Dual parallel detection raw data fusion: Challenges and opportunities for accurate fingerprinting over large time frames

Význam tématu

Comprehensive GC×GC umožňuje detailní analýzu složitých matricí a přesné rozlišení složek na základě chromatografických vzorců. Využití paralelní detekce pomocí MS a FID zvyšuje citlivost, stabilitu a rozšířený lineární rozsah měření. Fúze signálových kanálů napříč časovým rámcem je klíčová pro spolehlivou fingerprinting analýzu v potravinářské, kosmetické a environmentální praxi.

Cíle a přehled studie

• Navrhnout pracovní postup pro sloučení surových dat z MS a FID získaných v GC×GC.
• Vyhodnotit výhody a omezení paralelní detekce při fingerprintingu a profilování vzorků.
• Uplatnit metodu na příkladech potravinové volatilomiky lískových oříšků a kvantitativní profilování vonných allergenů.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografický systém GC×GC s modulátorem pro oddělení složitých komplexů.
• Duální detektory: elektronový ionizační (EI) hmotnostní spektrometrie (70 eV, 12 eV) a plamenový ionizační detektor (FID).
• Předzpracování dat: rasterizace, korekce základní čáry, detekce 2D píků, párové porovnání a registrace referenčních píků.
• Stavební kroky: tvorba šablon spolehlivých píků, rozpoznávání vzorů pomocí relatívních retenčních časů a porovnávání MS spekter (NIST match faktory).
• Skriptované slučování kanálů: kódování FID jako fragment m/z 0 a generování spojeného 2D-obrázku s metadaty pro každý pík.

Hlavní výsledky a diskuse

• FID: z 30 obrazů detekováno 445 píků, 96 spolehlivých s 50% opakovatelností; omezená specifika vedla k falešně pozitivním výstupům.
• MS: z 30 snímků 210 píků, pouze 20 spolehlivých; spektrální diagnostika minimalizovala falešné pozitivy, ale chyběl široký lineární rozsah.
• Slučování dat: vytvoření jednotné datové matice zahrnující FID, TIC a vybrané ionty; výrazné snížení falešných výsledků a zlepšení kvality fingerprintingu.
• Potravinová volatilomika: kvantifikace 45 markerů (oxidace lipidů, klíčové aroma složky, defektní látky) v lískových oříšcích napříč odrůdami, oblastmi původu a délkou skladování.
• Profilování vonných allergenů: simultánní stanovení přibližně 60 regulovaných látek v surových vonných směsích s vysokou specifitou a přesností kvantifikace.

Přínosy a praktické využití metody

Paralelní fúze MS a FID poskytuje komplexní pohled na složení vzorků, spojuje molekulární identifikaci s širokým lineárním rozsahem kvantifikace a zajišťuje robustní fingerprinting pro QA/QC, potravinářské analýzy i kosmetický průmysl.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace dalších detektorů (např. elektronie zachytávací, NMR) pro rozšíření analytického rozsahu.
• Využití strojového učení a pokročilých algoritmů pro automatizované rozpoznávání vzorů a prediktivní analýzy.
• Real-time fúze dat pro online monitorování procesů v chemickém a potravinářském průmyslu.

Závěr

Navržený postup slučování paralelních dat z MS a FID v GC×GC výrazně zlepšuje přesnost fingerprintingu a profilování složitých vzorků. Metoda kombinuje výhody citlivé spektrální detekce s vysokou stabilitou a rozsahem plamenového detektoru, což přináší univerzální nástroj pro současné analytické výzvy.

Reference

1. De Saint Laumer J.Y., Cicchetti E., Merle P., Egger J., Chaintreau A. Analytical Chemistry, 2010, 82(15), 6457–6462.