The Power of Low Energy EI Ionisation in GC/Q-TOF MS

Význam tématu

V moderní analytické chemii je identifikace neznámých látek v komplexních vzorcích kritická. Snížení energie elektronů při ionizaci v GC/Q-TOF eliminuje nadměrné štěpení molekul, zvyšuje intenzitu molekulového iontu a tím usnadňuje spolehlivou identifikaci isomerů či nových sloučenin.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo optimalizovat parametry nízkoenergetické EI ionizace na přístroji Agilent 7250 Q-TOF za pomoci metody Design of Experiments a ověřit přínos této techniky na dvou příkladech: separaci farnesolových isomerů a charakterizaci neznámých složek skutečného vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

Pro optimalizaci byl využit Definitive Screening Design v rámci JMP® pro návrh experimentu. Analýzy probíhaly v GC-MS systému s následujícími prvky:

• Autosampler: Dual Head MPS Robotic s 10 µl stříkačkou
• GC: Agilent 7890B s kolonkou HP-5MS Ultra inert (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• MS: Agilent 7250 Q-TOF s nízkoenergetickou EI hlavou
• Software: JMP® pro DoE a MassHunter Quantitative Data Analysis pro integraci píků

Parametry GC: splitless injekce 1 µl, tok 1 ml/min, teplotní program od 50 °C do 300 °C. Spektra snímána v rozsahu 50–650 m/z.

Hlavní výsledky a diskuse

Design DoE zahrnoval 17 experimentů a odhalil vliv energie elektronů a parametrů čoček na intenzitu molekulového iontu. Optimální podmínky umožnily zachovat dostatečnou citlivost při měkčí ionizaci.

1) Separace isomerů farnesolu:

• Nízkoenergetická EI vedla ke zvýšení relativní intenzity molekulového iontu oproti standardní EI
• Zachycena struktura obou isomerů s lepší rozlišitelností fragmentů

2) Identifikace neznámých složek:

• Porovnání standardní EI, nízkoenergetické EI a cílené MS/MS ukázalo významný nárůst intenzity molekulového iontu ve středním režimu
• Cílené MS/MS spektrum potvrzovalo strukturu navržené molekulové formule s přesností 2,6 ppm a skóre 96,4

Přínosy a praktické využití metody

• Zlepšená detekce molekulového iontu zvyšuje spolehlivost identifikace isomerů a neznámých látek
• Rychlý návrh optimálních podmínek ionizace pomocí DoE snižuje čas vývoje metod
• Metoda je vhodná pro QA/QC laboratoře i výzkumné aplikace v průmyslové analytice

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšiřování spektrálních knihoven o nízkoenergetická EI data
• Kombinace s chemoinformatickými nástroji a umělou inteligencí pro automatizovanou identifikaci
• Aplikace v multi-objektovém monitoringu environmentálních a potravinářských vzorků
• Integrace s dalšími technikami (GC×GC, hyphenované metody)

Závěr

Optimalizace nízkoenergetické EI ionizace na Agilent 7250 Q-TOF pomocí DoE významně zvýšila intenzitu molekulového iontu při zachování citlivosti. Uvedené aplikace potvrdily přínos v separaci isomerů a identifikaci neznámých sloučenin, což rozšiřuje možnosti spolehlivé analytické praxe.

Reference

• Technical note no. AS202, Anatune Ltd, 2018