Differential analysis of soil using the Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer and Compound Discoverer software
Aplikace | 2022 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Analýza kontaminantů v půdách je klíčová pro ochranu životního prostředí a lidského zdraví. Půdní vzorky mohou obsahovat široké spektrum těkavých a polotěkavých látek, jako jsou polychlorované bifenyly (PCB), polyaromatické uhlovodíky (PAH) či pesticidy. Tradiční GC-MS kvadrupólová řešení nabízejí robustnost, ovšem jejich ne-cílené režimy full-scan jsou limitovány citlivostí a selektivitou. Vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie (HRAM) s Orbitrap technologií a výkonným softwarovým zpracováním otevírá nové možnosti neřízeného (non-targeted) monitoringu kontaminantů.
Cílem studie bylo demonstrovat výkonnost přístroje Thermo Scientific™ Orbitrap Exploris™ GC 240 pro diferenciální analýzu tří půdních vzorků ze tří lokalit blízko Brém v Německu. Dalším cílem bylo ukázat schopnosti softwaru Thermo Scientific™ Compound Discoverer™ pro zpracování HRAM GC dat, identifikaci neznámých sloučenin a statistické vyhodnocování rozdílů mezi půdami.
Vzorky půdy (2 g) byly extrahovány bez předsítnění acetonitrilem a následně hexanem. Po vortexování a odstředění byl hexanový extrakt injektován do plynového chromatografu v režimu elektronové ionizace (EI) pro full-scan (m/z 50–550) s rozlišením 120 000 (m/z 200). Pro potvrzení molekulárních iontů byly aplikovány pozitivní a negativní chemické ionizace (PCI/NCI) a data dependent MS2 (ddMS2) pro generování vysoce kvalitních fragmentačních spekter. Softwarové workflow v Compound Discoverer zahrnovalo kroky: spektrální dekonvoluci, vyhledávání v knihovnách NIST 2020, GC-Orbitrap Contaminants Library, ChemSpider, mzCloud a hromadné doplňování chybějících hodnot, korekci QC vzorků, označení pozadí a statistické moduly pro PCA, Volcano Plot a Box-Whisker analýzu.
PCA skórový graf potvrdil jasné rozlišení tří lokalit a reprodukovatelnost replikátů. Volcano Plot porovnávající vzorky D a L vyzdvihl nejvýznamnější růstové faktory v signálech. Identifikace pyrenu (C16H10) byla potvrzena v EI (SI ~897/932, mass error 0,1 ppm) i v PCI (molekulární iont m/z 202,23). Intenzivní výskyt PAH v lokalitě M koreloval s přítomností krbů v obytné zástavbě. Hexachlorovaný PCB byl rozpoznán díky charakteristickému izotopickému profilu v režimech EI i NCI a vzorek D vykazoval nejvyšší kontaminaci. Softwarové vizualizace Box-Whisker umožnily přehledné srovnání plošných integrálů mezi vzorky.
Využití GC-Orbitrap Exploris GC 240 s Compound Discoverer umožňuje komplexní neřízenou analýzu půdních vzorků s vysokým rozlišením, výjimečnou přesností hmotnostního měření (<1 ppm) a širokým dynamickým rozsahem. To zkracuje čas na tvorbu cílených metod, podporuje odhalování neočekávaných kontaminantů a zefektivňuje statistickou interpretaci dat pro environmentální monitoring, forenzní účely či QA/QC v průmyslu.
Očekává se rozšíření databází HRAM spekter a integrace strojového učení pro automatizovanou identifikaci neznámých sloučenin. Real-time monitoring společně s cloudovou infrastrukturou umožní rychlejší reakci na environmentální havárie. Dále lze metodu aplikovat na sedimenty, povrchové vody či biologické vzorky v oblasti toxikologie a ekotoxikologie.
Kombinace Orbitrap Exploris GC 240 a softwaru Compound Discoverer představuje moderní platformu pro neřízenou a vysoce citlivou analýzu půdních kontaminantů. Studie prokázala schopnost detekce a potvrzení klíčových organických znečišťujících látek a statistického rozlišení vzorků z různých lokalit.
1. Thermo Fisher Scientific Technical Note 10730: Mass resolving power of 240,000: for confident compound identification, 2021.
GC/MSD, GC/MS/MS, GC/HRMS, GC/Orbitrap, Software
ZaměřeníŽivotní prostředí
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Analýza kontaminantů v půdách je klíčová pro ochranu životního prostředí a lidského zdraví. Půdní vzorky mohou obsahovat široké spektrum těkavých a polotěkavých látek, jako jsou polychlorované bifenyly (PCB), polyaromatické uhlovodíky (PAH) či pesticidy. Tradiční GC-MS kvadrupólová řešení nabízejí robustnost, ovšem jejich ne-cílené režimy full-scan jsou limitovány citlivostí a selektivitou. Vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie (HRAM) s Orbitrap technologií a výkonným softwarovým zpracováním otevírá nové možnosti neřízeného (non-targeted) monitoringu kontaminantů.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo demonstrovat výkonnost přístroje Thermo Scientific™ Orbitrap Exploris™ GC 240 pro diferenciální analýzu tří půdních vzorků ze tří lokalit blízko Brém v Německu. Dalším cílem bylo ukázat schopnosti softwaru Thermo Scientific™ Compound Discoverer™ pro zpracování HRAM GC dat, identifikaci neznámých sloučenin a statistické vyhodnocování rozdílů mezi půdami.
Použitá metodika
Vzorky půdy (2 g) byly extrahovány bez předsítnění acetonitrilem a následně hexanem. Po vortexování a odstředění byl hexanový extrakt injektován do plynového chromatografu v režimu elektronové ionizace (EI) pro full-scan (m/z 50–550) s rozlišením 120 000 (m/z 200). Pro potvrzení molekulárních iontů byly aplikovány pozitivní a negativní chemické ionizace (PCI/NCI) a data dependent MS2 (ddMS2) pro generování vysoce kvalitních fragmentačních spekter. Softwarové workflow v Compound Discoverer zahrnovalo kroky: spektrální dekonvoluci, vyhledávání v knihovnách NIST 2020, GC-Orbitrap Contaminants Library, ChemSpider, mzCloud a hromadné doplňování chybějících hodnot, korekci QC vzorků, označení pozadí a statistické moduly pro PCA, Volcano Plot a Box-Whisker analýzu.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific™ Orbitrap Exploris™ GC 240 mass spectrometer
- Thermo Scientific™ TRACE™ 1610 GC s rozhraním SL (splitless)
- Thermo Scientific™ TriPlus™ RSH SMART autosampler
- TraceGOLD TG-5SilMS kolona (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
- Software Thermo Scientific™ Compound Discoverer™
Hlavní výsledky a diskuse
PCA skórový graf potvrdil jasné rozlišení tří lokalit a reprodukovatelnost replikátů. Volcano Plot porovnávající vzorky D a L vyzdvihl nejvýznamnější růstové faktory v signálech. Identifikace pyrenu (C16H10) byla potvrzena v EI (SI ~897/932, mass error 0,1 ppm) i v PCI (molekulární iont m/z 202,23). Intenzivní výskyt PAH v lokalitě M koreloval s přítomností krbů v obytné zástavbě. Hexachlorovaný PCB byl rozpoznán díky charakteristickému izotopickému profilu v režimech EI i NCI a vzorek D vykazoval nejvyšší kontaminaci. Softwarové vizualizace Box-Whisker umožnily přehledné srovnání plošných integrálů mezi vzorky.
Přínosy a praktické využití metody
Využití GC-Orbitrap Exploris GC 240 s Compound Discoverer umožňuje komplexní neřízenou analýzu půdních vzorků s vysokým rozlišením, výjimečnou přesností hmotnostního měření (<1 ppm) a širokým dynamickým rozsahem. To zkracuje čas na tvorbu cílených metod, podporuje odhalování neočekávaných kontaminantů a zefektivňuje statistickou interpretaci dat pro environmentální monitoring, forenzní účely či QA/QC v průmyslu.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření databází HRAM spekter a integrace strojového učení pro automatizovanou identifikaci neznámých sloučenin. Real-time monitoring společně s cloudovou infrastrukturou umožní rychlejší reakci na environmentální havárie. Dále lze metodu aplikovat na sedimenty, povrchové vody či biologické vzorky v oblasti toxikologie a ekotoxikologie.
Závěr
Kombinace Orbitrap Exploris GC 240 a softwaru Compound Discoverer představuje moderní platformu pro neřízenou a vysoce citlivou analýzu půdních kontaminantů. Studie prokázala schopnost detekce a potvrzení klíčových organických znečišťujících látek a statistického rozlišení vzorků z různých lokalit.
Reference
1. Thermo Fisher Scientific Technical Note 10730: Mass resolving power of 240,000: for confident compound identification, 2021.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Untargeted screening and identification of substances in plastic food contact materials using an Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer
2022|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 001607 Food safety Untargeted screening and identification of substances in plastic food contact materials using an Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer Goal Authors The objective of this application note is to demonstrate the utility of gas…
Klíčová slova
discoverer, discovererfragmentation, fragmentationpalmitate, palmitatenias, niaspci, pciorbitrap, orbitrapionization, ionizationnode, nodeplastic, plasticmethyl, methylthermo, thermoagc, agcidentification, identificationddms, ddmsauto
Workflow for differential analysis of whisky using an Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer
2024|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 003374 Food and beverage Workflow for differential analysis of whisky using an Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer Authors Goal Nicholas A. Warner1, Giulia Riccardino2, The goal of this application note is to describe a simple and…
Klíčová slova
whisky, whiskydiscoverer, discoverercompound, compoundmass, massarrow, arrowidentification, identificationthermo, thermohram, hramlibrary, libraryage, agescientific, scientificspme, spmesoftware, softwareethyl, ethylfragrance
Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240 Mass Spectrometer - eBook
2020|Thermo Fisher Scientific|Příručky
eBook Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240 Mass Spectrometer Contents Foreword Overview Specifications Breakthrough performance of the Orbitrap Exploris GC for analytical testing and scientific research applications This study explores the power of high resolution and accurate mass using Orbitrap-based…
Klíčová slova
orbitrap, orbitrappci, pcimass, massoregano, oreganoexploris, exploristhermo, thermoscientific, scientificmetabolomics, metabolomicsdata, datacompound, compoundchemical, chemicalidentification, identificationion, ionspectrum, spectrumscan
Thermo Scientific Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer
2021|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Lead discovery Delivering broader and deeper insights Orbitrap Exploris GC 240 mass spectrometer Lead discovery with breakthrough performance Take research capability to a new, unprecedented level of performance with the Thermo Scientific™ Orbitrap Exploris™ GC 240 mass spectrometer and accelerate…
Klíčová slova
connect, connectinstant, instantmass, masshram, hramrelative, relativethermo, thermodata, datasoftware, softwarescientific, scientificbenzo, benzoorbitrap, orbitrapmetabolomics, metabolomicsabundance, abundancediscoverer, discoverercertainty
