이 원고는 미국 에너지 부와 계약 번호 DE-AC05-76RL01830에서 바텔 기념 연구소에 의해 작성되었습니다. 미국 정부는 유지하고 출판사, 출판 문서를 수락하여, 미국 정부가해야 할 다른 사람을 게시하거나이 원고의 게시 된 양식을 재현하거나 허용하는 비 독점적, 납입, 취소 불능, 전세계 라이센스를 보유하고 있음을 인정 그래서, 미국 정부의 목적.

1. 샘플 준비 <ol><li> 문헌 10,11 검색된 반응기 설계 및 실험 절차에 따른 조류 연속 흐름 HTL 통해 혼합 수성 / 유기 생성물 스트림을 생성한다. </li><li> 수상과 유기상에 제품 스트림을 분리하는 중력 분리기를 사용합니다. </li><li> GC-TOF-MS 분석 GC × 4 ° C로 유지 냉장고 0.45 μm의 주사기 필터를 사용하여 저장소 HTL 성상을 10 ml의 필터. </li></ol> 2. 악기 구성 요소 <ol><li> 쿼드 - 젯 듀얼 스테이지 냉각 기반 변조기 및 비행 시간 (TOF) 질량 분석 (MS)이 실험에 구비하는 가스 크로마토 그래피 (GC)를 사용한다. </li><li> GC에 각 시료 또는 표준의 1 μl를 주입 할 수있는 오토 샘플러를 구성합니다. 문헌 (13)에 설명 된대로 자동 샘플러 시퀀스에 대한 샘플 및 표준 주사의 무작위 블록 디자인을 사용합니다. randomi평탄화 블록 설계는 일반적으로 장비 동작 제어 정량적 연구에 사용된다. 우리 실험실은 기기 작동을 확인도 비교 연구에서 일상적으로 디자인을 사용합니다. </li><li> 변조기 전에 기자 기밀 커넥터를 사용하여 기본 및 보조 열을 연결합니다. 모두 기본 및 보조 열 양쪽 가장자리가 프레스 꽉 커넥터에 연결하기 전에 날카로운 모서리없이 직선 절단되어 있는지 확인합니다. </li><li> GC 컬럼 페룰을 놓고 열 5mm가 인젝터 내부가되도록 한 다음 GC 주입기 1 차 열을 연결합니다. </li><li> GC 인젝터에 대한 그 유리 라이너, 비 스틱 라이너 O 링 및 격막 새로운 오염의 무료 확인합니다. </li><li> 보조 열 및 전송 라인을 연결하는 1/16 X 0.5 mm ID 전송 라인 페룰을 사용합니다. 전송 라인에 보조 기둥의 0.2 m 부분을 놓습니다. </li><li> 보조 열의 0.1 m 부분이 변조기에 있는지 확인하십시오. </li><li> 초 고순도 헬륨을 사용하여1.5 ml의 분 -1의 유속 GC 용 캐리어 가스로서 가스. </li><li> 변조기의 냉각제 역할을 듀어에 충분한 액체 질소가 있는지 확인하십시오. 듀어 액체 질소 수준의 출구에 연결된 압력 게이지를 사용하여 예측 될 수있다. 0 kPa의가 비어 있음을 나타냅니다 동안 압력 게이지의 69 kPa의 독서는, 듀어가 가득 함을 나타냅니다. </li></ol> 3. 프로토콜 샘플을 분석하기 전에 <ol><li> 악기에 더 큰 누수가 없는지 확인합니다. TOF-MS의 진공 게이지 판독 1.5 ml를 분 -1 GC 컬럼 유속 이상 2.7 × 10-5 파의 경우,이 시스템의 주요 누출을 나타낸다. </li><li> 품질 관리 (QC) 방법을-설정하고 제조 업체의 프로토콜을 사용하여 최대 신호 응답을 달성하기 위해 내장 &#39;수집 시스템 조정&#39;프로토콜을 실행합니다. </li><li> 내장 품질 관리 방법의 &#39;악기 최적화&#39;프로토콜, 직렬로 실행 - filam을천만에 초점, 이온 광학 초점 및 제조 업체의 프로토콜을 사용하여 질량 교정 테스트합니다. 질량 교정 검사를 통과했는지 확인하십시오. QC이 방법은 기기의 모든 하드웨어 파라미터를 최적 레벨에있는 것을 보장한다. </li><li> 제조자의 프로토콜을 이용하여 &quot;누출 검사&quot;를 수행한다. 자동으로 누출 검사 보고서를 생성 분석합니다. 그 확인의 상대적 농도가 28 (N 2), 32 (O 2) 및 18 (수분) 이온이 각각 10 % 미만, 3 %, 69 이온의 질량 스펙트럼을 내부 표준 5 % 미만이어야한다. </li><li> 조정 TOF-MS는 제조 업체의 프로토콜을 사용하여. </li><li> 실행 품질 제어 방법뿐만 아니라, TOF-MS 조정 프로토콜 전에 누설 검사 후도 시료와 표준 분석있다. </li></ol> 변조기의 최적 변조 기간을 결정 4. 프로토콜 <ol><li> 임의로 긴 변조주기 (예를 들어 10 초 또는 13 초)을 선택합니다. 2.2에 기술 된 바와 같이 샘플을 주입. </li><l난&gt;에는 피크가 용출되지 후 윤곽 플롯의 두 번째 차원의 체류 시간을 확인합니다. . 최적의 변조 기간으로 확인 된 두 번째 차원 보존 시간을 선택 윤곽 플롯의 두 번째 차원에서 유지 시간의 식별을 명확하게 도표 2 해명. </li><li> 단계 4.1에서 사용되는 변조 기간을 늘리고 다시 &quot;랩 어라운드&quot;경우 18 관찰 분석을 수행합니다. 두 번째 차원의 피크가 첫 번째 차원의 기준선 아래로 용출 경우 주위에 감싸 현상이 발생합니다. &#39;랩 어라운드&#39;에 대한 예 등고선 플롯은 추가 정보를 그림 3에 표시됩니다. </li><li> 최적의 값이 결정될 때까지 반복 4.2 및 4.3 단계를 반복합니다. </li></ol> 장비 셋업 5. 실험 매개 변수 <ol><li> 극성 (60 MX 0.25 mm X 0.5 ㎛의 막 두께) 차 칼럼과 비극성 (MX 2.3 0.25 mm X 0.5 ㎛의 막 두께)와 같은 모세관 컬럼 카필라 설치보조 열로 공예 열입니다. 수분, 공기 및 새로운 GC 컬럼과 관련된 오염 물질의 미량을 제거하기 위해 적어도 2 시간 동안 주 및 보조 열 모두 굽는다. </li><li> 1.5 ml의 분 -1의 유속 GC위한 캐리어 가스로서 초 고순도 헬륨 가스를 사용한다. </li><li> 250 : 260 ° C의 온도 (1)​​의 분할 비를 GC 인젝터를 설정한다. </li><li> 5 ° C의 분 -1에서 260 ° C로 승온 한 다음, 0.2 분 동안 40 ° C의 일정 온도에서 5 분 동안 260 ° C의 항온 하였다 : 차 열의 다음의 온도 프로그램을 사용한다. </li><li> 보조 칼럼 차 칼럼의보다 5 ° C에서 보조 칼럼 온도보다 변조기 온도 5 ° C 높게 유지한다. </li><li> 뜨거운 펄스의 0.8 초 차가운 펄스의 1.2 초와 4 초 최적의 변조주기를 사용합니다. 이 값은 종파에 기재된 프로토콜에 기초하여 결정된다이온 4. </li><li> 270 ° C로 설정 전송 라인 온도. </li><li> 0 초에 인수 지연 또는 용매 지연을 설정합니다. </li><li> 각각 35와 800으로 m / z의 낮은 및 높은 범위를 설정합니다. </li><li> 400 스펙트럼 / 초에서 MS 검출기 수집 속도를 설정합니다. </li><li> 최적화 된 값이 150 V 이상에서 MS 검출기 전압을 유지한다. </li><li> 225 ℃에서 MS 이온 소스 온도를 유지한다. </li></ol> 6. 데이터 분석 <ol><li> 장비 제조자에 의해 제공된 소프트웨어를 사용하여 데이터 처리를 수행한다. </li><li> 데이터 분석 방법에서 다음 작업을 선택합니다 -베이스 라인, 라이브러리 검색 위의 피크를 찾아, 계산 기준 및 계산은있다 / 높이입니다. </li><li> 데이터 파일을 통해베이스 라인 추적. 베이스 라인 0.5로 오프셋 입력합니다. 첫 번째 차원에서 15 초와 두 번째 차원에서 0.15 초 예상 피크 폭을 입력합니다. </li><li> 식별자에 대한&gt; 850의 설정 신호 대 잡음 5,000 비율과 유사 값화합물의 문법을 없애는. </li><li> 샘플에 존재하는 화학 화합물을 식별하고 전달하는 라이브러리 검색 모드를 설정하기 위해 시중에서 판매하는 질량 스펙트럼 라이브러리를 선택합니다. </li><li> 제조자의 프로토콜을 사용하여이 데이터를 분석 방법을 이용하여 데이터 파일을 처리한다. 이는 데이터 파일을 처리하는, 적어도 1 시간을 필요로한다. </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

결과는 명확 전에 시료 전처리 기술없이 조류 바이오 미정 수성 분획에 존재 극성 화합물 및 광 휘발를 해결 극성 × 비극성의 열 결합 능력을 나타낸다. 급격한 피크 테일링 유기산 및 N-화합물 비극성 × 극성 열의 조합을 사용하는 동안 관찰되었다. 이 피크 테일링은 초기 용출 빛 유기물에 대한 관찰되지 않았다. 장비를 확인하는 것은 (TOF-MS에서 진공 1.5 ml의 분 -1 GC 캐리어 가스 유량 2.7 ...

액체 연료, 유한 한 화석 연료 자원, 화석 연료 공급의 불확실성 및 대기 중 온실 가스의 농도 증가 우려에 대한 수요가 꾸준히 증가 재생 자원에 대한 글로벌 한 인식이 증가하고있다. 태양 광, 풍력 에너지, 수력, 지열 (태양 광 및 태양열 포함) 에너지, 바이오 매스는 잠재적으로 화석에서 파생 된 에너지 (2)를 대체 할 수있는 기본 재생 에너지 원이다. 이들 바이오 매스 액체 수송 연료 및 고가의 화학 물질 3 제조에만 탄소 계 대체 에너지 원이다. 바이오 매스는 산림 자원, 농업 잔류 물, 조류, 종자, 도시 고형 폐기물 및 탄소가 풍부한 산업 폐기물로 유기 물질을 포함한다 (예, 펄프 및 제지 산업이나 식품 가공) 1. COM을 기반으로 리그 노 셀룰로오스 및 비 목질 원료 : 바이오 매스는 크게 두 가지 범주로 분류된다위치 특성. 비 목질 원료는 단백질, 탄수화물 및 지질 / 오일 4있는 동안 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스는 탄수화물과 리그닌으로 구성되어 있습니다. 지속 재배 및 5,6 수확 경우 육상 식물에서 파생 된 리그 노 셀룰로오스 원료는, 단지 현재의 액체 연료 (가솔린, 제트 연료, 디젤) 수요의 30 %를 만족시킬 수 있습니다. 재생 액체 연료의 제조 따라서, 이러한 미세 조류 및 곰팡이와 같은 비 - 목질 수생 미생물, 고려 전위 공급 원료 목질 자원을 보완한다. 미세 조류 원료 전류 액체 수송 연료가 7,8 요구 만족시킬 가능성이있다. 조류는 많은 장점을 가지고 : 높은 면적 생산성 (8), 낮은 품질, 맛 없은, 또는 바다 물 (9), 에너지 밀도가 중성 지방 또는 탄화수소 7, 8을 축적 할 수있는 능력에서 성장 할 수있는 능력. 열수 액화 (HTL)는 실용적이고 확장 성이 공동자연 조류 나 수중 원료 10, 11과 관련된 물을 이용하여 n 버전 프로세스입니다. 이는 연료 블렌드 재고로 업그레이드 할 수 액상 제품 또는 바이오 원유 생산 10-25 MPa로 250-400 ℃로 운영 압력 작동 온도와 열 화학적 공정이다. 바이오 원유 조류의 HTL에서 생산은 구별 쉽게 분리 유기 및 수성 분수가있다. 바이오 미정 유기 분획을 효율적으로 촉매 하이드로 처리 공정 (11)을 통해 정제 준비 블렌드 재고로 전환시킬 수있다. 바이오 원유의 수성 분획 ~ 조류 원료의 전체 존재하는 탄소의 30 %가 포함되어 있습니다. 화합물 수천 HTL 수성 스트림에서 식별되었지만, 주된 분획 탄수화물 및 지질 및 피롤을 포함 질소 헤테로 (피리딘의 분해에 의해 형성 (지방산, 알콜, 케톤, 알데히드 류를 포함), 저 분자량 네이트 이루어져 , 피라진단백질 분해 (12)로부터 유래 된 말이지, 및 이미 다졸). 수성 전체 공정의 경제성을 개선하기위한 부분뿐만 ​​아니라 지속 가능성을 활용에 대한 연구가 진행 중이다. 합성 가스는 촉매 수열 가스화 10,13, 14 통해 조류 바이오 미정 수성 분획으로부터 제조 될 수있다. 다르게는, 수성 분획 유기물은 촉매 연료 첨가제 및 특수 화학 제품으로 전환 될 수있다. 수성 액상 유기물의 변환 촉매 열수 가스화 및 촉매 스크리닝 연구를 최적화에 대한 연구는 퍼시픽 노스 웨스트 국립 연구소 (PNNL)에서 현재 진행 중입니다. 이 작품, 질적뿐만 아니라 조류 바이오 원유의 수성 부분의 양적 특성이 필요합니다. 조류 바이오 미정 수성 분획을 폐기 스트림을 고려하기 때문에, 조류 바이오 조 (13, 15)의 수성 분획을 분석 한 소수의 연구가있다. 또한, 최근연구는 고 부가가치 바이오 제품에이 HTL 조류 물을 변환하는 HTL 기반의 바이오 정유 (11)의 지속 가능성과 경제성을 향상시킬 것이라고 결론을 내렸다. 따라서, 본 연구에서는 (GC-TOF-MS × GC) 비행 시간 형 질량 분광 분석으로 결합 이차원 가스 크로마토 조류 HTL로부터 얻은 바이오 미정 수성 분획 질적 특성화 방법 개발에 초점을 맞추었다. GC-TOF-MS × GC는 (시료 또는 화학적 화합물의 분리)의 해상도를 증가시키는 가장 유망한 크로마토 그래피 분석 기술, 최대 용량 (해결 피크 예 번호) 화학 화합물을 식별하기위한 신호 대 잡음비 (인 ) 높은 자신감을 가지고, 화학 화합물 (16)의 공동 용출을 방지 할 수 있습니다. 해상도, 최대 용량 및 잡음비 신호대을 최대화하기 위해 상이한 고정상 두 GC 컬럼은 압입 C를 사용하여 직렬로 연결된onnector 또는 마이크로 유니온 (17) (본 연구에 사용 된 GC-TOF-MS × GC 시스템의 블록도도 1 참조). 변조기 집중할 트랩에 압입 커넥터와 보조 열 사이에 배치하고, 보조 열 (18)에 차 컬럼으로부터 유출 물을 다시 분사된다. 도 1에 도시 된 바와 같이 변조는 본 연구에서 보조 열을 발생한다. 보조 열은 다음 전송 라인 조립체를 통해 TOF-MS에 연결된다. GC-TOF-MS × GC는 원유 16, 19, 가솔린, 제트 연료, 디젤, 바이오 디젤, 바이오 연료, 유기 분획 질적으로뿐만 아니라 유기 샘플의 정량 분석을 위해 이전에 사용 된 20- 열 화학 물질뿐만 아니라 열 촉매 변환에서 생산 (22)는 23, 24를 처리합니다. GC-TOF-MS 장비, 긴 비극성 열 w × GC에서 이러한 유기 샘플의 특성화단 극성 열 보조 열로서 사용하면서, 차 컬럼으로 사용되는. 종래 열 구성 번째 차원 18 극성이어서 제 차원 이상의 휘발성의 차이에 기초한 화학적 화합물을 해결한다. 준비 17,25-30 단계를 통해 시료가 된 후 생물학적 과정, 식품 가공, 환경 폐기물에서 수성 또는 물 샘플 유사한 주 / 보조 열 구성을 사용하는 것을 특징으로 하였다. 이러한 유도체 화, 고체상 추출하고, 유기 용매 추출 등의 시료 전처리 기술은 모든 GC-TOF-MS 분석 17,27-29,31,32 × (GC)에 종래 이용되어왔다. 이들 기술은 종래의 열 (33)을 구성하여 분석 시료 화합물의 극성을 감소시키는 목적으로 하였다. 다른 전략이 샘플의 특성에 기초하여이 연구에 사용 하였다 (여기에서 물 극성 유기 화합물)GC-TOF-MS 분석을위한 GC × 역방향 주 / 보조 열 구성을 이용. 바이오 조 HTL로부터 제조의 수성 분획 때문에 극성 화합물 (13)을 가지며, 주 극성 칼럼 및 2 비극성 열의 열 조합은 상류 시료 전처리없이 GC-TOF-MS × GC에 사용 하였다. 이 주 / 보조 열 조합은 두 번째 차원에서 변동성 다음에 첫 번째 차원을 통해 극성의 차이에 따라 화학 물질을 해결합니다. 한정 분석 방법은 종래의 샘플 (15)없이 처리 이차원 가스 크로마토 그래피를 이용하여 수성 샘플 특성화 문헌에 존재한다. 이 연구의 목적은 조류 바이오 원유의 수성 부분에 존재하는 화학 물질을 확인하는 것이 었습니다. 이 목표, GC-TOF-MS 데이터 수집 방법 × GC를 달성하기 위해 열 극성 열의 조합 (프림 개발되었다워)) 비극성 (보조 ×. Klenn 등은. (2015)는 기본 항목에 대하여 차 컬럼 (특히 60m GC 컬럼) 및 보조 칼럼의 오프셋 온도 저하의 길이를 증가 시키면 피크 용량 해상도 16-18을 최대화한다고 제안했다. 따라서, 60m 차 칼럼 5 ° C는 본 연구에서 사용 된 주요 항목에 대하여 보조 칼럼의 온도 오프셋. 최적의 변조 기간이 연구에 기술 된 프로토콜에 따라 측정 하였다 (섹션 4 참조). GC 칼럼 온도의 최적의 램프 속도는 시행 착오 법에 의해 결정되고 문헌 16-18에 제시된 값과 비슷 하였다. 수성 샘플이 열 조합의 장점을 설명하기 위해, 우리는 극성 비극성 × 종래 열 조합 HTL 조류 물 샘플을 분석 하였다. 문헌에서 제안 된 동작 파라미터는 수성을 분석에 이용 하였다비극성 × 극성 열 조합 (18)와 조류 바이오 원유의 비율.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="867">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">GC &#215; GC - TOF/MS</td>
			<td style="width:199px;">Leco</td>
			<td style="width:151px;">PEG4D11DLN15</td>
			<td style="width:268px;">Commercial Pegasus 4D</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ChromaTOF version 4.50&#160;</td>
			<td style="width:199px;">Leco</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td style="width:268px;">Data analysis software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Rxi-5MS GC column</td>
			<td style="width:199px;">Restek</td>
			<td style="width:151px;">13420</td>
			<td style="width:268px;">2.3 m column was used from this column.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Stabilwax GC column</td>
			<td style="width:199px;">Restek</td>
			<td style="width:151px;">10626</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">HP-5 GC column</td>
			<td style="width:199px;">Agilent</td>
			<td style="width:151px;">19091J-416</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Stabilwax GC column</td>
			<td style="width:199px;">Restek</td>
			<td style="width:151px;">15121</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Presstight Connector</td>
			<td style="width:199px;">Restek</td>
			<td style="width:151px;">20430</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">GC injector liner</td>
			<td style="width:199px;">Restek</td>
			<td style="width:151px;">23305.5</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">GC Injector ferrules</td>
			<td style="width:199px;">Agilent</td>
			<td style="width:151px;">5181-3323</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Non-stick liner O-rings</td>
			<td style="width:199px;">Agilent</td>
			<td style="width:151px;">5188-5365</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Transfer line ferrules</td>
			<td style="width:199px;">Restek</td>
			<td style="width:151px;">20212</td>
			<td style="width:268px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Ethanol</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">459844</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Acetone</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">414689</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Acetic acid</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">320099</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">2-butanone</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">360473</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Propanoic acid</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">402907</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Butanoic acid</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">19215</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Pyridine</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">270970</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Pyrazine</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">65693</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">Acetamide</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">695122</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">2,5-pyrrolididione</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">S9381</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:249px;">N-methylsuccinimide</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">325384</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:249px;">N-(2-hydroxyethyl)succinimide</td>
			<td style="width:199px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:151px;">444073</td>
			<td style="width:268px;">Chromatography grade</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

qualitative characterization of the aqueous fraction from hydrothermal liquefaction of algae using 2d gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry

비행 시간 형 질량 분광 분석으로 결합 이차원 기체 크로마토 식별하고 복잡한 혼합물의 화학 성분을 정량화하기위한 강력한 도구이다. 종종 가솔린, 제트 연료, 디젤, 바이오 디젤, 바이오 - 조 / 바이오 오일, 유기 분획을 분석하기 위해 사용된다. 이러한 분석의 대부분에서, 제 1 분리 차원 극성 분리 한 후, 비극성이다. 바이오 연료 생산에서 바이오 원유 및 기타 수성 샘플의 수성 분획 유사한 열 조합으로 조사되었다. 그러나, 이러한 유도체 화, 용매 추출, 및 고체상 추출 등의 시료 전처리 기술이 필요했다 분석에 앞서. 본 연구에서는 조류의 열수 액화 얻은 수성 분획을이어서 제 차원 극성 분리하여 이전 샘플 제조 기술없이 비행 시간 형 질량 분광 분석으로 결합 이차원 기체 크로마토 그래피에 의해 특징했다두 번째의 비극성 분리에 의해. 이 분석에서 이차원 플롯 전통적인 열 구성에서 수득 된 것과 비교 하​​였다. 조류 바이오 원유의 수성 분수의 질적 특성의 결과가 자세히 설명되어 있습니다. 비행 시간 형 질량 분광 분석으로 결합 이차원 가스 크로마토 수성 샘플 유기물 특성화 비극성 분리 하였다 극성 분리를 사용하는 장점이 강조된다.

국가에 대해 검색하여 확인 된 화합물의 비극성 극성 ×는 그림에 표시됩니다의 열 조합으로 분석 조류 바이오 원유의 수성 부분에 대해 얻어진 총 이온 크로마토 그램 (TIC) 4. 체류 시간과 유사 또는 일치 계수 값 표준 기술 (NIST) 라이브러리 연구소는 표 1에 정리 하였다. 옥시 게 네이트는 AND (아세트산, 프로판 산, 부 탄산을 포함), 유...

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Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry

A two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry method is described for characterization of the aqueous fraction of bio-crude produced from hydrothermal liquefaction of algae. This protocol can also be employed to analyze the aqueous fraction of liquid products from fast pyrolysis, catalytic fast pyrolysis, catalytic deoxygenation and hydro-treating.

비행 시간 형 질량 분석과 2D 가스 크로마토 그래피를 사용하여 조류의 열수 액화에서 수성 분수의 질적 특성

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.3K 조회수.  Pacific Northwest National Laboratory. A two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry method is described for characterization of the aqueous fraction of bio-crude produced from hydrothermal liquefaction of algae. This protocol can also be employed to analyze the aqueous fraction of liquid products from fast pyrolysis, catalytic fast pyrolysis, catalytic deoxygenation and hydro-treating. 

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Characterizing Bacterial Volatiles using Secondary Electrospray Ionization Mass Spectrometry (SESI-MS)

Secondary electrospray ionization mass spectrometry (SESI-MS) is a method developed for the rapid detection of volatile compounds, without the need for sample pretreatment. The method was first described by Fenn and colleagues1 and has been applied to the detection of illicit drugs2 and explosives3-4, the characterization of skin volatiles5, and the analysis of breath6-7.
SESI ionization occurs by proton transfer reactions between the electrospray solution and the volatile analyte, and is therefore suitable for the analysis of hetero-organic molecules, just as in traditional electrospray ionization (ESI). However, unlike standard ESI, the proton transfer process of SESI occurs in the vapor phase rather than in solution (Fig. 1), and therefore SESI is best suited for detecting organic volatiles and aerosols.
We are expanding the use of SESI-MS to the detection of bacterial volatiles as a method for bacterial identification and characterization8. We have demonstrated that SESI-MS volatile fingerprinting, combined with a statistical analysis method, can be used to differentiate bacterial genera, species, and mixed cultures in a variety of growth media.8 Here we provide the steps for obtaining bacterial volatile fingerprints using SESI-MS, including the instrumental parameters that should be optimized to ensure robust bacterial identification and characterization.

Characterizing Bacterial Volatiles using Secondary Electrospray Ionization Mass Spectrometry SESI-MS

Secondary electrospray ionization mass spectrometry (SESI-MS) enables the detection of volatile organic compounds (VOCs) without the need for any sample pretreatment. This protocol provides instructions for the rapid (within minutes) characterization of bacterial VOCs using SESI-MS.

보조 전기 분무 이온화 질량 분석법 (SESI - MS)를 사용하여 특성화 세균 휘발성 물질

Secondary electrospray ionization mass spectrometry (SESI-MS) is a method developed for the rapid detection of volatile compounds, without the need for ...

연구

생체공학

Cellular Lipid Extraction for Targeted Stable Isotope Dilution Liquid Chromatography-Mass Spectrometry Analysis

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including numerous stereoisomers1,2. These metabolites can be formed from free or esterified fatty acids. Many of these oxidized metabolites have biological activity and have been implicated in various diseases including cardiovascular and neurodegenerative diseases, asthma, and cancer3-7. Oxidized bioactive lipids can be formed enzymatically or by reactive oxygen species (ROS). Enzymes that metabolize fatty acids include cyclooxygenase (COX), lipoxygenase (LO), and cytochromes P450 (CYPs)1,8. Enzymatic metabolism results in enantioselective formation whereas ROS oxidation results in the racemic formation of products.
While this protocol focuses primarily on the analysis of AA- and some LA-derived bioactive metabolites; it could be easily applied to metabolites of other fatty acids. Bioactive lipids are extracted from cell lysate or media using liquid-liquid (l-l) extraction. At the beginning of the l-l extraction process, stable isotope internal standards are added to account for errors during sample preparation. Stable isotope dilution (SID) also accounts for any differences, such as ion suppression, that metabolites may experience during the mass spectrometry (MS) analysis9. After the extraction, derivatization with an electron capture (EC) reagent, pentafluorylbenzyl bromide (PFB) is employed to increase detection sensitivity10,11. Multiple reaction monitoring (MRM) is used to increase the selectivity of the MS analysis. Before MS analysis, lipids are separated using chiral normal phase high performance liquid chromatography (HPLC). The HPLC conditions are optimized to separate the enantiomers and various stereoisomers of the monitored lipids12. This specific LC-MS method monitors prostaglandins (PGs), isoprostanes (isoPs), hydroxyeicosatetraenoic acids (HETEs), hydroxyoctadecadienoic acids (HODEs), oxoeicosatetraenoic acids (oxoETEs) and oxooctadecadienoic acids (oxoODEs); however, the HPLC and MS parameters can be optimized to include any fatty acid metabolites13.
Most of the currently available bioanalytical methods do not take into account the separate quantification of enantiomers. This is extremely important when trying to deduce whether or not the metabolites were formed enzymatically or by ROS. Additionally, the ratios of the enantiomers may provide evidence for a specific enzymatic pathway of formation. The use of SID allows for accurate quantification of metabolites and accounts for any sample loss during preparation as well as the differences experienced during ionization. Using the PFB electron capture reagent increases the sensitivity of detection by two orders of magnitude over conventional APCI methods. Overall, this method, SID-LC-EC-atmospheric pressure chemical ionization APCI-MRM/MS, is one of the most sensitive, selective, and accurate methods of quantification for bioactive lipids.

This protocol will demonstrate the extraction and analysis of free and esterified bioactive fatty acids from cells. Fatty acids are accurately quantified using stable isotope dilution, chiral liquid chromatography, electron capture atmospheric chemical ionization multiple reaction monitoring mass spectrometry (SID-LC-ECAPCI-MRM/MS).

타겟 안정 동위 원소 희석 액체 크로마 토그래피 - 질량 분광법 분석을위한 세포 지질 추출

The metabolism of fatty acids, such as arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), results in the formation of oxidized bioactive lipids, including ...

Cell Co-culture Patterning Using Aqueous Two-phase Systems

Cell patterning technologies that are fast, easy to use and affordable will be required for the future development of high throughput cell assays, platforms for studying cell-cell interactions and tissue engineered systems. This detailed protocol describes a method for generating co-cultures of cells using biocompatible solutions of dextran (DEX) and polyethylene glycol (PEG) that phase-separate when combined above threshold concentrations. Cells can be patterned in a variety of configurations using this method. Cell exclusion patterning can be performed by printing droplets of DEX on a substrate and covering them with a solution of PEG containing cells. The interfacial tension formed between the two polymer solutions causes cells to fall around the outside of the DEX droplet and form a circular clearing that can be used for migration assays. Cell islands can be patterned by dispensing a cell-rich DEX phase into a PEG solution or by covering the DEX droplet with a solution of PEG. Co-cultures can be formed directly by combining cell exclusion with DEX island patterning. These methods are compatible with a variety of liquid handling approaches, including manual micropipetting, and can be used with virtually any adherent cell type.

Aqueous two-phase systems were used to simultaneously pattern multiple populations of cells. This fast and easy method for cell patterning takes advantage of the phase separation of aqueous solutions of dextran and polyethylene glycol and the interfacial tension that exists between the two polymer solutions.

수성 2 단계 시스템을 사용하여 셀 공동 문화 패턴

Cell patterning  technologies that are fast, easy to use and affordable will be required for the  future development of high throughput cell assays, ...

Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Mass spectrometry imaging (MSI) provides untargeted molecular information with the highest specificity and spatial resolution for investigating biological tissues at the hundreds to tens of microns scale. When performed under ambient conditions, sample pre-treatment becomes unnecessary, thus simplifying the protocol while maintaining the high quality of information obtained. Desorption electrospray ionization (DESI) is a spray-based ambient MSI technique that allows for the direct sampling of surfaces in the open air, even in vivo. When used with a software-controlled sample stage, the sample is rastered underneath the DESI ionization probe, and through the time domain, m/z information is correlated with the chemical species' spatial distribution. The fidelity of the DESI-MSI output depends on the source orientation and positioning with respect to the sample surface and mass spectrometer inlet. Herein, we review how to prepare tissue sections for DESI imaging and additional experimental conditions that directly affect image quality. Specifically, we describe the protocol for the imaging of rat brain tissue sections by DESI-MSI.

Desorption electrospray ionization mass spectrometry (DESI-MS) is an ambient method by which samples, including biological tissues, can be imaged with minimal sample preparation. By rastering the sample below the ionization probe, this spray-based technique provides sufficient spatial resolution to discern molecular features of interest within tissue sections.

탈착 전기 분무 이온화 질량 분석에 의한 생물 조직의 이미지

Mass spectrometry imaging (MSI) provides untargeted molecular information with the highest specificity and spatial resolution for investigating biological ...

Permeabilization of Adhered Cells Using an Inert Gas Jet

Various cell transfection techniques exist and these can be broken down to three broad categories: viral, chemical and mechanical. This protocol describes a mechanical method to temporally permeabilize adherent cells using an inert gas jet that can facilitate the transfer of normally non-permeable macromolecules into cells. We believe this technique works by imparting shear forces on the plasma membrane of adherent cells, resulting in the temporary formation of micropores. Once these pores are created, the cells are then permeable to genetic material and other biomolecules. The mechanical forces involved do run the risk of permanently damaging or detaching cells from their substrate. There is, therefore, a narrow range of inert gas dynamics where the technique is effective. An inert gas jet has proven efficient at permeabilizing various adherent cell lines including HeLa, HEK293 and human abdominal aortic endothelial cells. This protocol is appropriate for the permeabilization of adherent cells both in vitro and, as we have demonstrated, in vivo, showing it may be used for research and potentially in future clinical applications. It also has the advantage of permeabilizing cells in a spatially restrictive manner, which could prove to be a valuable research tool.

This protocol describes a method for the temporary permeabilization of adherent cells using an inert gas jet. This technique facilitates the transfer of genetic material and biomolecules into adherent mammalian cells by the utilization of mechanical forces to disrupt the plasma membrane.

불활성 가스 제트를 사용하여 붙음 세포의 Permeabilization

Various cell transfection techniques exist and these can be broken down to three broad categories: viral, chemical and mechanical. This protocol describes ...

Sample Preparation Strategies for Mass Spectrometry Imaging of 3D Cell Culture Models

Three dimensional cell cultures are attractive models for biological research. They combine the flexibility and cost-effectiveness of cell culture with some of the spatial and molecular complexity of tissue. For example, many cell lines form 3D structures given appropriate in vitro conditions. Colon cancer cell lines form 3D cell culture spheroids, in vitro mimics of avascular tumor nodules. While immunohistochemistry and other classical imaging methods are popular for monitoring the distribution of specific analytes, mass spectrometric imaging examines the distribution of classes of molecules in an unbiased fashion. While MALDI mass spectrometric imaging was originally developed to interrogate samples obtained from humans or animal models, this report describes the analysis of in vitro three dimensional cell cultures, including improvements in sample preparation strategies. Herein is described methods for growth, harvesting, sectioning, washing, and analysis of 3D cell cultures via matrix-assisted laser desorption/ionization-mass spectrometry (MALDI-MS) imaging. Using colon carcinoma 3D cell cultures as a model system, this protocol demonstrates the ability to monitor analytes in an unbiased fashion across the 3D cell culture system with MALDI-MSI.

Immortalized cancer cell lines can be grown as 3D cell cultures, a valuable model for biological research. This protocol describes mass spectrometry imaging of 3D cell cultures, including improvements in the sample preparation platform. The goal of this protocol is to instruct users to prepare 3D cell cultures for mass spectrometry imaging analysis.

3 차원 세포 배양 모델의 질량 분석 이미징을위한 준비 전략 샘플

Three dimensional cell cultures are attractive models for biological research. They combine the flexibility and cost-effectiveness of cell culture with ...

Robotic Production of Cancer Cell Spheroids with an Aqueous Two-phase System for Drug Testing

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing both mono-culture and co-culture spheroids in a high throughput 96-well plate format is described in this work. This approach utilizes an aqueous two-phase system to confine cells into a drop of the denser aqueous phase immersed within the second aqueous phase. The drop rests on the well surface and keeps cells in close proximity to form a single spheroid. This technology has been adapted to a robotic liquid handler to produce size-controlled spheroids and expedite the process of spheroid production for compound screening applications. Spheroids treated with a clinically-used drug show reduced cell viability with increase in the drug dose. The use of a standard micro-well plate for spheroid generation makes it straightforward to analyze viability of cancer cells of drug-treated spheroids with a micro-plate reader. This technology is straightforward to implement both robotically and with other liquid handling tools such as manual pipettes.

A protocol for robotic printing of cancer cell spheroids in a high throughput 96-well plate format using an aqueous two-phase system is presented.

약물 테스트를위한 수성 2 단계 시스템으로 암 세포 타원체의 로봇 생산

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing ...

Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis

Organic contaminants adsorbed on the surface of titanium dioxide (TiO2) can be decomposed by photocatalysis under ultraviolet (UV) light. Here we describe a novel protocol employing the TiO2 photocatalysis to locally alter cell affinity of the substrate surface. For this experiment, a thin TiO2 film was sputter-coated on a glass coverslip, and the TiO2 surface was subsequently modified with an organosilane monolayer derived from octadecyltrichlorosilane (OTS), which inhibits cell adhesion. The sample was immersed in a cell culture medium, and focused UV light was irradiated to an octagonal region. When a neuronal cell line PC12 cells were plated on the sample, cells adhered only on the UV-irradiated area. We further show that this surface modification can also be performed in situ, i.e., even when cells are growing on the substrate. Proper modification of the surface required an extracellular matrix protein collagen to be present in the medium at the time of UV irradiation. The technique presented here can potentially be employed in patterning multiple cell types for constructing coculture systems or to arbitrarily manipulate cells under culture.

Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis

We describe a protocol for modifying cell affinity of a scaffold surface in aqueous environment. The method takes advantage of titanium dioxide photocatalysis to decompose organic film in the photo-irradiated region. We show that it can be used to create microdomains of scaffolding proteins, both ex situ and in situ.

산화 티타늄을 사용하여 수성 환경에서 단백질과 세포를 포토 패터닝<sub&gt; 2</sub&gt; 광촉매

Organic contaminants adsorbed on the surface of titanium dioxide (TiO2) can be decomposed by photocatalysis under ultraviolet (UV) light. Here we describe ...

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern tissue engineering. A technical bottleneck is the deposition of collagen in vitro, as it is notoriously slow, resulting in sub-optimal formation of connective tissue and subsequent tissue cohesion, particularly in skin models. Here, we describe a method which involves the addition of differentially-sized sucrose co-polymers to skin cultures to generate macromolecular crowding (MMC), which results in a dramatic enhancement of collagen deposition. Particularly, dermal fibroblasts deposited a significant amount of collagen I/IV/VII and fibronectin under MMC in comparison to controls.
The protocol also describes a method to decellularize crowded cell layers, exposing significant amounts of extracellular matrix (ECM) which were retained on the culture surface as evidenced by immunocytochemistry. Total matrix mass and distribution pattern was studied using interference reflection microscopy. Interestingly, fibroblasts, keratinocytes and co-cultures produced cell-derived matrices (CDM) of varying composition and morphology. CDM could be used as &#34;bio-scaffolds&#34; for secondary cell seeding, where the current use of coatings or scaffolds, typically from xenogenic animal sources, can be avoided, thus moving towards more clinically relevant applications.
In addition, this protocol describes the application of MMC during the submerged phase of a 3D-organotypic skin co-culture model which was sufficient to enhance ECM deposition in the dermo-epidermal junction (DEJ), in particular, collagen VII, the major component of anchoring fibrils. Electron microscopy confirmed the presence of anchoring fibrils in cultures developed with MMC, as compared to controls. This is significant as anchoring fibrils tether the dermis to the epidermis, hence, having a pre-formed mature DEJ may benefit skin graft recipients in terms of graft stability and overall wound healing. Furthermore, culture time was condensed from 5 weeks to 3 weeks to obtain a mature construct, when using MMC, reducing costs.

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

We present a protocol to obtain cell-derived matrices rich in extracellular matrix proteins, using macromolecular crowders (MMC). In addition, we present a protocol which incorporates MMC in 3D organotypic skin co-culture generation, which reduces culture time while maintaining maturity of construct.

개선 2D 및 3D 스킨<em&gt; 체외</em거대 분자의 크라우 딩 사용&gt; 모델

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern ...

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization (IR-MALDESI)

Ambient ionization sources for mass spectrometry (MS) have been the subject of much interest in the past decade. Matrix-assisted laser desorption electrospray ionization (MALDESI) is an example of such methods, where features of matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) (e.g., pulsed nature of desorption) and electrospray ionization (ESI) (e.g., soft-ionization) are combined. One of the major advantages of MALDESI is its inherent versatility. In MALDESI experiments, an ultraviolet (UV) or infrared (IR) laser can be used to resonantly excite an endogenous or exogenous matrix. The choice of matrix is not analyte dependent, and depends solely on the laser wavelength used for excitation. In IR-MALDESI experiments, a thin layer of ice is deposited on the sample surface as an energy-absorbing matrix. The IR-MALDESI source geometry has been optimized using statistical design of experiments (DOE) for analysis of liquid samples as well as biological tissue specimens. Furthermore, a robust IR-MALDESI imaging source has been developed, where a tunable mid-IR laser is synchronized with a computer controlled XY translational stage and a high resolving power mass spectrometer. A custom graphical user interface (GUI) allows user selection of the repetition rate of the laser, number of shots per voxel, step-size of the sample stage, and the delay between the desorption and scan events for the source. IR-MALDESI has been used in variety of applications such as forensic analysis of fibers and dyes and MSI of biological tissue sections. Distribution of different analytes ranging from endogenous metabolites to exogenous xenobiotics within tissue sections can be measured and quantified using this technique. The protocol presented in this manuscript describes major steps necessary for IR-MALDESI MSI of whole-body tissue sections.

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization IR-MALDESI

A mass spectrometry imaging (MSI) source operated at atmospheric pressure was developed by coupling mid-infrared laser desorption and electrospray post-ionization. Exogenous ice matrix was used as the energy-absorbing matrix to facilitate resonant desorption of tissue-related material. This manuscript provides a step-by-step protocol for performing IR-MALDESI MSI of whole-body neonatal mouse.