Accurate Mass Spectral Database: Harnessing the Power of High Performance Mass Spectrometry at Long Last

Význam tématu

Vysoká přesnost hmotnostní spektrometrie umožňuje spolehlivou identifikaci složitých směsí v environmentálních, potravinářských i průmyslových vzorcích. Vytvoření knihovny přesných hmotností (Accurate Mass Library, AML) a vývoj nového algoritmu pro řazení výsledků (AML Rank) rozšiřují možnosti standardních databází a zlepšují selektivitu a citlivost při analýze koelujících sloučenin.

Cíle a přehled studie

Autoři představují koncepci a konstrukci AML, popisují proces kurace spekter z hmotnostních analyzátorů s vysokým rozlišením a demonstrují aplikaci knihovny v různých typech vzorků (standardní směsi, vzorky vody, potraviny, vůně). Studie porovnává výkon AML Rank s tradičními nominálními knihovnami.

Použitá instrumentace

• GC-HRTOF MS Pegasus GC-HRT (LECO Corporation)
• GC×GC-HRT pro separaci komplexních vzorků
• Režim sběru: 10 spekter/s v rozsahu m/z 40–300, rozlišení 25 000 FWHM
• Typická přesnost hmotnosti lepší než 1 ppm

Použitá metodika

Všechny chromatografické píky byly automaticky objeveny, dekonvoluovány a uspořádány do AML. Pro porovnání spekter byl vyvinut algoritmus AML Rank, který zařazuje kandidátní sloučeniny podle souladu přesných hmotností a intenzit na základě hmotnostní tolerance a overlapu intervalů důvěry. Výsledky jsou porovnávány se standardními nominálními knihovnami NISTového typu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Analýza standardního MegaMixu (46 sloučenin) přinesla 59 % prvních hitů, 78 % sloučenin se umístilo v top 3.
• Pro polycyklické aromáty (např. benz[a]anthracen) AML dosáhl skóre 1000 bodů, výrazně nad tradičními knihovnami.
• Metoda efektivně rozlišuje izomery (např. antacenu vs. fenanthren).
• Vzorky vody: alifatické sloučeniny (hexadekan, tetradekanol) se objevují jako první hity, i při koeluci.
• Potravinářské vzorky (olivový olej) a vůně (perfume GC×GC-HRT) vykazují vysokou shodu spekter (skóre > 800) u klíčových vůněových složek (o-cymen, pineny, eugenol, limonen).

Přínosy a praktické využití metody

1. Zvýšená přesnost a selektivita identifikace v komplexních matricích.
2. Odolnost vůči koeluji a rušivým iontům.
3. Podpora neznámého screeningového přístupu díky využití přesných hmotností.
4. Možnost rychlé a automatizované analýzy v QA/QC laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozšiřování AML o nové třídy látek, integrace strojového učení pro vylepšené algoritmy prohledávání, nasazení ve vícerozměrných technikách (LC-MS/MS HR, IMS-HR) a kontinuální sdílení a kurace spektrálních dat mezi výzkumnými týmy.

Závěr

Vyvinutá Accurate Mass Library a AML Rank algoritmus prokázaly významné zlepšení spolehlivosti identifikace ve srovnání se standardními knihovnami. Metoda je vhodná pro široké spektrum aplikací od environmentálních a potravinářských analýz až po průmyslovou QA/QC.

Reference

• Fell L., Artaev V., McNitt K., Robles S., Lebedev A. Accurate Mass Spectral Database: Harnessing the Power of High Performance Mass Spectrometry at Long Last. LECO Corporation & Moscow State University.