Decomposition Analysis Using Differing Data Processing Methods to Identify Volatile Organic Compounds

Význam tématu

Emise těkavých organických sloučenin z rozkládajících se zbytků jsou klíčové pro forenzní analýzu a identifikaci situací spojených s utopením či skrytím těla v prostředí vody. Dosud byly studovány VOCs z rozkládajících se těl ve vzduchu, zatímco složení a dynamika VOCs u ponořených zbytků zůstávají málo prozkoumány.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo porovnat různé metody zpracování dat z GC×GC-TOFMS při sledování vývoje VOCs z ponořených vzorků vepřového masa. Devět vzorků pork belly bylo ponořeno do tapové vody při teplotách 32 °C, 22 °C a 5 °C a analyzováno v triplikátu společně s kontrolami. Sběr dat probíhal po dobu 12 dnů s periodickým odebíráním vzorků vody pro analýzu nadhladinové fáze.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: GC×GC-TOFMS se sekvenčními kolonkami a quad-jet dual-stage kryogenním modulátorem
• Detekce: time-of-flight hmotnostní spektrometrie
• Příprava vzorků: 5 ml vzorku vody odebrané v časech 0, 1, 2, 3, 6, 9 a 12 dnů
• Software a metody zpracování: ChromaTOF (integrace píků), Tile přístupy (Fisher Ratio, Coefficient of Variance, Fold Change) a Sync 2D pro porovnání koelutujících píků

Hlavní výsledky a diskuse

• Časová náročnost: Tile přístupy zpracovávají vzorek za 5–6 min, Sync 2D za 25–40 min
• Počet detekovaných sloučenin: Fisher Ratio 11–15, CoV 21–63, Fold Change 26–68, Sync 2D 25–108
• PCA analýza: CoV a Fold Change nabízejí nejlepší diferenciaci teplotních tříd, Fisher Ratio je rychlá, ale méně rozlišující
• Longitudinální trendy: Sync 2D věrně sleduje změny abundancí VOCs napříč časem, zatímco surové píkové oblasti z Tile méně vystihují dynamiku rozkladu
• Identifikace sloučenin: potvrzené literaturou i nové VOCs pro ponořené vzorky, včetně sulfidů, indolu či p-cresolu

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost rychlého i detailního sledování VOCs z ponořených těl v kriminalistických laboratořích
• Volba softwarového přístupu podle cíle analýzy: Fisher Ratio pro rychlou orientaci, Sync 2D pro detailní longitudinální sledování
• Použití v QA/QC a průmyslové analytice pro detekci rozkladových markerů v kapalinách

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vytvoření databáze profilů VOCs při různých teplotách a podmínkách ponoření
• Testování dalších parametrů prostředí, např. pH, slanosti a složení vody
• Validace metodiky na celých kadávrech a v reálných forenzních případech

Závěr

Komparativní analýza softwarových přístupů ukázala, že Sync 2D je nejvhodnější pro dlouhodobé sledování změn VOCs, zatímco Tile přístupy nabízejí rychlé a přehledné výsledky a ChromaTOF slouží k ověření identifikace píků. Kombinace metod významně zlepšuje spolehlivost forenzní analýzy ponořených zbytků.

Reference

• Stadler S., Stefanuto P.-H., Brokl M., Forbes S. L., Focant J.-F. (2013) Characterization of volatile organic compounds from human analogue decomposition using thermal desorption coupled to comprehensive two-dimensional gas chromatography–time-of-flight mass spectrometry. Analytical Chemistry, 85(2):998–1005. DOI:10.1021/ac302614y
• Ho J., Patel D., Burr W. S., Samson C., Forbes S. L. (2024) Identifying VOCs from human remains detectable in water using comprehensive two-dimensional gas chromatography. Forensic Chemistry, 38:100561. DOI:10.1016/j.forc.2024.100561
• Armstrong P., Nizio K. D., Perrault K. A., Forbes S. L. (2016) Establishing the volatile profile of pig carcasses as analogues for human decomposition during the early postmortem period. Heliyon, 2(2):e00070. DOI:10.1016/j.heliyon.2016.e00070