Comparative analysis of peak-detection techniques for comprehensive two-dimensional chromatography
Vědecké články | 2011 | ZOEX/JSBInstrumentace
Komplexní dvourozměrná plynová chromatografie (GC×GC) představuje vysoce účinnou technologii pro analýzu složitých vzorků díky výraznému zlepšení separační schopnosti. Spolehlivé detekční algoritmy pro 2D chromatografické píky jsou klíčové pro přesné kvantifikace a identifikaci sloučenin. Současně kombinovaná technologie chromatografie s infračervenou spektroskopií (GPC-IR, LC-IR) umožňuje charakterizaci polymerních frakcí a přídavných látek v tiskových inkoustech, což je zásadní pro kontrolu kvality a odhalování průmyslových nekalostí.
První část článku se zabývá srovnávací analýzou dvou algoritmů pro detekci 2D píků v GC×GC: tradičního dvoukrokového přístupu a tzv. watershed algoritmu. Cílem bylo zjistit, jaký vliv má korekce posunu retenčních časů ve druhém rozměru (shift correction) na přesnost a spolehlivost detekce píku. Druhá část prezentuje případovou studii využití přístrojů GPC-IR a LC-IR pro identifikaci polymerních složek a přídavných látek ve stříbrných inkoustech používaných v sítotisku.
Komparativní studie potvrdila, že po účinné korekci retenčních posunů je watershed algoritmus spolehlivější a přesnější při detekci píku v GC×GC než tradiční dvoukrokový přístup. Platformy GPC-IR a LC-IR se ukázaly jako výkonné nástroje pro detailní identifikaci polymerních složek a přídavných látek v průmyslových inkoustech, což otevírá nové možnosti v kontrolách kvality i forenzních aplikacích.
GCxGC
ZaměřeníVýrobceZOEX/JSB
Souhrn
Význam tématu
Komplexní dvourozměrná plynová chromatografie (GC×GC) představuje vysoce účinnou technologii pro analýzu složitých vzorků díky výraznému zlepšení separační schopnosti. Spolehlivé detekční algoritmy pro 2D chromatografické píky jsou klíčové pro přesné kvantifikace a identifikaci sloučenin. Současně kombinovaná technologie chromatografie s infračervenou spektroskopií (GPC-IR, LC-IR) umožňuje charakterizaci polymerních frakcí a přídavných látek v tiskových inkoustech, což je zásadní pro kontrolu kvality a odhalování průmyslových nekalostí.
Cíle a přehled studie / článku
První část článku se zabývá srovnávací analýzou dvou algoritmů pro detekci 2D píků v GC×GC: tradičního dvoukrokového přístupu a tzv. watershed algoritmu. Cílem bylo zjistit, jaký vliv má korekce posunu retenčních časů ve druhém rozměru (shift correction) na přesnost a spolehlivost detekce píku. Druhá část prezentuje případovou studii využití přístrojů GPC-IR a LC-IR pro identifikaci polymerních složek a přídavných látek ve stříbrných inkoustech používaných v sítotisku.
Použitá metodika a instrumentace
- Simulace 2D píků: Gaussovské rozdělení s parametrickým posunem (skew) a přidaným šumem (Gaussův bílý šum); korekce posunů prováděná křížovou korelací jednotlivých sekundárních chromatogramů.
- Dvoukrokový algoritmus: 1D detekce píku v každé sekundární chromatogramu, následné slučování sousedních píku na základě kritérií překrytí a unimodality.
- Watershed algoritmus: segmentace 2D signálu podle intenzity – od nejvyšších hodnot postupně klesající oblasti sousedů.
- Instrumentace GC×GC: standardní GC×GC systém vybavený detektory pro změření intenzit píků; pro polymerní analýzu GPC-IR (DiscovIR-GPC) a LC-IR platforma.
- Infračervená detekce: plný FTIR rozsah pro zachycení charakteristických absorpčních pásem monomerů, cross-linkerů i nízkomolekulárních aditiv.
Hlavní výsledky a diskuse
- Bez korekce posunů vykazoval watershed algoritmus vyšší míru nesprávného dělení píku než dvoukrokový přístup. Po aplikaci korekce posunů se watershed algoritmus prokázal přesnějším a méně náchylným k chybám zejména s rostoucím šumem a šířkou píků.
- Oba algoritmy systematicky podceňovaly celkový objem píku, což je důsledek tzv. over-segmentation, avšak watershed algoritmus vykazoval menší průměrnou odchylku a lepší robustnost.
- V případě GPC-IR analýzy stříbrného inkoustu byly detekovány tři hlavní polymerní složky: alifatický polyester (polymer A), elastomerický polyuretan (polymer B) a latentní cross-linker (komponenta C). Spektrální data ukázala přítomnost funkčních skupin NCO a OH, jejichž vzájemnou reakcí vzniká 3D síťový elastomer.
Přínosy a praktické využití metody
- Správná detekce píků v GC×GC umožňuje přesnější kvantifikaci organických látek v komplexních směsích (např. environmentalní vzorky, petrochemie, metabolomika).
- Korekce retenčních posunů zvyšuje spolehlivost automatické analýzy a snižuje potřebu manuální editace výsledků.
- GPC-IR a LC-IR pomáhají výrobním a právním oddělením odhalovat nekalé složení inkoustů, kontrolovat kvalitu a chránit duševní vlastnictví.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace pokročilých metod potlačení šumu (símkování, adaptivní filtrace) ke zlepšení poměru signálu k šumu.
- Vývoj hybridních algoritmů kombinujících výhody 1D i 2D přístupů a řešení koelucí (unmixing) pro ještě vyšší selektivitu.
- Rozšíření IR-detekce o Ramanovu spektroskopii a masovou spektrometrii pro víceúrovňovou charakterizaci polymerů a nízkomolekulárních aditiv.
Závěr
Komparativní studie potvrdila, že po účinné korekci retenčních posunů je watershed algoritmus spolehlivější a přesnější při detekci píku v GC×GC než tradiční dvoukrokový přístup. Platformy GPC-IR a LC-IR se ukázaly jako výkonné nástroje pro detailní identifikaci polymerních složek a přídavných látek v průmyslových inkoustech, což otevírá nové možnosti v kontrolách kvality i forenzních aplikacích.
Reference
- Vivó-Truyols G., Janssen H.-G. „Effects of retention-time shifts on two-dimensional peak detection algorithms“, J. Chromatogr. A, 1217 (2010) 1375.
- Skov T., Hoggard J.C., Synovec R.E. „Shift correction in GC×GC data by cross-correlation“, J. Chromatogr. A, 1216 (2009) 4020.
- Peters S., Vivó-Truyols G., Marriott P., Schoenmakers P. „Two-step GC×GC peak detection and merging“, J. Chromatogr. A, 1156 (2007) 14.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
MCMC-BASED PEAK TEMPLATE MATCHING FOR GCXGC
|ZOEX/JSB|Vědecké články
JSB is an authorised partner of MCMC-BASED PEAK TEMPLATE MATCHING FOR GCXGC #S10 Mingtian Ni, Qingping Tao, and Stephen E. Reichenbach ABSTRACT Comprehensive two-dimensional gas chromatography (GCxGC) is a…
Klíčová slova
nysdh, nysdhgcxgc, gcxgclcxlc, lcxlcpcb, pcbtransformations, transformationsmarkov, markovsupplier, supplierdioxin, dioxintemplate, templatedoixin, doixinliearity, liearityhausdorff, hausdorffmcmc, mcmcneighborhood, neighborhoodmatching
Unlocking Objective Numerical Evaluation of data analysis strategies: A Novel Platform to Generate Highly Realistic LC×LC and GC×GC data
2025||Prezentace
Unlocking Objective Numerical Evaluation of data analysis strategies: A Novel Platform to Generate Highly Realistic LC×LC and GC×GC data Nino Milani – University of Amsterdam CASA PROJECTPARADISE.NL CASA1 How to assess data analysis ? Currently two ways main: Experimental data:…
Klíčová slova
casa, casapeak, peakasymmetry, asymmetrydata, datanumerical, numericalshifting, shiftingvan, vanmodulation, modulationarian, arianasten, astenblomberg, blombergcicourel, cicoureljoshka, joshkalorentz, lorentzmilani
Mnova Suite Tutorial
2022|SciY/Mestrelab Research|Manuály
Mnova Suite Tutorial NMR NMRPredict MSChrom Updated on 12/24/2022 • Open and process 1D and 2D NMR data • Multiplet analysis for 1D 1H NMR • Assign 1D peaks to a structure • Assign 1D and 2D spectra • Report…
Klíčová slova
multiplet, multipletclick, clickmnova, mnovadisplay, displaypress, pressdrag, dragassignments, assignmentsspectrum, spectrummultiplets, multipletspeaks, peakschange, changelicense, licensespectra, spectrachoose, choosepeak
MestReNova Manual
2024|SciY/Mestrelab Research|Manuály
MestReNova Manual © 2023 M ESTRELAB RESEARCH Last Revision: 21st Feb 2024 MestReNova 15.0.1 by MESTRELAB RESEARCH This is the manual of MestReNova 15.0.01 MestReNova © 2024 MESTRELAB RESEARCH All rights reserved. No parts of this work may be reproduced…
Klíčová slova
mestrenova, mestrenovamnova, mnovayou, younmr, nmrclicking, clickingmschrom, mschromspectrum, spectrummultiplet, multipletmenu, menumultiplets, multipletsprocessing, processingspectra, spectraprediction, predictioncan, canstacked