การวิเคราะห์ที่ครอบคลุม + การวิเคราะห์องค์ประกอบที่ไม่รู้จักของตัวอย่างกาแฟโดยใช้ Headspace GC-MS [แอปพลิเคชัน GC-TOFMS]
MStips ฉบับที่ 242
General
ความก้าวหน้าในแมสสเปกโตรเมตรีช่วยให้สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างขนาดเล็กและส่วนประกอบที่ไม่รู้จักซึ่งไม่เคยสังเกตมาก่อน เนื่องจากปริมาณข้อมูลที่ได้จากแมสสเปกโตรเมตรีเพิ่มขึ้น นักวิจัยจึงเรียกร้องให้ใช้เทคนิคง่ายๆ ในการวิเคราะห์ส่วนประกอบจำนวนมากที่สังเกตพบ และด้วยเหตุนี้ จึงมีความต้องการเทคนิคการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมมากขึ้น รวมถึงการวิเคราะห์การจำแนกประเภทหลายชั้น
ในงานนี้ เราจะแนะนำเทคนิคใหม่ของการวิเคราะห์แบบไม่กำหนดเป้าหมาย ซึ่งรวมการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมโดยใช้ GC-MS ความละเอียดสูงและการวิเคราะห์ส่วนประกอบที่ไม่รู้จักโดยใช้ซอฟต์ไอออไนซ์และ EI
วิธี
ตารางที่ 1 แสดงเงื่อนไขการวัด กาแฟเชิงพาณิชย์สี่ประเภท (A: ชาวอินโดนีเซีย B: เอธิโอเปีย; C: กัวเตมารัน; D: บราซิล) ได้รับการคัดเลือกเป็นตัวอย่าง แต่ละตัวอย่างถูกวัด 5 ครั้ง (n=5) ได้เตรียมตัวอย่างดังนี้
- เมล็ดกาแฟหนึ่งกรัมถูกบรรจุลงในขวดขนาด 22 มล. เฮดสเปซ (HS) เติมน้ำ 15 ℃ 100 มล. และจากนั้นขวดถูกปิดผนึก
- หลังจากที่ตัวอย่างเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง 10 มล. ของส่วนลอยเหนือตะกอนถูกบรรจุลงในขวดไวอัล HS อื่น และเติมสารอ้างอิงภายใน 2 ไมโครลิตร (p-โบรโมฟลูออโรเบนซีน) ลงในตัวอย่าง
- สุดท้าย สารละลายข้างต้น 2 มล. ถูกผนึกในขวดเล็กและใช้เป็นตัวอย่าง
ตารางที่ 1. เงื่อนไขการวัด
เงื่อนไขเฮดสเปซ
| System | MS-62070STRAP (จอล) |
|---|---|
| โหมด | โหมดกับดัก |
| สารสกัด | ครั้ง 3 |
| สภาพความร้อน | 60°C 15นาที |
เงื่อนไข GC-TOFMS
| System | JMS-T200GC (จอล) |
|---|---|
| โหมดไอออไนซ์ | EI+: 70eV, 300μA, FI+: -10kV, 8mA (คาร์โบเทค 5μm) |
| คอลัมน์ GC | ZB-WAX (ปรากฏการณ์), 30m × 0.18mm, 0.18μm |
| อุณหภูมิเตาอบ | 40°C (3นาที)→ 30°C/นาที→ 250°C (10นาที) |
| อุณหภูมิขาเข้า | 250 ° C |
| โหมดทางเข้า | แยก 30:1 |
| เขาไหล | 1.0mL/นาที (การไหลคงที่) |
| ม./ซ พิสัย | ม./ซ 35-600 |
| ความเร็วในการบันทึกสเปกตรัม | 0.3 วินาที |
| ซอฟต์แวร์ | AnalyzerPro (สเปกตรัมเวิร์ค) |
ระบบ GC-MS ระดับไฮเอนด์ (GC-TOFMS):
เจเอ็มเอส-T200GC
ผลสอบ
รูปที่ 1 แสดงโครมาโตแกรมของ TIC ที่ได้รับ ในบรรดาส่วนประกอบที่สังเกตได้ในแต่ละตัวอย่าง จะมองเห็นความแตกต่างระหว่างส่วนประกอบที่ตรวจพบที่ความเข้มสูง อย่างไรก็ตาม จะเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานานมากในการตรวจสอบส่วนประกอบที่ตรวจพบทั้งหมดด้วยตนเอง นอกจากนี้ เนื่องจากการวิเคราะห์ส่วนประกอบขนาดเล็กที่ซ่อนอยู่ภายใต้พื้นฐาน TIC มีแนวโน้มที่จะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันโดยผู้ปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน ซอฟต์แวร์วิเคราะห์อัตโนมัติที่สามารถตรวจจับจุดสูงสุดภายใต้สภาวะเดียวกันจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าในการเปรียบเทียบส่วนประกอบระหว่างตัวอย่าง สำหรับการวิเคราะห์อย่างครอบคลุมของส่วนประกอบที่ระเหยง่ายในกาแฟ ได้ใช้ SpectralWorks AnalyzerPro ในขั้นแรก AnalyzePro จะแยกส่วนประกอบที่เป็นปัญหาออกจากโครมาโตแกรมผ่านการดีคอนโวลูชัน โปรแกรมจะค้นหาไลบรารี NIST โดยอัตโนมัติสำหรับมวลทั้งหมดของส่วนประกอบที่เลือกโดยดีคอนโวลูชั่น ผลลัพธ์จะถูกจัดตาราง และข้อมูลผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับ PCA และการวิเคราะห์การแพร่กระจาย
รูปที่ 2 แสดงผลของ PCA แผนภาพคะแนน PCA จัดประเภทข้อมูลที่วัดได้ตามที่ที่พวกมันเติบโต โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แกนองค์ประกอบหลักที่ 1 แยกกาแฟชาวอินโดนีเซีย (A) ออกจากกาแฟที่ผลิตในที่อื่น ถัดไป แผนภาพการโหลด PCA ถูกสร้างขึ้นเพื่อระบุส่วนประกอบที่นำไปสู่การแยกส่วนประกอบหลักที่ 1 ออกมาในเชิงบวก นั่นคือส่วนประกอบที่มีลักษณะเฉพาะของกาแฟชาวอินโดนีเซีย (A) รูปที่ 3 แสดงภาพขยายของแกนส่วนประกอบหลักที่ 1 ในด้านบวกในแผนผังการโหลด PCA (พื้นที่ภายในวงกลมสีแดง)
ส่วนประกอบสี่ส่วนที่แสดงในรูปที่ 3 มีส่วนทำให้เกิดการแยกส่วนประกอบหลักที่ 1 ในทางบวกมากที่สุด ในจำนวนนี้ มีการระบุองค์ประกอบ 3 รายการผ่านการค้นหาไลบรารี NIST ตัวอย่างเช่น ไพริดีนเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นส่วนประกอบที่มีกลิ่นหอมของกาแฟ ปริมาณไพริดีนในกาแฟชาวอินโดนีเซีย (A) สูงกว่ากาแฟจากที่อื่นถึง XNUMX เท่าหรือมากกว่า ซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นส่วนประกอบที่มีลักษณะเฉพาะในกาแฟชาวอินโดนีเซีย
รูปที่ 1 โครมาโตแกรม TIC
รูปที่ 2 พล็อตคะแนน PCA และพล็อตการโหลด
รูปที่ 3 มุมมองขยายของแผนผังการโหลด PCA
รูปที่ 4 สเปกตรัมมวล EI และ FI และผลการวัดมวลที่แน่นอนสำหรับส่วนประกอบที่ไม่รู้จักในกาแฟชาวอินโดนีเซีย
รูปที่ 5. สูตรโครงสร้างโดยประมาณสำหรับส่วนประกอบที่ไม่รู้จักในกาแฟชาวอินโดนีเซีย
เมื่อใช้การค้นหาไลบรารี NIST สำหรับหนึ่งใน 4 องค์ประกอบที่แสดงในรูปที่ 3 (ทำเครื่องหมายโดย ? ในรูป) Match Factor มีค่าต่ำที่ 682 สำหรับตัวเลือกอันดับต้น ๆ ซึ่งบ่งชี้ว่าส่วนประกอบนี้ไม่ได้ลงทะเบียนในฐานข้อมูลไลบรารี NIST . ดังนั้น สูตรโมเลกุลของส่วนประกอบนี้จึงถูกประเมินโดยซอฟต์ไอออไนเซชัน (FI) สูตรโครงสร้างยังถูกประเมินโดยการคำนวณองค์ประกอบของชิ้นส่วนไอออนที่สังเกตได้จาก EI
รูปที่ 4 แสดงสเปกตรัมมวล FI รูปแบบไอโซโทป และผลการวิเคราะห์มวลที่แน่นอน ตลอดจนสเปกตรัมมวล EI และผลการวิเคราะห์มวลที่แน่นอน จุดสูงสุดที่ ม./ซ 124 ที่สังเกตได้ในสเปกตรัมมวล FI อยู่ภายใต้การวิเคราะห์มวลและรูปแบบไอโซโทปที่แน่นอนและคาดว่าจะมีสูตรของ C7H8O2 และระดับความอิ่มตัวของสีที่ 4 เนื่องจากระดับของความไม่อิ่มตัวเป็นจำนวนเต็ม จึงถูกกำหนดว่าจุดสูงสุดที่ ม./ซ 124 คือโมเลกุลไอออน เมื่อไอออนของชิ้นส่วน EI ได้รับการวิเคราะห์มวลที่แน่นอนโดยใช้แต่ละองค์ประกอบและปริมาณของ C7H8O2, องค์ประกอบของไอออนของชิ้นส่วนทั้งหมดถูกกำหนดหา นี่ยังชี้ให้เห็นว่าสูตรสำหรับองค์ประกอบที่ไม่รู้จักนี้คือ C7H8O2. โครงสร้างที่แสดงในรูปที่ 5 ประเมินจากสูตรของไอออนของชิ้นส่วน EI จุดสูงสุดที่ ม./ซ 96 ที่สังเกตพบในฐานะแฟรกเมนต์ไอออนของ EI คือพีคสองเท่าที่เกิดจากการแยกตัวของ CO และเอทิลีนออกจากพีคโมเลกุล MS ที่มีความละเอียดสูงสามารถระบุแฟรกเมนต์ไอออนที่มีค่าจำนวนเต็มเท่ากัน (CO และเอทิลีนมีค่าเท่ากับ 28 ยู) โดยการกำหนดมวลที่แน่นอนของพวกมัน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการกำหนดองค์ประกอบที่แม่นยำสำหรับไอออนของชิ้นส่วน EI ทำให้สามารถประเมินโครงสร้างของส่วนประกอบที่ไม่รู้จักได้
สรุป
PCA การจำแนกประเภทหลายรายการสามารถแยกส่วนประกอบลักษณะเฉพาะที่แยกตัวอย่างหลายตัวอย่างได้ หากส่วนประกอบที่แยกออกมาไม่ได้ลงทะเบียนในฐานข้อมูลไลบรารี NIST GC-MS ความละเอียดต่ำจะไม่สามารถระบุส่วนประกอบได้ สำหรับสถานการณ์เหล่านี้ การใช้ GC-MS ที่มีความละเอียดสูงซึ่งสามารถวิเคราะห์มวลได้อย่างแม่นยำร่วมกับการแตกตัวเป็นไอออนแบบอ่อนเพื่อประมาณสูตรโมเลกุลและใช้ EI ในการประมาณสูตรโครงสร้าง
- โปรดดูไฟล์ PDF สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม
หน้าต่างอื่นจะเปิดขึ้นเมื่อคุณคลิก 
PDF 1.27 เมกะไบต์
สินค้าที่เกี่ยวข้อง
การแก้ปัญหาตามสาขา
คุณเป็นผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์หรือบุคลากรที่เกี่ยวข้องกับการรักษาพยาบาลหรือไม่?
ไม่
โปรดทราบว่าหน้าเหล่านี้ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์แก่ประชาชนทั่วไป