Analysis of Water by Time of Flight Mass Spectrometry

Význam tématu

Monitorování kvality vodních prostředí je klíčové pro včasnou detekci kontaminantů a ochranu ekosystémů i veřejného zdraví. Využití vysoce přesné hmotnostní spektrometrie s časem průletu (Time-of-Flight, TOF) v kombinaci s UHPLC umožňuje spolehlivou identifikaci stopových látek na základě přesné měrné hmotnosti s rozlišovací schopností na čtvrté desetinné místo.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo detekovat a identifikovat kontaminanty ve vzorcích mořské vody odebraných u památníku lodi Battleship Texas. Studie prezentuje proces extrakce vzorků, chromatografickou separaci pomocí UHPLC a následnou analýzu pomocí TOF-MS. Diskutovány jsou možnosti databázového vyhledávání a navrhování vzorců neznámých sloučenin.

Použitá metodika a instrumentace

Pro přípravu vzorků byla použita metoda QuEChERS, která minimalizuje iontovou supresi a udržuje čistotu přístroje. Systém Agilent 1290 UHPLC využil sub-2 µm plnivovou kolonovou náplň Zorbax Eclipse Plus (2.1×100 mm, 1.8 µm). Chromatografické podmínky:

• Mobilní fáze A: voda s 0,1 % kyselinou mravenčí
• Mobilní fáze B: methanol s 0,1 % kyselinou mravenčí
• Gradient: 5→95 % B za 10 min, průtok 0,5 ml/min, kolona 40 °C
• Injektovaný objem 1 µl, proplach injektoru 60 s směsí ACN/IPA/voda
• Diode Array Detector 254 nm, sběr celé spektra

Pro Hmotnostní spektrometrii Agilent Accurate-Mass TOF:

• Mód pozitivní ionizace, Agilent Jet Stream
• Teplota plynu 350 °C, sušicí plyn 10 l/min, štítový plyn 11 l/min
• Nebulizér 60 °C, napětí Vcap 3500 V
• Rozsah m/z 110–1100, referenční hmotnosti 121,050873 a 922,009798
• Softwarové nástroje: MassHunter Data Acquisition, Qualitative Analysis, Molecular Feature Extractor, Molecular Formula Generator

Hlavní výsledky a diskuse

Ve vzorcích bylo identifikováno více než 100 sloučenin, včetně mastných amidů (palmitamide, oleamide), nesteroidních protizánětlivých látek (butibufen), aromatických aldehydů (benzaldehyde) a aminokyselinových derivátů. TOF-MS umožnil vyhledávání v databázích METLIN, Agilent Tox a Forensic. V případě nenalezených vzorců byly navrženy možné molekulové formule na základě izotopového vzoru a stupně nasycenosti.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• Rychlé ne-cílené screenování stopových organických látek
• Vysokou selektivitu a citlivost díky přesné hmotnostní analýze
• Možnost rozšíření do oblastí QA/QC, forenzní analýzy a environmentálního monitoringu

Budoucí trendy a možnosti využití

Směřování vývoje zahrnuje rozšíření ne-cíleného metabolomického profilování, automatizaci datového zpracování pomocí umělé inteligence a integraci s technikami GC-MS nebo iontovou mobilitou pro komplexnější charakterizaci vzorků.

Závěr

Komplexní přístup využívající UHPLC-TOF-MS v pozitivním módu s extrakcí QuEChERS prokázal svou účinnost při detekci a identifikaci širokého spektra kontaminantů v pobřežní vodě. Precizní hmotnostní stanovení spolu s pokročilým softwarovým vybavením umožní další rozšíření metody v environmentálním i průmyslovém sektoru.

Reference

• RitaSue D’Antonio, Joan Stevens, Sue D’Antonio, Lynne Marshall. Advantages of Water Flow-Through Time of Flight Mass Spectrometry in UHPLC Applications. HPLC 2010; PitCon 2012 Poster P-2901-M.
• Agilent Technologies. Agilent 1290 Infinity UHPLC System User Guide.
• Agilent Technologies. MassHunter Workstation Software Overview.