש קירור אפנן. רמת החנקן הנוזל דיואר ניתן לחזות באמצעות מד לחץ מחובר לשקע שלה. קריאת 69 kPa של מד הלחץ עולה כי דיואר מלא, בעוד 0 kPa עולה, כי היא ריקה.

3. פרוטוקולים לפני ניתוח דוגמאות

  1. ודא שאין נזילות מרכזיות המכשיר. אם קריאת מד ואקום של TOF-MS גבוה מ 2.7 × 10 -5 אבא עבור 1.5 מיליליטר דקות -1 GC קצב זרימת טור, זה מצביע על דליפה מרכזית במערכת.
  2. הגדרת בקרת איכות (QC) שיטה ולהפעיל המובנית פרוטוקול 'התאמות מערכת הרכישה "על מנת להשיג תגובה האות המרבי באמצעות פרוטוקול של היצרן.
  3. הפעל המובנית הפרוטוקולים "אופטימיזציה מכשיר 'של שיטת QC, בסדרה - filamמוקד אף אוזן גרון, מוקד יון אופטי ובדיקות כיול המוניות באמצעות הפרוטוקול של היצרן. ודא כי בדיקת כיול המסה עוברת. שיטת QC הדבר מבטיחה כי כל פרמטרי החומרה של המכשיר הם ברמה אופטימלית.
  4. בצע "בדיקת דליפה" באמצעות הפרוטוקול של היצרן. לנתח באופן אוטומטי מייצר דוח בדיקת דליפה. ודא כי הריכוז היחסי של 28 (N 2), 32 (O 2) ו -18 (לחות) יונים חייבים להיות מתחת פחות מ -10%, 3% ו -5% של ספקטרה מונית תקן הפנימית של 69 יון, בהתאמה.
  5. כוון את TOF-MS באמצעות פרוטוקול של היצרן.
  6. שיטת בקרת איכות הפעל וכן TOF-MS מנגינה הפרוטוקול לפני ואחרי בדיקת דליפה וגם תוך ניתוח דגימות ותקנים.

4. פרוטוקול לקביעת תקופת אפנון אופטימום של אפנן

  1. באופן שרירותי בחר תקופת אפנון ארוך (למשל 10 שניות או 13 שניות). להזריק מדגם כמתואר 2.2.
    2. איור 2 בבירור להבהיר את הזיהוי של זמן השמירה בממד השני של העלילה מתאר.
  2. להגדיל את תקופת אפנון בשימוש בשלב 4.1 ולבצע את הניתוח שוב אם "לעטוף" הוא ציין 18. עוטפים סביב תופעות מתרחשות אם הפסגות בממד השני elutes מתחת לקו הבסיס של הממד הראשון. דוגמא עלילה תאר עבור 'מעטפת' מוצגת מידע משלים איור 3.
  3. חזור על שלבים 4.2 ו -4.3 עד ערך אופטימלי נקבע.

5. פרמטרים הניסיונות של הגדרת Instrument

  1. התקן טור נימים קוטבית (60 MX 0.25 מ"מ x 0.5 מיקרומטר עובי סרט) כטור העיקרי וכן הלא קוטבי (2.3 MX 0.25 מ"מ x 0.5 מיקרומטר עובי סרט) קפילהטור ר"י כמו הטור המשני. אופה שני עמודות חדשות הראשיות ומשניות של לפחות 2 שעות כדי להסיר כמויות זעירות של לחות, אוויר ומזהמים הקשורים עמודות GC חדשות.
  2. שימוש בגז הליום טוהר ultrahigh כגז מוביל GC בקצב זרימה של -1 1.5 מיליליטר דקות.
  3. הגדר את מזרק GC לטמפרטורה של 260 מעלות צלזיוס ביחס פיצול של 1: 250.
  4. להעסיק את תכנית הטמפרטורה הבאה עבור העמודה העיקרית: טמפרטורה קבועה של 40 מעלות צלזיוס במשך 0.2 דקות ולאחריה רמפת טמפרטורה ל 260 מעלות צלזיוס ב 5 מעלות צלזיוס דקות -1, ואחריו על טמפרטורה קבועה של 260 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות.
  5. שמירה על C ° אפנן טמפרטורת 5 גבוה יותר מזה של טור מהשני וטמפרטורת העמודה המשנית ב 5 מעלות צלזיוס גבוה יותר מזה של הטור העיקרי.
  6. השתמש תקופת אפנון אופטימלית של 4 שניות ל -0.8 שניות של דופק חם ו -1.2 שניות של דופק קר. ערך זה נקבע על בסיס הפרוטוקול המתואר כתיון 4.
  7. טמפרטורת קו העברת גדר עד 270 מעלות צלזיוס.
  8. לכוון את זמן ההשהיה הרכישה או עיכוב ממס 0 שניות.
  9. הגדר את טווח נמוך וגבוה של m / z כמו 35 ו -800, בהתאמה.
  10. הגדר את קצב רכישת גלאי MS ב 400 ספקטרה / sec.
  11. שמירה על מתח גלאי MS ב 150 V גבוה מהשווי המותאם.
  12. לשמור על טמפרטורת מקור יון MS ב 225 מעלות צלזיוס.

6. ניתוח נתונים

  1. לבצע עיבוד נתונים באמצעות התוכנה שסופקה על ידי יצרן המכשיר.
  2. בחר את המשימות הבאות בשיטת ניתוח נתונים - בסיס Compute, למצוא פסגות מעל חיפוש הבסיס, הספרייה ולחשב הם / גובה.
  3. עקוב אחר הבסיס באמצעות קובץ הנתונים. זן לקזז בסיס כמו 0.5.
    זן רוחב שיא צפוי של 15 שניות בממד הראשון 0.15 שניות בממד השני.
  4. אות לרעש נקבע יחס כמו 5,000 וערכי דמיון של> 850 עבור מזוההfication של תרכובות.
  5. בחר ספרייה ספקטרלי המונית זמינה מסחרי לזהות תרכובות כימיות נוכח דגימות ולהגדיר את מצב חיפוש הספרייה להעביר.
  6. לעבד את קבצי נתונים באמצעות שיטת ניתוח נתונים זה באמצעות הפרוטוקול של היצרן. זה דורש לפחות 1 hr לעבד קובץ נתונים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הכרומתוגרמה יון כוללת (TIC) שהתקבלה עבור החלק מהימי של האצות ביו גולמי נתח עם שילוב טור של × הקוטב הלא קוטבי מוצג באיור 4. פעמי שימור גורם דמיון או תואם לערכים של תרכובות שזוהו על ידי חיפוש נגד אזרח המכון לתקנים וטכנולוגיה (NIST) הספרייה נספר בטבלה 1. oxygenates (כגון cyclopenatanone, תרכובות furanic ו dianhydromannitol) וחומצות אורגניות (כולל חומצה אצטית, חומצה propanoic וחומצה butanoic) נצפו מים אצות HTL 34. כימיקלים אלה יכולים להיווצר מן ההשפלה של השבר פחמימות אצות במהלך HTL 13. בנוסף מחמצנים, בשלב המימי יש תרכובות המכילים חנקן (N-תרכובות) כגון פירידין, pyrazine, acetamides, succinimide ו-נגזר אלקיל שלהם. יש להניח, תרכובות אלה הם תוצרי פירוק של proteins ב 4,35 ביומסה של אצות.

הפסגות בעצמה גבוהה מזוהות העלילה מתארת ​​לשבריר המימי של-גולמי ביו אצות אוששו על ידי ניתוח סטנדרטים. התקנים המכילים חומצות אורגניות-תרכובות N הוכנו ונותחו ב- GC × GC-TOF-MS. הכרומתוגרמה יון סכה של תקנים הסטנדרטיים N-מתחמים חומצות אורגניות מוצגת באיור 5. זמן שמירה וערכי דמיון של הסטנדרטים הם נספרו בטבלה 2 ומקבילי התרכובות הכימיות המזוהות במי אצות HTL. bleed הטור נצפה בשני סטנדרטי דגימות בטמפרטורות גבוהות (> 250 ° C). Bleed עמודה זו דווח בעבר בספרות עבור עמודות GC קוטביות 18. פחמן דו-חמצני (CO 2) נצפתה במים אצות HTL ואילו זה היה לא לראות את הסטנדרטים (ראה איורים 4 ו -5). אינדי זהקייטס כי חלק מימית של ביו-גולמי אצות נמס CO 2, אשר עשוי להיות מיוצר במהלך HTL של חומר זינה אצות 11.

השבר המימי של-גולמי ביו אץ גם נותח עם שילוב הטור הקונבנציונלי של × קוטבי קוטב אשר היה בשימוש נרחב בספרות 17. הכרומתוגרמה היון הכוללת של מי אצות HTL מתוך GC × ניתוח GC-TOF-MS עם פרדה קוטבית עיקרית ואחריו הפרדה משני קוטבית מוצגת באיור 6. כפי שניתן לראות בתרשים 6, חומצות אורגניות N-תרכובות נוכחיים בשבריר המימי של elute ביו הגולמי אצות עם יותר מ שיא אחד. חומצה אצטית וחומצות אורגניות אחרות elute לכל אורכו של הניתוח, במיוחד בממד הראשון. פעמי שימור דמיון / ערכי ביטחון של התרכובות שזוהו על ידי חיפוש נגד ספריית NIST הם נספרו ב טבלה 3) נמוך מזה של × הקוטב הלא הקוטבי (50, ראה טבלה 1) תוך שימוש באותה שיטה לניתוח נתונים. ניתן להסיק כי יכולת שיא, צורות שיא, ורזולוציה של מי אצות HTL היו עניות לניתוח שבו הלא הקוטבי היא עיקרי ואת הקוטב הוא ההפרדה המשנית. לכן, תצורת הטור הזה של × הקוטבי הקוטב אינה מתאימה איכותי וכן אפיון כמותי של-גולמי ביו אצות מימיות ללא הכנת מדגם מוקדמת.

תקופת אפנון ארוך (ראה הציר המשני של איור 6) הייתה צורך לאפיין את השבר המימי של-גולמי ביו אצות עבור × הקוטבי תצורת קוטב. כמו בעבר שמוצג באיור 4, זמן אפנון קצר של 4 שניות היה מספיק עבור characterization מי אצות HTL באמצעות שילוב טור של × הקוטב הלא קוטבי. מאז זמן קצר אפנון מומלץ GC × ניתוח GC 16-18 כדי לשמר את ההפרדה שהושגה הממד הראשון, זהו יתרון נוסף של שימוש × קוטב הלא קוטבי לאפיון של מי אצות HTL.

GC × GC-TOF-MS ניתוח-גולמי ביו אצות מימיות עם תצורת טור קוטבי × קוטבי מייצר צורת שיא סימטרית, משפר את יכולת שיא ורזולוציה גבוהה בהשוואת תצורת טור קונבנציונלית של הלא קוטבי × קוטב. לפיכך, GC × ניתוח GC-TOF-MS המתואר באמצעות × קוטב הלא קוטבי יכול להיות מועסק על כימות של תרכובות כימיות נוכחיות בשבריר מימי של-גולמי ביו אצות ללא כל טכניקות הכנת מדגם.

איור 1 איור 1: תרשים זרימה חלקה של GC × GC-TOF-MS השתמש במחקר זה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2: קונטור עלילה של שבריר מימי אצות HTL שהושג באמצעות שילוב טור של קוטב × קוטבי לקביעת זמן אפנון אופטימלי 10 שניות נבחרו באקראי.. אין פסגות נצפו> 4 שניות בממד השני. לכן, 4 שניות זוהו זמן אפנון אופטימלי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
Figure 3:. עלילה קונטור של שבריר מימי אצות HTL שמראה 'לעטוף' תופעות לעטוף תופעות מתרחשת אם הפסגות בממד השני elutes מתחת לקו הבסיס של הממד הראשון. 3.5 מ 'אורך עמודה משנית שמש להשיג עלילה מתארת ​​זה. עלילה זו נאספה להסביר לעטוף ברור סביב תופעות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4: קונטור עלילה של שבריר מימי אצות HTL שהושג באמצעות שילוב טור קוטבי × הקוטב כימיים ותרכובות זוהו באמצעות ספריית NIST 2008.. היחידות של ציר ראשוני ומשני הן שניות. הערכים הדמיון של תרכובות כימיות החשים הזדהות נספר בטבלה 1. 1 → 1-הידרוקסי-2-propanone; 2 → 2-cyclopenten-1-אחד, 2-מתיל; 3 → N, acetamide -dimethyl N; 4 → 2-cyclopente-1-אחד, 3-מתיל; 5 → 2-cyclopenten-1-אחד, 2,3-דימתיל; 6 → חומצה 3-pentenoic, 4-מתיל; 7 → 2-pyrrolidinone, 1-מתיל; 8 → propanamide; 9 → 1H-Imidazole, 1-מתיל-4-נתר; 10 → -propyl succinimide N; 11 → גליצרין; 12 → 3-pyridinol; 13 → 2,5-pyrrolidinedione; 14 → acetamide, N - (2-phenylethyl); 15 → N - (2-hydroxyethyl) succinimide. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5: (א) קונטור העלילה לסטנדרטים המכילים חומצה אצטית, חומצה propanoic, butanoic חומצה, ו -2-butanone באמצעות טור שילוב של × הקוטב הלא קוטבי. (ב) העלילה קונטור של אצטון המכילה סטנדרטי, אתנול, פירידין, pyrazine acetamide, N -methylsuccinimide, succinimide, ו- N - (2-hydroxyethyl) succinimide באמצעות שילוב טור של × הקוטב הלא קוטבי. ערכי הדמיון של תקנים נספרו בטבלה 2. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6:. קונטור עלילה של שבריר מימי אצות HTL שהושג באמצעות שילוב טור קוטבי × קוטב נתון זה מראה ברזולוציה נמוכה של חומרים אורגניים אור, חומצות אורגניות N-תרכובות. ערכי הדמיון של תרכובות כימיות החשי הזדהות נספרו בטבלה 3.34fig6large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

</ Tr>

טבלה 1: ערכי דמיון ושימור זמן של תרכובות כימיות הנמצאות במי אצות HTL באמצעות שילוב טור קוטבי קוטב × תרכובות זוהו באמצעות ספריית NIST 2008.. סולם ערכי דמיון הוא 0-999. ערכי דמיון גבוהים מתאימים התאמה טובה יותר של הספקטרום המתקבל עבור מדגם זה לזה במתחם באתר NIST. RT מייצג זמן שמירה של תרכובות כימיות (ראשוני, שניוני).

שֵׁם RT (sec) דִמיוֹן
דו תחמוצת הפחמן 215, 1.64 999
אֲצֵטוֹן 347, 1.89 967
2-Butanone 435, 2.12 965
אתנול 467, 1.75 949
2-Pentanone 539, 2.36 942 3-Pentanone 539, 2.41 940
פירידין 887, 2.11 967
Cyclopentanone 903, 2.25 962
Pyrazine 939, 1.99 945
פירידין, 2-methyl- 943, 2.28 950
Pyrazine, methyl- 1035, 2.16 964
פירידין, 3-methyl- 1087, 2.25 947
2-Propanone, 1-הידרוקסי 1107, 1.71 950 </ Td>
Pyrazine, 2,5-dimethyl- 1131, 2.35 950
Pyrazine, 2,6-dimethyl- 1139, 2.33 953
Pyrazine, ethyl- 1151, 2.34 954
Pyrazine, 2,3-dimethyl- 1171, 2.32 963
2-Cyclopenten-1-אחד, 2-methyl- 1223, 2.19 960
Pyrazine, 2-אתיל-6-methyl- 1235, 2.54 926
Pyrazine, trimethyl- 1263, 2.49 944
N, N -dimethyl- 1275, 1.97 957
חומצה אצטית 1339, 1.53 963
פירול 1443, 1.65 970
חומצת Propanoic 1475, 1.55 953
2-Cyclopenten-1-אחד, 3-methyl- 1475, 2.04 956
2-Cyclopenten-1-אחד, 2,3-dimethyl- 1503, 2.22 884
Propanoic חומצה, 2-methyl- 1515, 1.58 929
3-Pentenoic חומצה, 4-methyl- 1583, 1.95 897
Acetamide, N -ethyl- 1603, 1.71 950
חומצת butanoic 1607, 1.58 941
Acetamide, N -methyl- 1615, 1.63 963
Propanamide, N -methyl- 1663, 1.70 956
Butanoic חומצה, 3-methyl- 1667, 1.60 928
2-Pyrrolidinone, 1-methyl- 1703, 1.96 936
3,4-Dimethyldihydrofuran-2,5-Dione 1759, 2.05 719
Acetamide 1783, 1.53 976
1,2-Cyclopentanedione 1819 1.67 888
Propanamide 1847 1.57 870
1H-Imidazole, 1-מתיל-4-נתר 1883 1.88 671
2,5-Pyrrolidinedione, 1-ethyl- 1975 1.85 936
Piperidine-2,5-Dione 1975 1.98 798
2,5-Pyrrolidinedione, 1-methyl- 2011 1.76 960
2075, 1.92 861
2-Pyrrolidinone 2175, 1.65 976
2-Piperidinone 2295, 1.73 959
Dianhydromannitol 2419, 1.70 944
גליצרין 2463, 1.47 888
3-Pyridinol 2586, 1.50 921
2,5-Pyrrolidinedione 2646, 1.50 923
N - [2-Hydroxyethyl] succinimide 2902, 1.69 941
שֵׁם RT (sec) דִמיוֹן
אֲצֵטוֹן 347, 1.89 952
2-Butanone 435, 2.12 934
אתנול 467, 1.76 952
פירידין 887, 2.10 947
Pyrazine 939, 1.99 928
חומצה אצטית 1339, 1.53 981
חומצת Propanoic 1471, 1.56 948
חומצת butanoic 1603, 1.59 935
Acetamide 1783, 1.54 961
2011 1.76 957
2,5-Pyrrolidinedione 2642, 1.52 940
N - [2-Hydroxyethyl] succinimide 2902, 1.71 935

טבלה 2: שייר זמן דמיון ערך סטנדרטים נותח באמצעות × קוטב הלא קוטבי. תרכובות זוהו באמצעות ספריית NIST 2008. סולם ערכי דמיון הוא 0-999. ערכי דמיון גבוהים מתאימים התאמה טובה יותר של הספקטרום המתקבל עבור התקן לזה למתחם באתר NIST. RT מייצג זמן שמירה של תרכובות כימיות (ראשוני, שניוני).

<גובה TR = "21">
שֵׁם RT (ים) דִמיוֹן
חומצת Carbamic, מלח monoammonium 234, .521 999
חומצת Carbamic, מלח monoammonium 234, .653 981
Trimethylamine 243, .540 922
אֲצֵטוֹן 243, .648 927
דימתיל אתר 243, 0.720 932
dimethylamine 252, .578 925
2-Butanone 261, .684 933
חומצה אצטית 261, 3.139 963
מתאנתיול 306, 0.550 924
Pyrazine 333, 1.157 949
פירידין 342, 1.063 950
Cyclopentanone 378, 1.032 944
Pyrazine, methyl- 405, 1.217 954
Acetamide, N -methyl- 414, 4.850 887
2-Cyclopenten-1-אחד, 2-methyl- 504, 1.409 951
Pyrazine, 2,5-dimethyl- 513, 1.207 919
Pyrazine, 2,3-dimethyl- 522, 1.265 905
2,5-Pyrrolidinedione, 1-methyl- 801, 4.178 955
Quinuclidine-3-ol 828, 2.750 680
2,5-Pyrrolidinedione, 1-ethyl- 873, 3.058 889
2-Piperidinone 954, 5.474 954
caprolactam 963, 2.458 746
N - [2-Hydroxyethyl] succinimide 1089, 2.429 857
N - [2-Hydroxyethyl] succinimide 1260, 2.278 814
1-Phenethyl-pyrrolidin-2,4-Dione 1791, 3.742 788
5,10-Diethoxy-2,3,7,8-tetrahydro-1H,-dipyrrolo 6H [1,2-A; 1 ', 2'-ד] pyrazine 2016, 4.608 787

טבלה 3: ערכי דמיון ושימור זמן של תרכובות כימיות המזוהות במי אצות HTL באמצעות שילוב טור קוטבי5; תרכובות קוטב. זוהו באמצעות הספרייה NIST 2008. סולם ערכי דמיון הוא 0-999. ערכי דמיון גבוהים מתאימים התאמה טובה יותר של הספקטרום המתקבל למדגם כי עבור המתחם באתר NIST. RT מייצג זמן שמירה של תרכובות כימיות (ראשוני, שניוני).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

תוצאות בבירור להמחיש את היכולת של שילוב הטור של קוטב × קוטבי לפתור תרכובות קוטב נדיפים אור נוכח השבר המימי של ביו-גולמי אצות ללא טכניקות הכנת מדגם לפני. עוקב שיא דרסטי נצפה חומצות אורגניות N-תרכובות תוך שימוש בשילוב הטור הקוטבי הקוטבי ×. עוקב שיא זה לא נצפה על החומרים אורגניים אור המשחררים מוקדם. התנהגות זו כבר לשחזור בעת בדיקת המכשיר היא ללא דליפות (בואקום TOF-MS היה מתחת 2.7 × 10 -5 אבא עבור קצב זרימת גז מוביל GC של 1.5 מיליליטר min -1). זה יהיה צפוי כי אם קיים בעיה עם נפח מת במחבר החזק העיתונות או אם קצב זרימת הסילון הקר יהיה מופרז שההתנהגות תהיה ציינה ברחבי הכרומתוגרמה. עם זאת, גם תרכובות מאוחר משחררים (לא מזוהות על הדמות) לא זנב. לכן, אנו מגיעים למסקנה כי זו היא תוצאה של aqueהזרקת מדגם מפוקפק / שילוב תצורת עמודה.

יחס הפיצול הוא היקף מדגם הזנה בעמודה לעומת הסכום הפסיד את זרימת הפיצול. ככל שהיחס הפיצול קטן כמות המדגם הציגה על הטור. בדרך כלל זה מייצר פסגות יעילות יותר אשר תשפרנה יכולת שיא. קביעת יחס הפיצול הנכון עבור דגימות יכולה למנוע בעיות עומס יתר עמודה (יחס פיצול נמוך מדי) או בעיות עם זיהוי תרכובת (יחס פיצול גבוה מדי). לכן, ביחס פיצול של 1: 250 שמש GC × שיטות איסוף נתוני GC-TOF-MS הוא שילובי העמודה כדי למנוע טעינת עמודה וגם כדי לשפר את יכולת שיא.

ערכי דמיון עבור תרכובות כימיות זיהו הם בטווח של 850-999. זה מצביע על כך תרכובות כימיות מזוהות עם יותר מ -85% אמון. זו הושגה באמצעות רכישה בשיעור MS של 400 ספקטרה / שני ב- GC × GC211; שיטות איסוף נתונים TOF-MS. של 400 ספקטרה / רכישה בשיעור שני משפר את יחס אות לרעש של פסגות אשר מגדילה את ערכי הדמיון של תרכובות כימיות זיהו 17. ערכי דמיון גבוהים שמאפשרים לנו לזהות תרכובות כימיות עם ביטחון גבוה. עם זאת, תוצאות רכישה בשיעור גבוהות MS זה בתוך זמן ניתוח נתונים רב. לכן, מומלץ להשתמש רכישה בשיעור 200 ספקטרה / sec MS כימות של דגימות אלה אשר מקטינים את זמן ניתוח נתונים.

הקל GC × שיטת רכישת נתוני GC-TOF-MS שפותח לאפיון-גולמי ביו אצות מימיות עם × קוטב הלא קוטבי יכול להשתפר עוד יותר על ידי הגדלת האורך של העמודה המשנית. על ידי הגדלת האורך של הטור המשני, ברזולוציה ניתן לשפר בממד השני אשר מאפשר הפרדה של איזומרים נוכחי במדגם 16,17. קיבולת שיא יכול להיות גם שיפור נוסף עם הגידולאורך הטור המשני. מים אצים HTL המאופיינים בעבודה זו הם לדלל 11 (מכיל 3 כ% wt כוללים של פחמן), ולכן אינו מחייב עמודה משנית יותר. עם זאת, ההמלצה הזאת תועיל במהלך האפיון של דגימות מימיות מורכבות ומרוכזות.

מכיוון שהטמפרטורה לתכנות המרבי של הטור הקוטב הוא 260 ° C, שיטה זו לא יכול elute תרכובות כימיות גבוהה טמפ'רתיחה כגון חומצות שומן ארוכות שרשרת, מונו-גליצרידים, די-גליצרידים, טריגליצרידים oligomers של חומצות אמינו וכן סוכרים 16. דגימות המכילות תרכובות אלו, כאשר נתחו, עלולים לזהם את מזרק GC ועמודות. זיהום של מזרק GC ועמודות מוביל לשיא עקב, שינוי זמן השמירה של תרכובות כימיות, ורעש גבוה או יחס אות לרעש נמוך של גלאי MS אשר אינם רצויים עבור האיכותיים וכן אפיון כמוני. לפיכך, כאשר utilizing שילוב הטור הזה לניתוח דגימות מימיות המכילות אנליסטי תרכובות כימיות הגבוהה טמפ'רתיחה צריכה בשיטות בקרה איכות מתאימות.

התרכובות הכימיות המזוהות בשבריר המימי של-גולמי ביו אצות יש מגוון רחב של יישומים. פירידין, pyrazine ונגזרים אלקיל שלהם הם כימיקלים ביניים לייצור חומרים להגנת הצומח, תרופות 36,37, נמצאים בשימוש נרחב כמו ממיסים קטליזה הומוגנית 38,39. באופן דומה, נגזרות של succinimide יש גם מגוון רחב של יישומים, כוללים ביניים פולימר, דטרגנטים 40, תרופות קליניות 41,42, תוספי דלק תוספי שמן סיכה 40. החומצות האורגניות הנמצאות במי אצות HTL יכולות לשמש כחומר גלם בתהליכי קטליטי לייצר קטונים או אסטרים להפרדה קלה מן השלב מהימי 43.

קל GC × שיטת GC-TOF-MS שפותחו עבור השילוב דואר טור של קוטב × הקוטבי במאמר זה יכול גם להיות מועסק על מנת לנתח דגימת מים בתהליך ביולוגי, עיבוד מזון, ופסולת סביבתית. חוקרים השתמשו שילוב הטור הזה לאפיון של דגימות אורגניות 44-47. הוא דיווח כי שילוב הטור הזה הוא טוב ביותר עבור הפרדה יעילה של מעמדות שונות של פחמימנים - אליפטיות, ארומטיים, בנזן אלקיל ארומטיים binuclear 44-46. לכן, ניצול הפרדת קוטב עבור הממד הראשון של הפרדה הלא קוטבית עבור ממד ההפרדה השני יהיו והגדרות עמודות מתאימות לאפיון של השנייה המימית כמו גם חלק אורגני של ביו-גולמי המופק התנזלות הידרותרמיות של ביומסה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

כתב יד זה חובר על ידי באטל ממוריאל מכון תחת חוזה מס 'DE-AC05-76RL01830 עם משרד האנרגיה של ארה"ב. ממשלת ארה"ב שומרת המו"ל, על ידי קבלת המאמר לפרסום, מודה כי ממשלת ארה"ב שומרת רישיון לא בלעדי, ונפרע, בלתי הפיך לפרסם או לשכפל את הטופס שפורסם של כתב היד הזה, או לאפשר לאחרים לעשות כך, למטרות ממשלת ארה"ב.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
GC × GC–TOF/MS Leco PEG4D11DLN15 Commercial Pegasus 4D
ChromaTOF version 4.50  Leco Data analysis software
Rxi-5MS GC column Restek 13420 2.3 m column was used from this column.
Stabilwax GC column Restek 10626
HP-5 GC column Agilent 19091J-416
Stabilwax GC column Restek 15121
Presstight Connector Restek 20430
GC injector liner Restek 23305.5
GC Injector ferrules Agilent 5181-3323
Non-stick liner O-rings Agilent 5188-5365
Transfer line ferrules Restek 20212
Ethanol Sigma-Aldrich 459844 Chromatography grade
Acetone Sigma-Aldrich 414689 Chromatography grade
Acetic acid Sigma-Aldrich 320099 Chromatography grade
2-butanone Sigma-Aldrich 360473 Chromatography grade
Propanoic acid Sigma-Aldrich 402907 Chromatography grade
Butanoic acid Sigma-Aldrich 19215 Chromatography grade
Pyridine Sigma-Aldrich 270970 Chromatography grade
Pyrazine Sigma-Aldrich 65693 Chromatography grade
Acetamide Sigma-Aldrich 695122 Chromatography grade
2,5-pyrrolididione Sigma-Aldrich S9381 Chromatography grade
N-methylsuccinimide Sigma-Aldrich 325384 Chromatography grade
N-(2-hydroxyethyl)succinimide Sigma-Aldrich 444073 Chromatography grade

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Huber, G. W., Iborra, S., Corma, A. Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering. Chem. Rev. 106, 4044-4098 (2006).
  2. Mata, T. M., Martins, A. A., Caetano, N. S. Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renew. Sustain. Energy Rev. 14, 217-232 (2010).
  3. Vispute, T. P., Zhang, H., Sanna, A., Xiao, R., Huber, G. W. Renewable Chemical Commodity Feedstocks from Integrated Catalytic Processing of Pyrolysis Oils. Science. 330, 1222-1227 (2010).
  4. Maddi, B., Viamajala, S., Varanasi, S. Comparative study of pyrolysis of algal biomass from natural lake blooms with lignocellulosic biomass. Bioresour. Technol. 102, 11018-11026 (2011).
  5. Kim, S., Dale, B. E. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioenergy. 26, 361-375 (2004).
  6. von Blottnitz, H., Curran, M. A. A review of assessments conducted on bio-ethanol as a transportation fuel from a net energy, greenhouse gas, and environmental life cycle perspective. J. Clean. Prod. 15, 607-619 (2007).
  7. Hu, Q., et al. Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances. Plant J. 54, 621-639 (2008).
  8. Georgianna, D. R., Mayfield, S. P. Exploiting diversity and synthetic biology for the production of algal biofuels. Nature. 488, 329-335 (2012).
  9. Amaro, H. M., Guedes, A. C., Malcata, F. X. Advances and perspectives in using microalgae to produce biodiesel. Appl. Energy. 88, 3402-3410 (2011).
  10. Elliott, D. C., Biller, P., Ross, A. B., Schmidt, A. J., Jones, S. B. Hydrothermal liquefaction of biomass: Developments from batch to continuous process. Bioresour. Technol. 178, 147-156 (2015).
  11. Elliott, D. C., et al. Process development for hydrothermal liquefaction of algae feedstocks in a continuous-flow reactor. Algal Res. 2, 445-454 (2013).
  12. Sudasinghe, N., et al. High resolution FT-ICR mass spectral analysis of bio-oil and residual water soluble organics produced by hydrothermal liquefaction of the marine microalga Nannochloropsis salina. Fuel. 119, 47-56 (2014).
  13. Panisko, E., Wietsma, T., Lemmon, T., Albrecht, K., Howe, D. Characterization of the aqueous fractions from hydrotreatment and hydrothermal liquefaction of lignocellulosic feedstocks. Biomass Bioenergy. 74, 162-171 (2015).
  14. Onwudili, J. A., Lea-Langton, A. R., Ross, A. B., Williams, P. T. Catalytic hydrothermal gasification of algae for hydrogen production: Composition of reaction products and potential for nutrient recycling. Bioresour. Technol. 127, 72-80 (2013).
  15. Villadsen, S. R., et al. Development and Application of Chemical Analysis Methods for Investigation of Bio-Oils and Aqueous Phase from Hydrothermal Liquefaction of Biomass. Energy Fuels. 26, 6988-6998 (2012).
  16. Klee, M. S., Cochran, J., Merrick, M., Blumberg, L. M. Evaluation of conditions of comprehensive two-dimensional gas chromatography that yield a near-theoretical maximum in peak capacity gain. J. Chromatogr. A. 1383, 151-159 (2015).
  17. Seeley, J. V., Seeley, S. K. Multidimensional Gas Chromatography: Fundamental Advances and New Applications. Anal. Chem. 85, 557-578 (2013).
  18. Mostafa, A., Edwards, M., Gòrecki, T. Optimization aspects of comprehensive two-dimensional gas chromatography. J. Chromatogr. A. 1255, 38-55 (2012).
  19. Zhu, S., et al. A simple model for separation prediction of comprehensive two-dimensional gas chromatography and its applications in petroleum analysis. Anal. Methods. 6, 2608-2620 (2014).
  20. Almeida, T. M., et al. Preliminary Studies of Bio-oil from Fast Pyrolysis of Coconut Fibers. J. Agric. Food Chem. 61, 6812-6821 (2013).
  21. Rathsack, P., et al. Analysis of pyrolysis liquids from scrap tires using comprehensive gas chromatography-mass spectrometry and unsupervised learning. J. Anal. Appl. Pyrolysis. 109, 234-243 (2014).
  22. Tessarolo, N. S., et al. Assessing the chemical composition of bio-oils using FT-ICR mass spectrometry and comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry. Microchem. J. 117, 68-76 (2014).
  23. Djokic, M. R., Dijkmans, T., Yildiz, G., Prins, W., Van Geem, K. M. Quantitative analysis of crude and stabilized bio-oils by comprehensive two-dimensional gas-chromatography. J. Chromatogr. A. 1257, 131-140 (2012).
  24. Vendeuvre, C., Ruiz-Guerrero, R., Bertoncini, F., Duval, L., Thiebaut, D. Comprehensive two-dimensional gas chromatography for detailed characterisation of petroleum products. Oil Gas Sci. Technol. 62, 43-55 (2007).
  25. Guo, Q., et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry for the screening of potent swampy/septic odor-causing compounds in two drinking water sources in China. Anal. Methods. 7, 2458-2468 (2015).
  26. Ma, H., et al. Analysis of human breath samples of lung cancer patients and healthy controls with solid-phase microextraction (SPME) and flow-modulated comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC [times] GC). Anal. Methods. 6, 6841-6849 (2014).
  27. Lamani, X., Horst, S., Zimmermann, T., Schmidt, T. Determination of aromatic amines in human urine using comprehensive multi-dimensional gas chromatography mass spectrometry (GCxGC-qMS). Anal. and Bioanal. Chem. 407, 241-252 (2015).
  28. Skoczynska, E., Leonards, P., de Boer, J. Identification and quantification of methylated PAHs in sediment by two-dimensional gas chromatography/mass spectrometry. Anal. Methods. 5, 213-218 (2013).
  29. Tobiszewski, M., Bigus, P., Namiesnik, J. Determination of parent and methylated polycyclic aromatic hydrocarbons in water samples by dispersive liquid-liquid microextraction-two dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry. Anal. Methods. 6, 6678-6687 (2014).
  30. Freitas, L. S., et al. Analysis of organic compounds of water-in-crude oil emulsions separated by microwave heating using comprehensive two-dimensional gas chromatography and time-of-flight mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1216, 2860-2865 (2009).
  31. Gunatilake, S. R., Clark, T. L., Rodriguez, J. M., Mlsna, T. E. Determination of five estrogens in wastewater using a comprehensive two-dimensional gas chromatograph. Anal. Methods. 6, 5652-5658 (2014).
  32. Ljungkvist, G., Larstad, M., Mathiasson, L. Determination of low concentrations of benzene in urine using multi-dimensional gas chromatography. Analyst. 126, 41-45 (2001).
  33. Schummer, C., Delhomme, O., Appenzeller, B. M. R., Wennig, R., Millet, M. Comparison of MTBSTFA and BSTFA in derivatization reactions of polar compounds prior to GC/MS analysis. Talanta. 77, 1473-1482 (2009).
  34. Yang, H. P., Yan, R., Chen, H. P., Lee, D. H., Zheng, C. G. Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel. 86, 1781-1788 (2007).
  35. Du, Z., et al. Microwave-assisted pyrolysis of microalgae for biofuel production. Bioresour. Technol. 102, 4890-4896 (2011).
  36. Scriven, E. F. V., Murugan, R. in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. , John Wiley & Sons, Inc. (2000).
  37. Higashio, Y., Shoji, T. Heterocyclic compounds such as pyrrole, pyridines, pyrrolidine, piperidine, indole, imidazol and pyrazines. Appl. Catal. A: Gen. 260, 251-259 (2004).
  38. Ndaji, F. E., Thomas, K. M. The kinetics of coal solvent swelling using pyridine as solvent. Fuel. 72, 1525-1530 (1993).
  39. Fillon, H., Gosmini, C., Nédélec, J. -Y., Périchon, J. Electrosynthesis of functionalized organodizinc compounds from aromatic dihalides via a cobalt catalysis in acetonitrile/pyridine as solvent. Tetrahedron Lett. 42, 3843-3846 (2001).
  40. Silin, M. A., Ivanova, L. V., Burov, E. A., Koshelev, V. N., Bordubanova, E. G. Synthesis and testing of polyalkenyl succinimides as components of detergent additives for motor fuels. Pet. Chem. 52, 272-277 (2012).
  41. Bialer, M. Chemical properties of antiepileptic drugs (AEDs). Adv. Drug Deliv. Rev. 64, 887-895 (2012).
  42. Bellina, F., Rossi, R. Synthesis and biological activity of pyrrole, pyrroline and pyrrolidine derivatives with two aryl groups on adjacent positions. Tetrahedron. 62, 7213-7256 (2006).
  43. Snell, R. W., Shanks, B. H. CeMOx-Promoted Ketonization of Biomass-Derived Carboxylic Acids in the Condensed Phase. ACS Catal. 4, 512-518 (2014).
  44. Manzano, C., Hoh, E., Simonich, S. L. M. Improved Separation of Complex Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Mixtures Using Novel Column Combinations in GC × GC/ToF-MS. Environ. Sci. Technol. 46, 7677-7684 (2012).
  45. van der Westhuizen, R., et al. Comprehensive two-dimensional gas chromatography for the analysis of synthetic and crude-derived jet fuels. J. Chromatogr. A. 1218, 4478-4486 (2011).
  46. Omais, B., et al. Investigating comprehensive two-dimensional gas chromatography conditions to optimize the separation of oxygenated compounds in a direct coal liquefaction middle distillate. J. Chromatogr. A. 1218, 3233-3240 (2011).
  47. Wildschut, J., Mahfud, F. H., Venderbosch, R. H., Heeres, H. J. Hydrotreatment of Fast Pyrolysis Oil Using Heterogeneous Noble-Metal Catalysts. Ind. Eng. Chem. Res. 48, 10324-10334 (2009).

Tags

Bioengineering גיליון 109 ביו-גולמי ביו-שמן ביו-דלק מוצר מימי התנזלות הידרותרמיות microalgae ביומסה ביומסה מימי GC × GC - TOF-MS פירוליזה מהר קטליטי פירידין pyrazine חומצות אורגניות succinimide .
אפיון איכותי של השבר מימית מ הידרותרמיות עיבוי של אצות באמצעות גז כרומטוגרפיה 2D עם זמן של הטיסה ספקטרומטריית מסה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Maddi, B., Panisko, E., Albrecht,… More

Maddi, B., Panisko, E., Albrecht, K., Howe, D. Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry. J. Vis. Exp. (109), e53634, doi:10.3791/53634 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter