Automatic GC-MS Data Processing Using MS Exper

Význam tématu

Automatická analýza dat z plynové chromatografie hmotnostní spektrometrie (GC-MS) představuje klíčovou oblast pro rychlé a spolehlivé stanovení složek komplexních směsí. Použití softwaru MS Expert v prostředí KnowItAll umožňuje efektivní dekonvoluci souběžně koelutujících píků, eliminaci šumu a automatizovanou identifikaci na základě knihoven spekter. To významně zkracuje dobu zpracování vzorků, snižuje riziko chyb lidského faktoru a zvyšuje reprodukovatelnost výsledků v laboratořích výzkumu i průmyslové kontroly kvality.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem předložené prezentace je demonstrovat schopnosti modulu MS Expert v KnowItAll pro automatickou GC-MS analýzu. Příspěvek popisuje:

• dekonvoluci neoddělených píků v EI GC-MS datech,
• zpracování nominálních i vysokorozlišovacích (accurate mass) dat,
• automatické odečítání pozadí,
• rychlé prohledávání spektrálních knihoven a
• nástroje pro snadnou revizi a export výsledků.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika založená na elektronové ionizaci (EI) GC-MS zahrnuje:

• automatickou dekonvoluci spektrogramů s možností ručního doladění parametrů,
• odečítání chemického šumu a optimalizaci citlivosti („Sensitivity“) pomocí grafického výběru rozsahu („Include Range Bar“),
• hodnocení shody výsledků indexem HQI (Hit Quality Index) s doporučeným poměrem vážení 90 % HQI a 10 % zpětného HQI.

Z testovaných přístrojů byly použity:

• JEOL časově-letový (TOF) spektrometr pro accurate mass analýzu,
• Thermo Orbitrap v centroid režimu pro porovnání kvality HQI,
• EI čtyřneboli kvadrupólové a TOF systémy pro nominální hmotnosti.

Hlavní výsledky a diskuse

V demo ukázce se zpracovával soubor V50.cdf s 48 komponentami a 11 neoddělenými píkami. Klíčové poznatky:

• automatická dekonvoluce umožnila rozložení koelutujících špiček a odfiltrování chemického šumu,
• rychlé vyhledávání v knihovně spekter identifikovalo většinu složek s >HQI nad 80 %,
• u vysokorozlišovacích dat z Orbitrapu byly zaznamenány mírně nižší HQI než u TOF,
• ruční zásah se doporučuje při nízkých skórech, kdy modul ProcessIt umožňuje detailnější kontrolu identifikace.

Přínosy a praktické využití metody

Implementace MS Expert přináší:

• zrychlení analýzy GC-MS souborů a minimalizaci manuální práce,
• jednoduchý export výsledků do tabulek v Excelu pro reportování,
• univerzální zpracování nominálních i accurate mass dat,
• efektivní přezkum najitých složek v uživatelsky přívětivém rozhraní.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj automatizovaných spektrálních analýz směřuje k masivnějším integracím strojového učení a adaptivních knihoven spekter, které zlepší přesnost identifikace u složitých matric. Vývoj nových algoritmů pro dekonvoluci souběžně koelu­tujících špiček a pokročilé metody redukce šumu mohou dále rozšířit aplikační oblast např. v environmentální analýze či metabolomice.

Závěr

MS Expert v KnowItAll představuje rychlý a účinný nástroj pro automatizovanou analýzu GC-MS dat. Díky pokročilé dekonvoluci, odečítání pozadí a vyhledávání v knihovnách spekter významně zjednodušuje identifikaci složek, přičemž manuální kontroly zůstávají potřebné u slabě hustě identifikovaných signálů.