Isotope ratio analysis of acetate using Orbitrap Exploris Isotope Solutions

Aplikace | 2023 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
Zaměření
Životní prostředí
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Acetát je klíčovým meziproduktem při rozkladu organické hmoty a významně se podílí na koloběhu uhlíku a vodíku v prostředích od anoxických sedimentů po slané roztoky.
Jeho nízké koncentrace v komplexních matricích vyžadují vysoce citlivé a přesné izotopové techniky k vyšetření biologických a geochemických procesů.

Cíle a přehled studie


Cílem této studie bylo představit využití Thermo Scientific Orbitrap Exploris Isotope Solutions pro analýzu uhlíkových a vodíkových izotopových poměrů v acetátu.
Autoři demonstrovali schopnost měřit molekulově průměrné i methylově specifické izotopové kompozice při nanomolární citlivosti v prostředí s vysokou koncentrací chloridů.

Použitá metodika


  • Příprava vzorku: odstranění inorganických aniontů (chlorid, síran) precipitací a iontovou chromatografií s prekoncentrátorem pro izolaci organických kyselin.
  • Infuze vzorků: dualní stříkačkový inlet nebo in-flow injekce pomocí UHPLC Vanquish Neo (5 µL/min).
  • Ionizace: electrospray ionizace v negativním módu pro tvorbu intaktních molekulárních iontů.
  • Spektrální analýza: HRAM měření izotopoculí na Orbitrap Exploris 240 MS, výpočet poměrů pomocí IsoX Software.
  • Standardizace: externí štandardy AcSt, AcA, AcB infundované mezi vzorky; bracketing pro získání δ13C a δ2H vůči V-PDB.

Použitá instrumentace


  • Orbitrap Exploris 240 MS s ESI zdrojem (sheath gas, spray voltage 3000 V, teplota 320 °C).
  • Dualní stříkačkový inlet system a Vanquish Neo UHPLC System.
  • Softwary Xcalibur pro akvizici a IsoX pro výpočet izotopových poměrů.
  • R skripty pro statistické zpracování a export výsledků (.csv, .xlsx, .html).

Hlavní výsledky a diskuse


  • Izotopové poměry δ13C a δ2H zůstávají lineární při SIC >1×108; pod touto úrovní se projevují blank efekty.
  • Iontové potlačení acetátu v přítomnosti propionátu a butyrátu nemělo významný dopad na přesnost izotopových poměrů.
  • Karbonátové kontaminanty (59,98 m/z) mohou způsobovat space‐charge efekty zkreslující δ13C nad 10 % podílu kontaminantu.
  • Potlačení karbonátového aniontu je možné snížením sweep gasu nebo spray voltage pod 3000 V; alternativně lze snížit AGC target.
  • Proof‐of‐concept izolace z brin (Cl−/acetát až 3500:1) potvrzuje přesnost ≤1 ‰ pro δ13C a ≤10 ‰ pro δ2H.

Přínosy a praktické využití metody


  • Citlivé stanovení acetátu na nanomolární úrovni v náročných environmentálních matricích.
  • Možnost sledování biogeochemických toků uhlíku a vodíku pomocí izotopového otisku acetátu.
  • Specifické pozicové izotopové analýzy umožňují hlubší pochopení mechanizmů remineralizace organické hmoty.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Rozšíření aplikace na další nízkomolekulární organické kyseliny a oxyanionty (dusičnany, fosfáty, sulfáty).
  • Zlepšení automatizace injekce a přípravy vzorku pro vyšší propustnost analýz.
  • Integrace fragmentační analýzy pro detailní site‐specific izotopové mapování.
  • Pokročilé statistické a strojově‐učené metody pro interpretaci velkých datových souborů.

Závěr


Orbitrap Exploris Isotope Solutions představuje robustní platformu pro přesné a přesné stanovení stabilních izotopů acetátu v komplexních matricích.
Kombinace účinné přípravy vzorku, optimalizované ionizace a vhodné standardizace zajišťuje spolehlivé výsledky pro environmentální a biogeochemické studie.

Reference


  1. Heuer VB, Pohlman JW, Torres ME, Elvert M, Hinrichs KU. Geochim Cosmochim Acta. 2009;73:3323–3336.
  2. Mueller EP, Sessions AL, Sauer PE, Weiss GM, Eiler JM. Anal Chem. 2022;94:1092–1100.
  3. Heuer VB, Krüger M, Elvert M, Hinrichs KU. Org Geochem. 2010;41:22–30.
  4. Weiss GM, Sessions AL, Julien M, Csernica T, Yamada K, Gilbert A, Freeman KH, Eiler JM. Int J Mass Spectrom. 2023;493:117128.
  5. Hilkert A, Böhlke JK, Mroczkowski SJ, Fort KL, Aizikov K, Wang XT, Kopf SH, Neubauer C. Anal Chem. 2021;93(26):9139–9148.
  6. Rockwood AL, Erve JCL. J Am Soc Mass Spectrom. 2014;25(12):2163–2176.
  7. Gorshkov MV, Fornelli L, Tsybin YO. Rapid Commun Mass Spectrom. 2012;26(15):1711–1717.
  8. Grinfeld D, Stewart H, Skoblin M, Denisov E, Monastyrsky M, Makarov A. Int J Mod Phys A. 2019;34(36):1942007.
  9. Hofmann AE, Chimiak L, Dallas B, Griep‐Raming J, Juchelka D, Makarov A, Schwieters J, Eiler JM. Int J Mass Spectrom. 2020;457:116410.
  10. Gorshkov MV, Fornelli L, Tsybin YO. Rapid Commun Mass Spectrom. 2021;26(15):1711–1717.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Isotope ratio analysis of sulfate using Orbitrap Exploris Isotope Solutions
Orbitrap Exploris Isotope Solutions: Using multiple microscans to enhance precision and accuracy for the ratios of minor isotopologues
Uncover new dimensions of isotope ratio analysis with Thermo Scientific Orbitrap MS technology
New dimensions in isotope ratio analysis Orbitrap Exploris™ Isotope Solutions