Implementing Tile-Based Fisher Ratio Analysis of GC×GC-TOFMS Data to Obtain a Master Peak Table of All Detected Analyte Compounds in Many Petroleum-Based Samples

Význam tématu

Analýza složek v ropných produktech pomocí dvoudimenzionální plynové chromatografie s hmotnostní detekcí Time of Flight přináší výrazné zlepšení v rozlišení a kapacitě oddělení. S rostoucím počtem detekovaných píků je nezbytné aplikovat pokročilé chemometrické přístupy k automatizované extrakci a kvantifikaci signálů napříč mnoha vzorky. Tile based Fisher ratio metoda optimalizuje identifikaci rozdílných analyzů mezi třídami vzorků a umožňuje sestavit jednotnou tabulku vrcholů pro rozsáhlé soubory dat.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo adaptovat a vyhodnotit tile based Fisher ratio postup pro data z GC×GC-TOFMS na souborech paliv vzorkovaných z různých šarží a výrobních procesů. Výsledkem má být master peak table obsahující všechny detekované analyty s rigorózní kontrolou detekovatelnosti pomocí blank testů a statistických p testů.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda využívá dvoudimenzionální plynovou chromatografii s modulátorem a Time of Flight hmotnostním spektrometrem. První dimenze kolona Rxi-1 délky 30 m, průměru 0.25 mm a tloušťky filmu 0.25 μm. Druhá dimenze kolona Rxi-17MS délky 2.0 m, průměru 0.18 mm a tloušťky filmu 0.20 μm. Data se zpracovávají v softwaru ChromaTOF Tile, který dělí chromatogram do dlaždic a spočítává Fisherovu poměrovou statistiku pro každou dlaždici mezi třídami vzorků. Dále jsou aplikovány p testy na signály z tří blank replikátů k ověření detekovatelnosti signálů a sestavení konečné tabulky vrcholů (Master Peak Table).

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda identifikovala 719 významných hitů pokrývajících široké spektrum retenčních časů a hmotnostních fragmentů.
• Histogram F poměrů ukázal široké rozložení, poukazující na přítomnost velkých i stopových komponent s rozdílnou variabilitou mezi třídami vzorků.
• Celkem jen 6.3 procent klasifikací vykazovalo nejednoznačnost napříč replikáty, což potvrzuje vysokou reprodukovatelnost.
• Použití blank dlaždic a statistických p testů umožnilo spolehlivě vyloučit šumové signály a soustředit se na detekovatelné analyty.

Přínosy a praktické využití metody

Tile based Fisher ratio přístup minimalizuje problémy s posunem retenční doby, automatizuje extrakci i stopových složek a snižuje zásah uživatele při sestavování tabulky vrcholů. Metodu lze aplikovat na různorodé vzorky vyžadující vysokou rozlišovací schopnost a statistickou robustnost při hledání rozdílů mezi skupinami.

Budoucí trendy a možnosti využití

Podobné postupy lze rozšířit o alternativní chemometrické metriky například varianci nebo modulární skóre vhodné pro případy s omezenými replikáty. Dále je možné aplikovat machine learning pro klasifikaci a predikci vlastností paliv na základě master peak table. Rozšíření na další analytické technologie jako LC×LC MS by mohlo zvýšit univerzálnost přístupu.

Závěr

Adaptace tile based Fisher ratio pro GC×GC-TOFMS umožnila sestavit komplexní master peak table pro paliva s vysokou reprodukovatelností a nízkou mírou zásahu uživatele. Metoda přináší objektivní statistickou kontrolu detekovatelnosti a je připravena k aplikaci na širší spektrum analytických úloh.

Reference

• Halvorsen R Ma W Cain C Ingham H Mohler R Synovec R J Chrom Open 8 2025 100249