Analisis Komprehensif + Analisis Komponen Tidak Diketahui Sampel Kopi Menggunakan Headspace GC-MS [Aplikasi GC-TOFMS]

Umum

Kemajuan dalam spektrometri jisim membolehkan analisis sampel mikro dan komponen yang tidak diketahui yang tidak dapat diperhatikan sebelum ini. Apabila jumlah maklumat yang diperoleh daripada spektrometri jisim meningkat, para penyelidik meminta teknik mudah untuk menganalisis pelbagai komponen yang diperhatikan, dan akibatnya, terdapat peningkatan dalam permintaan untuk teknik analisis komprehensif termasuk analisis klasifikasi berbilang.
Dalam kerja ini, kami akan memperkenalkan teknik baharu analisis bukan sasaran, yang menggabungkan analisis komprehensif menggunakan GC-MS resolusi tinggi dan analisis komponen tidak diketahui menggunakan pengionan lembut dan EI.

kaedah

Jadual 1 menunjukkan keadaan pengukuran. Empat jenis kopi komersial (A: Indonesia; B: Ethiopia; C: Guatemaran; D: Brazil) telah dipilih sebagai sampel. Setiap sampel diukur 5 kali (n=5). Sampel disediakan seperti berikut:

• Satu gram biji kopi dimuatkan ke dalam vial ruang kepala (HS) 22 mL, 15 mL air 100 ℃ ditambah, dan kemudian botol itu dimeteraikan.
• Selepas sampel telah disejukkan ke suhu bilik, 10 mL supernatan telah dimuatkan ke dalam vial HS yang lain, dan 2 µL rujukan dalaman (p-Bromofluorobenzene) telah ditambah kepada sampel.
• Akhirnya, 2 mL larutan di atas telah dimeteraikan dalam botol dan digunakan sebagai sampel.

Jadual 1. Syarat Pengukuran

Keadaan ruang kepala

Syarat GC-TOFMS

Hasil

Rajah 1 menunjukkan kromatogram TIC yang diperolehi. Antara komponen yang diperhatikan dalam setiap sampel, perbezaan antara komponen yang dikesan pada intensiti tinggi dapat dilihat. Walau bagaimanapun, ia akan menjadi proses yang sangat panjang untuk memeriksa secara manual semua komponen yang dikesan. Selain itu, kerana analisis komponen mikro yang tersembunyi di bawah garis dasar TIC berkemungkinan menghasilkan hasil yang berbeza oleh pengendali yang berbeza, perisian analisis auto yang mampu pengesanan puncak di bawah keadaan yang sama adalah lebih berkesan dalam membandingkan komponen antara sampel. Untuk analisis komprehensif komponen tidak menentu dalam kopi, SpectralWorks AnalyzerPro telah digunakan. AnalyzePro pada mulanya mengekstrak komponen yang dipersoalkan daripada kromatogram melalui penyahkonvolusian. Program ini secara automatik mencari perpustakaan NIST untuk semua spektrum jisim komponen yang dipilih melalui penyahkonvolusian. Hasilnya dijadualkan, dan data yang terhasil tertakluk kepada analisis PCA dan difusi.

Rajah 2 menunjukkan keputusan PCA. Plot skor PCA mengklasifikasikan data yang diukur mengikut tempat ia ditanam. Khususnya, paksi komponen utama pertama memisahkan kopi Indonesia (A) daripada yang dihasilkan di tempat lain. Seterusnya, plot pemuatan PCA diwujudkan untuk mengenal pasti komponen yang menyumbang kepada pemisahan positif komponen utama pertama, iaitu komponen ciri kopi Indonesia (A). Rajah 1 menunjukkan pandangan yang diperbesarkan bagi paksi komponen utama pertama pada sisi positif dalam plot pemuatan PCA (kawasan dalam bulatan merah).

Empat komponen yang ditunjukkan dalam Rajah 3 menyumbang paling banyak kepada pemisahan positif komponen utama pertama. Daripada jumlah ini, 1 komponen telah dikenal pasti melalui carian perpustakaan NIST. Sebagai contoh, piridin dikenali sebagai komponen aromatik kopi. Kandungan piridin dalam kopi Indonesia (A) adalah dua kali atau lebih tinggi daripada yang berasal dari tempat lain, menunjukkan bahawa ia adalah komponen ciri dalam kopi Indonesia.

Rajah 1. Kromatogram TIC.

Rajah 2. Plot skor PCA dan plot pemuatan.

Rajah 3. Pandangan yang diperbesarkan bagi plot pemuatan PCA.

Rajah 4. Spektrum jisim EI dan FI dan hasil pengukuran jisim yang tepat untuk komponen yang tidak diketahui dalam kopi Indonesia.

Rajah 5. Anggaran formula struktur bagi komponen yang tidak diketahui dalam kopi Indonesia.

Apabila carian perpustakaan NIST digunakan untuk salah satu daripada 4 komponen yang ditunjukkan dalam Rajah 3 (ditandakan dengan ? Dalam rajah), Faktor Padanan adalah rendah pada 682 untuk calon teratas, menunjukkan bahawa komponen ini tidak didaftarkan dalam pangkalan data perpustakaan NIST . Oleh itu, formula molekul komponen ini dianggarkan oleh pengionan lembut (FI). Formula struktur juga dianggarkan dengan mengira komposisi ion serpihan yang diperhatikan oleh EI.

Rajah 4 menunjukkan spektrum jisim FI, corak isotopnya dan keputusan analisis jisim tepat serta spektrum jisim EI dan keputusan analisis jisim tepatnya. Puncak di m/z 124 yang diperhatikan dalam spektrum jisim FI telah tertakluk kepada analisis pola jisim dan isotop yang tepat dan dianggarkan mempunyai formula C₇H₈O₂ dan tahap ketidaktepuan 4. Oleh kerana tahap ketidaktepuan ialah integer, telah ditentukan bahawa puncak pada m/z 124 ialah ion molekul. Apabila ion serpihan EI tertakluk kepada analisis jisim yang tepat menggunakan setiap unsur dan kuantiti C₇H₈O₂, komposisi semua ion serpihan ditentukan. Ini juga menunjukkan bahawa formula untuk komponen yang tidak diketahui ini ialah C₇H₈O₂. Struktur yang ditunjukkan dalam Rajah 5 dianggarkan daripada formula ion serpihan EI. Puncak di m/z 96 diperhatikan sebagai ion serpihan EI ialah puncak berganda yang dihasilkan oleh penyahsorpsian CO dan etilena daripada puncak molekul. MS resolusi tinggi boleh mengenal pasti ion serpihan yang mempunyai nilai integer yang sama (CO dan etilena kedua-duanya 28 u) dengan menentukan jisim tepatnya. Keputusan menunjukkan bahawa penentuan komposisi yang tepat untuk ion serpihan EI memungkinkan untuk menganggarkan struktur komponen yang tidak diketahui.

Ringkasan

Pengelasan berbilang PCA boleh mengekstrak komponen ciri yang membezakan berbilang sampel. Jika mana-mana komponen yang diekstrak tidak didaftarkan dalam pangkalan data perpustakaan NIST, GC-MS resolusi rendah tidak dapat mengenal pasti komponen tersebut. Untuk situasi ini, adalah berkesan untuk menggunakan GC-MS resolusi tinggi yang mampu analisis jisim tepat digabungkan dengan pengionan lembut untuk menganggar formula molekul dan dengan EI untuk menganggar formula struktur.