Analisis Struktur Sebatian Tidak Diketahui dalam Jus Lemon oleh SPME-GC-TOFMS dan msFineAnalysis AI

Pengenalan

Komponen perisa makanan dikenali sebagai elemen penting rasa yang enak. Kromatografi gas-spektrometri jisim (GC-MS) sering digunakan untuk menganalisis komponen perisa makanan. Ini kerana perisa makanan sangat tidak menentu dan kompleks dengan banyak komponen. Pengionan elektron (EI) adalah salah satu kaedah pengionan yang paling popular digunakan dalam GC-MS. Akibatnya, sebatian biasanya dikenal pasti melalui carian pangkalan data spektrum jisim menggunakan spektrum jisim EI. Oleh kerana ion molekul selalunya lemah atau tiada dalam spektrum jisim 70 eV EI, pengecaman yang tidak diketahui boleh menjadi sukar oleh EI sahaja. Dalam kes ini, pengionan lembut (SI) boleh sangat membantu untuk menghasilkan dan mengenal pasti ion molekul. Kami telah membangunkan aliran kerja analisis kualitatif bersepadu yang secara automatik menggabungkan dan mentafsir maklumat daripada data EI dan SI¹⁾. Kemudian pada tahun 2018, kami memperkenalkan perisian analisis kualitatif bersepadu kami "msFineAnalysis" yang menggunakan kedua-dua data EI dan SI untuk meningkatkan pengenalan kompaun untuk aplikasi GC-MS. Walaupun fakta bahawa msFineAnalysis secara automatik dapat menentukan formula molekul dan maklumat struktur separa daripada formula ion serpihan EI, formula struktur sebenar masih memerlukan analisis manual menggunakan komposisi kimia. Untuk menangani perkara ini, kami kemudiannya membangunkan pakej perisian analisis struktur automatik bernama "msFineAnalysis AI" yang menggunakan kecerdasan buatan (AI) untuk meramalkan spektrum jisim EI daripada struktur kimia.²⁾. Kami telah menggunakan model AI kami yang baru dibangunkan untuk mencipta pangkalan data spektrum jisim EI yang diramalkan untuk sekitar 100 juta sebatian.
Dalam MSTips ini, kami melaporkan contoh anggaran struktur bagi sebatian yang tidak diketahui dalam jus lemon menggunakan msFineAnalysis AI.

Eksperimen

Jus lemon Amerika yang diperolehi dengan memerah digunakan sebagai sampel. Jus lemon 10 mL telah dimeteraikan dalam botol 20 mL. Mod SPME autosampler HT2850T (HTA S.R.L.) digunakan sebagai peranti penyediaan sampel, dan komponen meruap di kawasan ruang kepala vial disasarkan untuk pengukuran. GC-TOFMS (JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha, JEOL Ltd.) telah digunakan untuk pengukuran. Kami melakukan pengukuran HS-SPME-GC-TOFMS menggunakan kedua-dua mod EI dan pengionan medan (FI) dengan gabungan sumber ion EI/FI/FD. Pemprosesan data kualitatif telah dilakukan dengan msFineAnalysis AI (JEOL Ltd.). Keadaan pengukuran ditunjukkan dalam Jadual 1.

JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha

HT2850T

Jadual 1 Pengukuran

Keputusan dan perbincangan

Cari kompaun yang tidak diketahui

Rajah 1 menunjukkan TICC sebatian meruap jus lemon. Sebanyak 37 sebatian telah dikesan secara dekonvolusi. Sebatian aromatik seperti monoterpenes (C₁₀H₁₆) seperti D-Limonene dan β-Pinene, dan alkohol monoterpene (C₁₀H₁₈O) seperti α-Terpineol dan Nerol dikesan terutamanya. Tiga daripada 37 sebatian mempunyai skor persamaan kurang daripada 700 dengan perpustakaan DB, dan dianggap sebagai sebatian yang tidak didaftarkan dalam DB (=sebatian tidak diketahui). Antaranya, kompaun yang dikesan sekitar RT 13 min (Kompaun A tidak diketahui, Rajah 1) telah dianalisis secara terperinci, dan akhirnya analisis struktur AI dilakukan.

Rajah 1 TICC sebatian meruap daripada jus lemon

Keputusan anggaran spektrum jisim dan komposisi unsur bagi sebatian A yang tidak diketahui

Hasil analisis struktur AI

Rajah 3 menunjukkan keputusan analisis struktur AI (18 calon teratas). Di antara pelbagai jenis formula struktur, calon No. 1 (dengan skor persamaan tertinggi dengan perpustakaan AI) dalam keputusan analisis struktur AI ialah sebatian seperti aldehid monoterpena monosiklik (Rajah 4). Rujukan 3 menyatakan bahawa “m/z 79, 93, 107, dan 121 berlaku sebagai ciri ion serpihan terpenes dan terpenoid,” yang disahkan oleh spektrum jisim EI bagi sebatian ini (Rajah 5). Tambahan pula, sebatian A yang tidak diketahui mempunyai struktur yang serupa dengan safranal, aldehid monoterpena monosiklik yang merupakan komponen utama aroma kunyit (Rajah 6). Safranal diketahui dihasilkan melalui hidrolisis monoterpena glikosida picrocrocin4) (Rajah 6). Oleh itu, sebatian A yang tidak diketahui mungkin merupakan komponen aroma dan juga safranal.
Seperti yang ditunjukkan dalam keputusan di atas, struktur sebatian A yang tidak diketahui boleh dianggarkan oleh analisis struktur AI.

Rajah 3 Hasil analisis struktur AI bagi  kompaun A yang tidak diketahui (18 calon teratas)

Rajah 4 Formula struktur calon No. 1 analisis struktur AI

Rajah 5 EI spektrum jisim sebatian A yang tidak diketahui (Puncak biru menunjukkan kedudukan ion molekul)

Rajah 6 Formula struktur Safranal

kesimpulan

Dalam MSTips ini, kami memperkenalkan contoh anggaran struktur bagi sebatian yang tidak diketahui dalam jus lemon menggunakan msFineAnalysis AI. Analisis struktur manual memerlukan banyak pengetahuan spektrometri jisim dan masa analisis, tetapi msFineAnalysis AI membolehkan anggaran struktur pantas. Perisian ini dijangka akan digunakan untuk analisis sebatian yang tidak diketahui dalam perisa makanan menggunakan GC-TOFMS.

Rujukan

1) M. Ubukata et al, Rapid Commun Mass Spectrom. 2020; 34:e8820.
2) A. kubo et al, Spektrometri Jisim, 2023, 12, A0120.
3) Ditulis oleh F.W. McLafferty. Diterjemah oleh T. Ueno., Tafsiran Spektrum Jisim. (Ditulis dalam bahasa Jepun)
4) Universiti Farmaseutikal Kobe, Surat Taman Botani Ubat. Dikeluarkan pada 11/22/2022. (Ditulis dalam bahasa Jepun)

Rumusan berdasarkan bidang

Makanan/Tumbuhan

Lebih Banyak Produk

JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha Kromatografi Gas Berprestasi Tinggi - Spektrometer Jisim Masa-Penerbangan

msFineAnalysis AIUnknown Compounds Structure Analysis Software