干货丨一“呼”一“吸”,“电子鼻”高敏示踪!

2020-12-16 11:53:12, 华质君 华质泰科生物技术(北京)有限公司



疫情之下的环境问题

疫情在全球范围内肆虐,防疫相关的药品和化学品使用量大增,由此引发的环境问题已经引起关注。国家自然科学基金委发布了“重大疫情的环境安全与次生风险防控”2020年度项目指南,其中包括了研究控疫药品和化学品的环境污染及生态效应,及针对重大疫情引致的生态环境进行综合风险评估与防控策略制定等。



工业化咖啡的风味追求

咖啡的风味,属舌尖上的味道与鼻腔内香气分子感应的总和。影响咖啡风味的因素众多,终经烘焙所生的香味皆系于一类物质——挥发性有机化合物(VOCs)。烘焙,恰似咖啡豆内轰轰烈烈进行的一场化学反应趴体,场景梦幻,“鲜”象环生,余“味”无穷。若想真正优化咖啡风味,就需了解其背后的科学(化学,如烘豆师通过改变热量来控制关键的化学反应)。


SICRIT®

精巧、香气、原位源!



SICRIT® 解决方案,放之皆准的领域包括毒化、食药、组学、临床、环境、疾控等有机分子的检测领域,更可直接在线分析气态或风味分子物质。



流过式介质通路放电源(SICRIT®为最新原位电离技术,SICRIT(Soft Ionization by Chemical Reaction in Transfer)仅利用电极放电,激发和离子化质谱入口端流路上的气态化学物质,来实时识别流入物质的化学成分和形态,无需(像传统液质依赖的 ESI 电喷雾电离那样依赖溶剂)使用溶剂及(像其他原位电离技术那样)任何辅助性正压气体,直接实现快速、广谱、灵敏、高通量的准确定量、定性、溯源、筛查、或聚类分析。该技术由苏黎世联邦理工学院(ETH)Renato Zenobi 教授课题组最先发明,继由德国 Plasmion 公司二次创新并商业化。


SICRIT 具备无歧视和快速广谱软电离有机成分(极性、弱极性、非极性)尤其是中性(如烷烃)或几无极性的难电离化合物(如多环芳烃 PAHs)的特长,实现高灵敏度(达 ppt~ppb,即 pg~ng/mL 浓度级别)的靶标定量如化学毒物分析、农兽药检测,或示踪分析如新生儿筛查、化学品迁移。该技术和各品牌质谱联用,适于毒品、滥用药物、物证和化武分析、气味鉴定、环污监测、食药质控、临检分析等研究,也会在未知物非靶标筛选以及组学研究应用领域大放光彩!


• 质量控制      • 医疗诊断

• 工业 4.0       • 排放监测

• 食品安全      • 香气感应

• 安检取证      • 更多…



应用案例一

SICRIT® Technology for Fast and Direct SPME-MS Analysis of Environmental Trace Contaminants

SICRIT-SPME-MS 快速直接分析环境中痕量污染物


在生物医药、法医物证、食品环境等领域,简单快速的痕量分析变得越来越必要。常规液质和气质方法通常能够满足高敏、高特异性,但前端必须依赖的 HPLC 和 GC 分离冗繁,更繁琐的往往是相应伴随着的、无解的样品预处理。


为克服分析通量限制,简化样品制备属当务之急!本文提出基于 SICRIT® 软电离和固相微萃取(SPME)联用来鉴定环境样品中痕量污染物的方法,不仅可直接快速定量,且无需冗繁制样。


SICRIT-SPME-MS 的优点包括:

▵ 时间短

▵ 电离灵敏度高

▵ 质谱分辨率高

▵ 软电离不产生碎片


图1:SICRIT-SPME-MS 流程,每样品需时几分钟。


对于非极性分析物,传统质谱电离技术(ESI 和 APCI)失灵。原位电离如 SICRIT 快速分析不同基质中的多组分非极性化合物,具有快速、高通量、和定量筛查潜力。


图2:SPME-SICRIT-MS 分析水样中的多环芳烃(PAH),显示水体污染物的标准定量校正曲线,线性关系良好(R2>0.99),检出限低至 ppt 级。


图3:掺有杀虫剂的泥土样品的全扫描质谱图,SPME-SICRIT-MS 非靶向筛查污染物。


图4:SPME-SICRIT-MS 分析苹果中杀虫剂双硫磷的标准定量校正曲线,检出限 LOD 为80 ng/L,证明了 SPME-SICRIT-MS 快速定量分析复杂样品的能力。


结论

本文举例 SPME-SICRIT-MS 联用技术在快速、直接、高通量筛查化学品污染物和毒物方面的应用潜力。其高准确性、快速定量、高敏筛查及兼容采样自动化的特点,充分展现了 SICRIT 在靶向及非靶向痕量分析方向上的光明前景。



应用案例二

Coffee Aroma Profiling – Direct SICRIT® HR-MS Analysis

咖啡香味分析 – 原位 SICRIT 高分辨质谱分析


基于烘焙产生的含有挥发性有机化合物(VOCs)的咖啡香气,其组成非常复杂,业已证明超过1000种化学成分与咖啡风味相关联,这类化合物包括羰基物、硫脂环族、芳环和杂环化合物。利用 SICRIT-MS 直接分析咖啡豆或在烘焙阶段实时在线监测 VOCs,可得知和溯源咖啡豆产地、烘焙条件、和储藏方式,助力烘焙优化、产品调兑、和选择适宜封存香味的包装运输材料。


SICRIT 分析咖啡的优点:

▵ 直接鉴定咖啡芳香物

▵ 实时监测咖啡烘焙过程

▵ 易与 GC 和 SPME 耦合

▵ 离子化范围更广(涵盖酸、酚、醇、酯、芳烃、烷烃、萜烯、富硒有机物,等)


图1:SICRIT® 对咖啡豆香气成分的在线监测


在线筛查只需将咖啡豆放于 SICRIT 装置入口前端,以热气流(100℃)解吸附并即刻电离产生分子离子,质谱检测分析。SICRIT 装置还可以与 GC 结合使用,利用 SICRIT 软电离获得 GC 馏分的高分辨质谱结果。(传统的 GC-MS 利用 EI 电子轰击源,则只能得到碎片图,难以获得一张含有完整分子量的风味谱图)


图3:SICRIT-LTQ-Orbitrap 单咖啡豆香味质谱图;图中离子举例 m/z 153 为香草醛,m/z 195 为咖啡因。


SICRIT 实现了 1s 内几百种挥发性有机物的高效鉴别而且无需任何样品制备。更为重要的是,分析物无丢失通过 SICRIT 装置,在线软电离高效率生成分子离子,全部进入质谱检测,灵敏度更高,定量更重现!


表1:咖啡香味成分与其高分辨质谱(分辨率10万)精确质量数匹配结果


图4:SICRIT-MS 高分辨率谱图显示了样品在分子离子 m/z 143 附近的优秀的分辨能力,多个几乎同质峰基线分离。


结论

SICRIT 直接、实时、高准确度鉴别单颗咖啡豆中300多种香味成分,可应用于高灵敏监控咖啡豆烘焙过程。该技术唯一的问题是它瞬间获取的信息量实在太多,以至于现行数据分析能力储备不足,未来将倒逼大数据分析软件的普及应用和开发,扩大 SICRIT 应用于不同场景的长足优势。




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华质泰科引入原位质谱新俊 SICRIT,剑指呼气及代谢组学临床研究




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