Atmosferik Basınçlı Kimyasal İyonlaşma Kuvveti Kütle Spektrometresi ile Birleştirilen Uçucu Organik Bileşiklerin Özsu Çıkarma
Summary
Fizzy ekstraksiyon, uçucu ve yarı-yarı iletken bileşiklerin analizi için yeni bir laboratuar tekniğidir. Bir taşıyıcı gaz, aşırı basınç uygulayarak ve numuneyi karıştırarak sıvı numunede çözülür. Numune haznesi daha sonra dekompresyona tabi tutulur. Analit türleri köpürme nedeniyle gaz fazına serbest bırakılır.
Abstract
Sıvı numunelerde çözünen uçucu ve yarı-yarı iletken bileşiklerin kimyasal analizi zor olabilir. Çözünmüş bileşenlerin gaz fazına getirilmesi ve etkili bir şekilde bir tespit sistemine aktarılması gerekir. Özsu çıkarma, efervesan fenomeninden yararlanır. İlk olarak, bir taşıyıcı gaz (burada, karbon dioksit) aşırı basınç uygulayarak ve numuneyi karıştırarak numunede çözülür. İkincisi, numune haznesi aniden sıkışır. Dekompresyon, numune sıvısında çok sayıda taşıyıcı gaz kabarcıklarının oluşumuna neden olur. Bu kabarcıklar çözünmüş analit türlerinin sıvıdan gaz fazına salınmasına yardımcı olur. Serbest kalan analitler hemen üçlü dörtlü kutuplu bir kütle spektrometresinin atmosferik basınçlı kimyasal iyonizasyon arayüzüne aktarılır. İyonlaşabilir analit türleri, zaman etki alanında kütle spektrometrik sinyallere neden olur. Analit türlerinin salınımı kısa süreler boyunca gerçekleştiğinden (birkaç saniyeZamansal sinyaller yüksek genliklere ve yüksek sinyal-gürültü oranlarına sahiptir. Zamansal zirvelerin amplitüdleri ve alanları, daha sonra, nicel analizi mümkün kılan, gazlı ekstraksiyona tabi tutulmuş sıvı numunelerdeki analitlerin konsantrasyonları ile ilişkilendirilebilir. Gazlı ekstraksiyonun avantajları şunları içerir: basitlik, hız ve kimyasalların (çözücüler) sınırlı kullanımı.
Introduction
Doğada ve günlük yaşamda gözlenen çeşitli olgular gaz-sıvı faz dengeleriyle bağlantılıdır. Karbondioksit, yumuşak ve alkollü içeceklerde yüksek basınç altında çözülür. Böyle bir gazlı içecekten bir şişe açıldığında, basınç düşer ve gaz kabarcığı sıvı yüzeye doğru akar. Bu durumda efervesans, içeceklerin organoleptik özelliklerini geliştirir. Gaz kabarcıklarının salınması aynı zamanda dekompresyon hastalığının ana nedenidir ("viraj") 1 . Ani dekompresyona bağlı olarak dalgıçların cesetlerinde kabarcıklar oluşur. Dekompresyon hastasından mustarip olanlar hiperbarik odalarla tedavi edilir.
Gaz kabarcıklarının analitik kimyada çeşitli uygulamaları vardır. Spreyleme yöntemleri, uçucu bileşikler 2'yi çıkarmak için sıvı numuneler yoluyla gaz kabarcıkları geçirmeye dayanmaktadır. Örneğin, "purge-closed loop" olarak adlandırılan bir yöntem gaz kromatografisiyle birleştirilerek diÇözülmüş uçucular 3 . Serpme, sürekli olarak uçucu maddeleri zamanla özümseyebilirken, onları uzayda veya zamanda sınırlandırmaz. Serbest bırakılan gaz fazı türlerinin tuzağa düşürülmesi ve bazı durumlarda bir sıcaklık programı uygulanarak veya sorbentler kullanılarak yoğunlaştırılması gerekir. Bu nedenle, adım sayısını azaltabilen ve aynı zamanda uzayda veya zamanda uçucu analitleri konsantre hale getirecek yeni on-line örnek tedavi stratejileri getirme ihtiyacı vardır.
Uçucu bileşiklerin sıvı numunelerden çıkarılması ve on-line analizin gerçekleştirilmesi sorununu çözmek için son zamanlarda "gazlı ekstraksiyon" 4 uygulamasını başlattık. Bu yeni teknik, efervesan fenomeninden yararlanır. Kısaca, bir taşıyıcı gaz (burada, karbon dioksit), aşırı basınç uygulanarak ve numuneyi karıştırarak numunede çözülür. Daha sonra numune haznesi aniden sıkışır. Ani dekompresyon, çok sayıdaki taşıyıcı gaz kabarcıklarının oluşumuna neden olur Örnek sıvıda. Bu kabarcıklar çözülmüş analit türlerinin sıvıdan gaz fazına salınmasına yardımcı olur. Salınan analitler, zaman domeninde sinyal üreten derhal kütle spektrometresine aktarılır. Analit türlerinin salınımı kısa bir süre (birkaç saniye) ile sınırlandığından, zamansal sinyaller yüksek genliklere ve yüksek sinyal-gürültü oranlarına sahiptir.
Gazlı ekstre sürecinde yer alan basınçlar çok düşüktür (~ 150 kPa) 4; Süper kritik akışkan ekstraksiyonunda ( 5) ( örneğin ≥10 MPa) çok daha düşüktür. Teknik, herhangi bir özel sarf malzemesinin (kolonlar, kartuşlar) kullanılmasını gerektirmez. Seyreltme ve temizleme için sadece küçük hacimlerde çözücüler kullanılır. Ekstraksiyon aygıtı, yaygın olarak bulunan parçaları 4 kullanarak orta teknik becerilere sahip kimyagerler tarafından monte edilebilir; Örneğin, açık kaynaklı elektronik modüller"> 6 , 7. Fizzy çıkarma, atmosferik basınçlı kimyasal iyonizasyon (APCI) arayüzü ile donatılmış modern kütle spektrometreleriyle on-line olarak birleştirilebilir. Gaz fazı özleri iyon kaynağına aktarıldığından, gazlı ekstraksiyon işlemi, savunmasız Kütle spektrometresinin parçaları.
Bu görselleştirilmiş deney makalesinin amacı, izleyicilere basit bir analitik görevle gazlı ekstraksiyonun nasıl uygulanacağı konusunda rehberlik etmektir. Gazlı ekstraksiyon sisteminin çekirdeği önceki raporumuzda 4 anlatıldığı gibi iken, işlemi daha açık yapmak için birkaç iyileştirme yapılmıştır. Anahtar çıkarma parametrelerini gerçek zamanlı olarak görüntülemek için sisteme bir LCD ekran kalkanı ile donatılmış bir mikro denetleyici dahil edilmiştir. Tüm fonksiyonlar mikro denetleyici komut dosyalarında programlanır ve artık harici bir bilgisayar kullanarak cEkstraksiyon sistemini çalıştırın.
Protocol
Representative Results
Discussion
Son 30 yılda yapılan çalışmalarda örnekleri bir kütle spektrometresine iletmenin çeşitli akıllı yolları geliştirildi ( örn . Referanslar 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ). Bu çalışmaların amaçlarından biri, analiz için numunelerin hazırlanmasını kolayla…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışmanın maddi desteği için Tayvan Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'na (hibe numarası: MOST 104-2628-M-009-003-MY4) teşekkür etmek istiyoruz.
Materials
| Water | Fisher | W6212 | Diluent |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 32221-2.5L | Diluent |
| (R)-(+)-Limonene | Sigma-Aldrich | 183164-100ML | Standard |
| Carbon dioxide | ChiaLung | n/a | Carrier gas |
| Cellulose tissue, Kimwipes Kimtech | Kimberly-Clark | 34120 | Used for cleaning |
| Triple quadrupole mass spectrometer | Shimadzu | LCMS-8030 | Detection system |
| Atmospheric pressure chemical ionization interface | Shimadzu | Duis | Ion source |
| 20-mL screw top headspace glass vial with septum cap | Thermo Fisher Scientific | D-52379 | Sample vial |
| LabSolutions software | Shimadzu | n/a | version 5.82 |
| PeakFit software | Systat Software | n/a | version 4.12 |
| OriginPro software | OriginLab | n/a | version 8 |
References
- McCallum, R. I. Decompression sickness: a review. Brit J Industr Med. 25, 4-21 (1968).
- Pawliszyn, J. . Comprehensive Sampling and Sample Preparation. , (2012).
- Wang, T., Lenahan, R. Determination of volatile halocarbons in water by purge-closed loop gas chromatography. Bull Environ Contam Toxicol. 32, 429-438 (1984).
- Chang, C. -. H., Urban, P. L. Fizzy extraction of volatile and semivolatile compounds into the gas phase. Anal Chem. 88, 8735-8740 (2016).
- Zougagh, M., Valcárcel, M., Ríos, A. Supercritical fluid extraction: a critical review of its analytical usefulness. Trends Anal Chem. 23, 399-405 (2004).
- Urban, P. L. Universal electronics for miniature and automated chemical assays. Analyst. 140, 963-975 (2015).
- Urban, P. Self-built labware stimulates creativity. Nature. 532, 313 (2016).
- Chen, H., Venter, A., Cooks, R. G. Extractive electrospray ionization for direct analysis of undiluted urine, milk and other complex mixtures without sample preparation. Chem Commun. , 2042-2044 (2006).
- Haddad, R., Sparrapan, R., Kotiaho, T., Eberlin, M. N. Easy ambient sonic-spray ionization-membrane interface mass spectrometry for direct analysis of solution constituents. Anal Chem. 80, 898-903 (2008).
- Dixon, R. B., Sampson, J. S., Muddiman, D. C. Generation of multiply charged peptides and proteins by radio frequency acoustic desorption and ionization for mass spectrometric detection. J Am Soc Mass Spectrom. 20, 597-600 (2009).
- Wu, C. -. I., Wang, Y. -. S., Chen, N. G., Wu, C. -. Y., Chen, C. -. H. Ultrasound ionization of biomolecules. Rapid Commun Mass Spectrom. 24, 2569-2574 (2010).
- Lo, T. -. J., Chen, T. -. Y., Chen, Y. -. C. Study of salt effects in ultrasonication-assisted spray ionization mass spectrometry. J Mass Spectrom. 47, 480-483 (2012).
- Urban, P. L., Chen, Y. -. C., Wang, Y. -. S. . Time-Resolved Mass Spectrometry: From Concept to Applications. , (2016).
- Peacock, P. M., Zhang, W. -. J., Trimpin, S. Advances in ionization for mass spectrometry. Anal Chem. 89, 372-388 (2017).
- Hu, J. -. B., Chen, S. -. Y., Wu, J. -. T., Chen, Y. -. C., Urban, P. L. Automated system for extraction and instantaneous analysis of millimeter-sized samples. RSC Adv. 4, 10693-10701 (2014).
- Chen, S. -. Y., Urban, P. L. On-line monitoring of Soxhlet extraction by chromatography and mass spectrometry to reveal temporal extract profiles. Anal Chim Acta. 881, 74-81 (2015).
- Hsieh, K. -. T., Liu, P. -. H., Urban, P. L. Automated on-line liquid-liquid extraction system for temporal mass spectrometric analysis of dynamic samples. Anal Chim Acta. 894, 35-43 (2015).
- Veach, B. T., Mudalige, T. K., Rye, P. RapidFire mass spectrometry with enhanced throughput as an alternative to liquid−liquid salt assisted extraction and LC/MS analysis for sulfonamides in honey. Anal Chem. , (2017).
- Carroll, D. I., Dzidic, I., Stillwell, R. N., Horning, M. G., Horning, E. C. Subpicogram detection system for gas phase analysis based upon atmospheric pressure ionization (API) mass spectrometry. Anal Chem. 46, 706-710 (1974).
- Carroll, D. I., Dzidic, I., Stillwell, R. N., Haegele, K. D., Horning, E. C. Atmospheric pressure ionization mass spectrometry. Corona discharge ion source for use in a liquid chromatograph-mass spectrometer-computer analytical system. Anal Chem. 47, 2369-2373 (1975).
- Hakim, I. A., McClure, T., Liebler, D. Assessing dietary D-limonene intake for epidemiological studies. J Food Compos Anal. 13, 329-336 (2000).
