msFineAnalytic Ver.를 이용한 재료 평가 3 −XNUMX개 샘플 비교를 통한 물질 내 물질의 빠른 검색 및 분석− [GC-TOFMS 애플리케이션]
엠에스팁 No.330
개요
폴리머 재료가 더욱 복잡하고 다양해짐에 따라 화학 성분의 세부 사항이 최종 사용자에게 더욱 중요해졌습니다. 이 지식을 통해 제조업체와 사용자는 이러한 폴리머 재료를 제품에 통합하는 효과를 이해할 수 있습니다.
또한 기존 재료 대 대체 재료, 신제품 대 기존 제품, 양품 대 불량품 등 두 샘플을 서로 신속하게 비교할 수 있는 도구를 갖추는 것도 중요합니다.
가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS)은 물질 내 휘발성 화합물의 정성 및 정량 분석에 널리 사용되는 분석 기술입니다. 이러한 유형의 측정에서 GC-MS 분석은 일반적으로 각 분석물을 식별하기 위한 라이브러리 데이터베이스 검색만 포함합니다. 그러나 데이터베이스에 등록되지 않은 미지의 분석물질을 측정하는 것은 그리 드문 일이 아닙니다. 따라서 이러한 화합물의 경우 데이터베이스 검색 방법으로 식별할 수 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 EI 단편화 정보가 분자 이온에 대한 소프트 이온화(SI) 정확한 질량 정보와 결합되어 가장 논리적인 화학식을 자동으로 결정하는 "통합 분석" 접근 방식을 사용하는 msFineAnalysis 소프트웨어를 2018년에 개발했습니다. 각 분석물에 대해.
최근에는 msFineAnalysis Ver. 3은 t-테스트를 사용하여 두 샘플을 서로 비교하는 소프트웨어에 차등 분석 기능이 추가되고 Retenion Index 검색 기능이 도입되었습니다. 이 작업에서는 msFineAnalysis Ver.의 차별 분석 기능을 보여주기 위해 두 개의 폴리프로필렌/폴리에틸렌(PP/PE) 공중합 폴리머를 비교했습니다. 삼.
분석 흐름
그림 1은 MS Tips 애플리케이션 노트(#275, 280 등)에서 이전에 논의된 자동 통합 분석 워크플로와 새로운 차분 분석 기능이 결합된 msFineAnalysis 워크플로를 보여줍니다. 워크플로는 먼저 크로마토그래피 피크를 디컨볼루션한 다음 서로 비교되는 두 샘플에 대한 EI 데이터를 사용하여 차등 분석을 수행합니다. EI 데이터에서 검출된 크로마토그래피 피크의 RT 값과 EI 질량 스펙트럼 패턴 간의 유사성을 기반으로 데이터 정렬(동일성 결정)을 수행합니다. 얼라인먼트 과정을 통해 얻은 화합물에 대해 검출된 화합물은 발생 횟수, 두 샘플 데이터 간의 평균 면적 값의 강도 비율, t-test로 계산한 p-값을 기준으로 분류됩니다.
화합물을 분류한 후, EI 데이터와 SI 데이터에서 관찰된 각 크로마토그래피 피크는 머무름 시간을 기준으로 서로 연결되어 단일 성분으로 기록됩니다. 이후 msFineAnalysis는 라이브러리 데이터베이스에 등록된 구성 요소의 정량적 식별을 자동으로 수행할 뿐만 아니라 등록되지 않은 구성 요소에 대한 가장 가능성이 높은 원소 조성을 결정하는 데 사용됩니다.
Fig.1 분산 성분 분석을 위한 msFineAnalysis Ver.3 작업 흐름
실험
1개의 PP/PE 공중합체(하나의 "양호" 샘플, 하나의 "불량" 샘플)가 샘플로 사용되었습니다. 표 200은 열분해 GC-MS 측정을 위한 측정 조건을 보여줍니다. Frontier Lab 열분해기와 JEOL EI/FI 조합 이온 소스가 장착된 JMS-T0.2GC가 측정에 사용되었습니다. 각 측정에 사용된 시료량은 EI법이 1.0mg, FI법이 3mg이었다. 결과 데이터는 msFineAnalysis Ver.를 사용하여 분석되었습니다. 1개의 통합 워크플로(그림 XNUMX)는 두 PP/PE 코폴리머를 비교하고 각 샘플의 고유한 구성 요소를 식별합니다.
표 1. 측정 및 분석 조건
| 열분해 조건 | |
|---|---|
| 열분해기 | EGA/PY-3030D(프론티어랩) |
| 열분해 온도 | 600 ° C |
| GC 조건 | |
| 가스 크로마토 그래프 | 7890A GC (애질런트 테크놀로지스) |
| 단 | ZB-5MSi(페노메넥스) 30m x 0.25mm, 0.25μm |
| 오븐 온도 | 40°C(2분)-10°C/분 -340°C(28분) |
| 사출 모드 | 분할 모드(100:1) |
| 캐리어 흐름 | He:1.0mL/분 |
| MS 조건 | |
| 분광계 | JMS-T200GC(주) |
| 이온 소스 | EI/FI 조합 이온 소스 |
| 이온화 | EI+:70eV, 300μA FI+:-10kV, 40mA/30msec |
| 질량 범위 | m / z 29-800 |
| 데이터 처리 조건 | |
| 소프트웨어 | msFineAnalysis(JEOL Ltd.) |
| 도서관 데이터베이스 | NIST17 |
| 관용 | ± 5MDA |
결과
우리는 샘플 A와 B에 대해 n=5 샘플 측정에 대해 차등 분석을 수행하여 결함 샘플(샘플 B)에서 고유하게 식별되는 3개의 특징적인 구성 요소를 얻었습니다. msFineAnalysis Ver. 2 소프트웨어는 Volcano Plot을 제공합니다. 여기서 X축은 2개 샘플 사이의 강도 비율(Log10(B/A))을 나타내고 Y축은 통계적 재현성(-Log2(p-값))을 나타내어 각 샘플의 특징적인 구성 요소를 신속하게 결정합니다. 그림 XNUMX는 Volcano Plot에 대한 상세 분석 화면으로, 파란색 점으로 표시된 영역은 Sample A의 재현성이 높은 특성 성분을 나타내고, 빨간색 점으로 표시된 영역은 재현성이 높은 Sample B의 특성 성분을 나타냅니다. Volcano Plot에서 각 점을 선택하면 EI 및 FI 질량 스펙트럼, 통합 분석 결과, 샘플 A 및 샘플 B에 대해 얻은 크로마토그래피 피크 면적 값을 포함하는 각 구성 요소에 대한 요약이 표시됩니다.
Fig.2 분산 성분 분석 결과의 Volcano plot
표 2는 샘플 B의 003가지 고유 성분에 대한 통합 분석 결과입니다. 아크릴 니트릴(ID008)과 스티렌(IDXNUMX)이 강한 강도로 검출되어 불량 샘플(샘플 B)의 물질이 아크릴 니트릴/스티렌(AS) 공중합 중합체.
표 2. 시료 B의 특성성분에 대한 통합 정성분석 결과
ID018, 26, 30은 모두 질소 함유 화합물입니다. ID018은 AS 공중합체의 열분해로 인해 생성된 이량체입니다. ID026과 ID030은 라이브러리 데이터베이스에 등록되어 있지 않으나, 통합 분석 결과의 원소 조성은 Fig. 3의 혼합 삼량체와 상관관계가 있다. 이러한 결과는 불량 시료(시료 B)의 물질이 AS 공중합 고분자임을 강력하게 시사한다. .
그림 3 예상 화학 구조: 왼쪽: ID026(C14H14N2), 오른쪽: ID030(C19H19N)
결론
msFineAnalysis Ver. 3 소프트웨어는 EI 데이터베이스 라이브러리에 등록되지 않은 분석물을 포함하여 모든 구성 요소에 대한 샘플 간의 차이(기존 재료 대 대체 재료, 신제품 대 기존 제품, 양호한 제품 대 결함 제품)를 결정하는 강력한 도구입니다. 보다 구체적으로, 이 소프트웨어의 최신 버전은 샘플 간의 분석 물질 차이를 통계적으로 추출하고 이러한 분석 물질에 대해 라이브러리 데이터베이스 검색에만 의존하지 않는 통합 분석을 수행합니다. 결과적으로 msFineAnalysis Ver. 3는 EI만을 포함하는 기존의 GC-MS 정성 분석으로는 불가능하지는 않더라도 어려운 등록 및 미등록 구성 요소를 빠르게 구별하고 식별할 수 있습니다.
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