岛津数据自动化应用

MREM软件在岛津GC-MS数据上的自动化应用
Ver 1.0

该示例中,各种熵最小计算,都在MREM软件集中完成

 摘要:

仅从岛津公司提供的一个未知GC-MS数据上,在未提供任何实验信息和组分信息的条件下,利用MREM软件集,分析其中的混合谱峰。结果显示,MREM软件能很好地应用于岛津的数据;对其中分离不好的混合谱,MREM软件能够很好地分离出各个纯谱。同时,重建得到的各个纯谱的TIC,和原始比较能够很好地还原原始的TIC谱图,证明MREM软件能够应用未知成分的定性定量分析。

 实验目的:

1)分析一个未知的岛津GC-MS数据。
2)定性分析:
在混合物谱图中,利用熵最小算法,只对感兴趣的峰操作,得到不同的未知物的纯谱。
将未知物和NIST数据库比对,得到未知物的结构信息。
3)定量分析:
将重建的纯谱伪浓度,经过矫正,和原始的TIC浓度比较。

实验条件

一个由岛津公司提供的岛津GC-MS的数据。对于该数据,测试仪器型号未知,测试条件等都是未知的。唯一的信息来自文件名:8种有机磷农药-处理.CDF

当文件用模块“netCDF Data Reader‘’导入后,整个TIC谱图软件界面截图见下。

经netCDF Data Reader导入后的数据(上:TIC浓度,下:某一个质谱图)

经netCDF Data Reader导入后的数据(上:TIC浓度,下:某一个质谱图)

当把TIC放大,我们发现在TIC时间950秒左右,有一个混合峰。于是利用”NetCDF Data Reader“将TIC从947秒-953秒的数据导出。得到的3维数据间下图。总共13组混合谱。

图:TIC从947.5-953.5秒的数据的3维图。

图:TIC从947.5-953.5秒的数据的3维图。

熵最小算法应用:自动发现未知物

利用公司的软件主程序 “MREM Professional” 软件,利用它的自动锁峰技术,当把数据导入后,用户不用做任何设定,只需勾选 “Auto Target“ 选项,然后点击运行,让软件自动运行,发现混合谱中的纯谱。运算过程软件截图如下。

MREM Professional 自动重建纯谱运行界面

MREM Professional 自动重建纯谱运行界面

该过程中,MREM软件自动利用算法,计算出需要”锁”住的峰,并一一进行锁峰熵最小(BTEM)计算,然后将得到的结果去重,最后得到每个纯谱。利用该自动功能,在这套数据上,能够自动计算出2个纯谱。

注:自动计算功能只在MREM Professional 版本及以上提供。MREM Starter 不含该功能。

 结果分析:

自动计算最后得到两个纯谱,他们的纯谱谱图和伪浓度截图如下。

图:重建纯谱之一,图中可见:锁住的峰是m/z 125和61

图:重建纯谱之一,图中可见:锁住的峰是m/z 125和61

图:重建纯谱之二。图中可见:锁住的峰是m/z 88和43.

图:重建纯谱之二。图中可见:锁住的峰是m/z 88和43.

将这两个重建纯谱和原始数据比较,利用模块“TIC Concentration Plot”, 将实验的TIC浓度和计算得到的TIC浓度比较,得到的结果如下截图。其中的每个重建纯谱的浓度为实际浓度,不是伪浓度。

实验和重建实际TIC浓度比较界面

图:实验和重建实际TIC浓度比较界面

图中,黑色是岛津数据的TIC谱图(TIC从947.5-953.5秒),蓝色虚线是总重建TIC浓度。蓝色实线和绿色实线是重建纯谱的实际TIC浓度。

表:重建纯谱和原始谱图的TIC浓度面积的关系

原始谱图的TIC浓度面积 46663927
重建纯谱总TIC浓度面积 42192324
重建总面积 / 原始面积 = 90.4 %

各重建纯谱的TIC浓度面积信息

No

TIC 浓度面积

占全部重建浓度的百分比

1

26416626

62.6 %

2

15775698

37.4 %

结果讨论:

利用化学分析方法,发现混合物中的未知物,一直是比较困难而繁琐的事情。本示例说明,在一套没有任何其他信息的岛津数据上,只利用MREM软件的自动功能,就能方便的发现混合物中的纯谱,和他们的浓度。结果也显示,重建纯谱的实际浓度峰对称性较好,总重建TIC和实际TIC符合比较好。

重建和实际的TIC浓度,有一定的差异,这些差异可能来自几个方面。1)熵最小算法的应用基础是各个纯谱的线性叠加。但是我们常用的四级杆质谱,它的谱图的线性是很差的,就是在一个纯峰的不同TIC时间采样,得到的纯谱的各个峰的比例也是变化很大。在这样的非线性查的体系里面,熵最小算法能够提取出各个纯谱的线性部分。所以重建浓度和实际浓度的差,很大的可能是其中遗留下来的非线性部分。2)差异可能来自于浓度很小的其他组分。浓度小的组分的峰高度很小。同样由于质谱的非线性,高浓度组分的谱图的小变化,对于小浓度的组分干扰就非常大,所以它们的谱图湮灭在高浓度组分中。解决这个问题的方法是使用线性较好的质谱仪,或者优化系统的设置。这些我们将在其他文章中涉及。