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