การวิเคราะห์โครงสร้างของสารประกอบที่ไม่รู้จักในน้ำมะนาวโดย SPME-GC-TOFMS และ msFineAnalysis AI
MSTips หมายเลข 453
บทนำ
ส่วนประกอบของรสชาติอาหารถือเป็นองค์ประกอบสำคัญของรสชาติที่ดี แก๊สโครมาโตกราฟี-แมสสเปกโตรเมตรี (GC-MS) มักใช้ในการวิเคราะห์ส่วนประกอบของรสชาติอาหาร เนื่องจากรสชาติอาหารมีความผันผวนสูงและซับซ้อนโดยมีส่วนประกอบมากมาย
อิเล็กตรอนไอออไนเซชัน (EI) เป็นหนึ่งในวิธีการไอออไนเซชันที่ได้รับความนิยมมากที่สุดที่ใช้ใน GC-MS ด้วยเหตุนี้ สารประกอบจึงมักถูกระบุโดยการค้นหาฐานข้อมูลแมสสเปกตรัมโดยใช้แมสสเปกตรัม EI เนื่องจากไอออนของโมเลกุลมักจะอ่อนแอหรือขาดหายไปในสเปกตรัมมวล 70 eV EI การระบุสิ่งที่ไม่ทราบอาจทำได้ยากด้วย EI เพียงอย่างเดียว ในกรณีเหล่านี้ soft ionization (SI) จะมีประโยชน์มากในการผลิตและระบุไอออนของโมเลกุล เราได้พัฒนาเวิร์กโฟลว์การวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบบูรณาการซึ่งจะรวมและตีความข้อมูลจากข้อมูล EI และ SI โดยอัตโนมัติ1). จากนั้นในปี 2018 เราได้เปิดตัวซอฟต์แวร์การวิเคราะห์เชิงคุณภาพแบบผสานรวม “msFineAnalysis” ซึ่งใช้ทั้งข้อมูล EI และ SI เพื่อปรับปรุงการระบุสารประกอบสำหรับแอปพลิเคชัน GC-MS แม้ว่า msFineAnalysis จะสามารถระบุสูตรโมเลกุลและข้อมูลโครงสร้างบางส่วนจากสูตรไอออนของชิ้นส่วน EI ได้โดยอัตโนมัติ แต่สูตรโครงสร้างจริงยังคงต้องมีการวิเคราะห์ด้วยตนเองโดยใช้องค์ประกอบทางเคมี เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เราได้พัฒนาชุดซอฟต์แวร์การวิเคราะห์โครงสร้างอัตโนมัติชื่อ "msFineAnalysis AI" ซึ่งใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อทำนายสเปกตรัมมวล EI จากโครงสร้างทางเคมี2). เราได้ใช้แบบจำลอง AI ที่พัฒนาขึ้นใหม่เพื่อสร้างฐานข้อมูลสเปกตรัมมวล EI ที่คาดการณ์ไว้สำหรับสารประกอบประมาณ 100 ล้านชนิด
ใน MSTips นี้ เรารายงานตัวอย่างการประมาณโครงสร้างของสารประกอบที่ไม่รู้จักในน้ำมะนาวโดยใช้ msFineAnalysis AI
การทดลอง
ใช้น้ำมะนาวอเมริกันที่ได้จากการคั้นเป็นตัวอย่าง น้ำมะนาว 10 มล. ถูกปิดผนึกในขวดขนาด 20 มล. โหมด SPME ของเครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ HT2850T (HTA S.R.L.) ถูกใช้เป็นอุปกรณ์เตรียมตัวอย่าง และส่วนประกอบที่ระเหยง่ายในพื้นที่ส่วนหัวของขวดได้รับการกำหนดเป้าหมายสำหรับการวัด มีการใช้ GC-TOFMS (JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha, JEOL Ltd.) สำหรับการวัด เราทำการวัด HS-SPME-GC-TOFMS โดยใช้ทั้งโหมด EI และโหมดไอออไนซ์ภาคสนาม (FI) พร้อมด้วยแหล่งกำเนิดไอออน EI/FI/FD รวมกัน การประมวลผลข้อมูลเชิงคุณภาพดำเนินการด้วย msFineAnalysis AI (JEOL Ltd.) เงื่อนไขการวัดแสดงไว้ในตารางที่ 1
JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-อัลฟ่า
HT2850T
ตารางที่ 1 การวัด
ผลลัพธ์และการสนทนา
ค้นหาสารประกอบที่ไม่รู้จัก
รูปที่ 1 แสดง TICC ของสารประกอบระเหยของน้ำมะนาว ตรวจพบสารประกอบทั้งหมด 37 ชนิดโดยการแยกส่วน สารประกอบอะโรมาติก เช่น โมโนเทอร์พีน (C10H16) เช่น D-Limonene และ β-Pinene และโมโนเทอร์พีนแอลกอฮอล์ (C10H18O) เช่น α-Terpineol และ Nerol ถูกตรวจพบเป็นหลัก สารประกอบสามชนิดจากทั้งหมด 37 ชนิดมีคะแนนความคล้ายคลึงกันที่น้อยกว่า 700 กับฐานข้อมูลไลบรารี และสันนิษฐานว่าเป็นสารประกอบที่ไม่ได้ลงทะเบียนใน DB (=สารประกอบที่ไม่รู้จัก) ในบรรดาสารประกอบเหล่านี้ สารประกอบที่ตรวจพบประมาณ RT 13 นาที (สารประกอบ A ที่ไม่รู้จัก รูปที่ 1) ได้รับการวิเคราะห์โดยละเอียด และสุดท้ายก็ดำเนินการวิเคราะห์โครงสร้าง AI
รูปที่ 1 TICC ของสารประกอบระเหย ของน้ำมะนาว
ผลการประมาณสเปกตรัมมวลและองค์ประกอบองค์ประกอบของสารประกอบ A ที่ไม่รู้จัก
รูปที่ 2 แสดงสเปกตรัมมวลของสารประกอบ A ที่ไม่รู้จัก สำหรับสารประกอบนี้คือไอออนโมเลกุล ม./ซ ตรวจพบ 150 ในสเปกตรัมมวลของทั้งข้อมูล EI และ FI (IM ระบุไอออนของโมเลกุลในรูปที่ 2) อย่างไรก็ตาม ในข้อมูล FI ความเข้มสัมพัทธ์ของไอออนโมเลกุลอยู่ในระดับสูงและตรวจพบว่าเป็นพีคฐาน สูตรโมเลกุลที่ประมาณค่าจากไอออนโมเลกุลในสเปกตรัมมวล FI คือ C10H14O.
รูปที่ 2 สเปกตรัมมวลของสารประกอบ A ที่ไม่รู้จัก
ผลการวิเคราะห์โครงสร้าง AI
รูปที่ 3 แสดงผลการวิเคราะห์โครงสร้าง AI (ตัวเลือก 18 อันดับแรก) ในบรรดาสูตรโครงสร้างที่หลากหลาย ตัวเลือกอันดับ 1 (ที่มีคะแนนความคล้ายคลึงกันสูงสุดกับคลัง AI) ในผลการวิเคราะห์โครงสร้าง AI คือสารประกอบคล้ายโมโนไซคลิก โมโนเทอร์พีน อัลดีไฮด์ (รูปที่ 4) อ้างอิงที่ 3 ระบุว่า “ม./ซ 79, 93, 107 และ 121 เกิดขึ้นเป็นไอออนที่เป็นชิ้นส่วนของเทอร์ปีนและเทอร์พีนอยด์” ซึ่งได้รับการยืนยันโดยสเปกตรัมมวล EI ของสารประกอบนี้ (รูปที่ 5) นอกจากนี้ สารประกอบ A ที่ไม่รู้จักยังมีโครงสร้างคล้ายกับซาฟรานัล ซึ่งเป็นโมโนไซคลิก โมโนเทอร์พีน อัลดีไฮด์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของกลิ่นหญ้าฝรั่น (รูปที่ 6) เป็นที่ทราบกันว่าซาฟรานัลผลิตโดยไฮโดรไลซิสของโมโนเทอร์พีนไกลโคไซด์ พิโครโครซิน4) (รูปที่ 6) ดังนั้นสารประกอบ A ที่ไม่รู้จักอาจเป็นส่วนประกอบของกลิ่นและซาฟรานัล
ดังที่แสดงในผลลัพธ์ข้างต้น โครงสร้างของสารประกอบ A ที่ไม่รู้จักสามารถประมาณได้โดยการวิเคราะห์โครงสร้างของ AI
รูปที่ 3 ผลการวิเคราะห์โครงสร้าง AI ของสารประกอบ A ที่ไม่รู้จัก (ตัวเลือก 18 อันดับแรก)
รูปที่ 4 สูตรโครงสร้างของตัวเลือกการวิเคราะห์โครงสร้าง AI อันดับ 1
รูปที่ 5 สเปกตรัมมวล EI ของสารประกอบ A ที่ไม่รู้จัก (จุดสูงสุดสีน้ำเงินแสดงถึงตำแหน่งของไอออนโมเลกุล)
รูปที่ 6 สูตรโครงสร้างของซาฟรานัล
สรุป
ใน MSTips นี้ เราได้แนะนำตัวอย่างการประมาณโครงสร้างของสารประกอบที่ไม่รู้จักในน้ำมะนาวโดยใช้ msFineAnalysis AI การวิเคราะห์โครงสร้างด้วยตนเองต้องใช้ความรู้แมสสเปกโตรเมทรีและเวลาการวิเคราะห์เป็นจำนวนมาก แต่ msFineAnalysis AI ช่วยให้สามารถประมาณโครงสร้างได้อย่างรวดเร็ว คาดว่าซอฟต์แวร์นี้จะใช้สำหรับการวิเคราะห์สารประกอบที่ไม่รู้จักในรสชาติอาหารโดยใช้ GC-TOFMS
อ้างอิง
1) M. Ubukata และคณะ สเปกตรัมมวลชุมชนอย่างรวดเร็ว 2020; 34:e8820.
2) อ. คูโบ และคณะ มวลสาร, 2023, 12,A0120.
3) เขียนโดย F.W. McLafferty แปลโดย T. Ueno. การตีความ Mass Spectra (เขียนเป็นภาษาญี่ปุ่น)
4) มหาวิทยาลัยเภสัชกรรมโกเบ, จดหมายจากสวนพฤกษศาสตร์สมุนไพร. ออกเมื่อ 11/22/2022 (เขียนเป็นภาษาญี่ปุ่น)
การแก้ปัญหาตามสาขา
รายการสินค้า ที่เกี่ยวข้อง
คุณเป็นผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์หรือบุคลากรที่เกี่ยวข้องกับการรักษาพยาบาลหรือไม่?
ไม่
โปรดทราบว่าหน้าเหล่านี้ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์แก่ประชาชนทั่วไป