フランダースの科学技術を通じてイノベーションの推進研究所（IWT）と「フランダース政府による長期構造Methusalem資金」でサポートされているSBOプロジェクト「Bioleum」（IWT-SBO 130039）が認められています。

注意：使用する前に、すべての化合物の関連物質安全データシート（MSDS）を参照してください。適切な安全対策をお勧めします。個人用保護具を使用しながら、ソリューションおよびサンプルは、ドラフト内で準備する必要があります。ベストプラクティスは、安全メガネ、保護実験用手袋、白衣、完全長ズボン、およびクローズドつま先の靴の使用を意味します。いくつかの反応物質との反応生成物は、急性毒性と発癌性があることができるように反応器を適切に密封されるべきです。 1.オフラインGC×GC-NCD分析<ol><li> GC分析×オフラインGC用サンプルの調製 <ol><li>内部標準として2-クロロピリジンを選択します。調製された試料における内部標準の濃度を分析混合物中に存在する窒素含有化合物の濃度の範囲内であることを確認します。内部標準の濃度は、検出限界Oよりも少なくとも10倍高くなければなりませんNCD F。さらに、内部標準の濃度は、試料中の最高濃度の窒素化合物の濃度よりも2倍以上大きくすべきではありません。 </li><li>準備し、化学天秤を使用して、2つのガラスバイアルの重量を量ります。 </li><li>化学天秤を用いて、第1バイアルに2-クロロピリジンの20.498 ​​mgの追加。 </li><li>第1のバイアルとのバランスを風袋引きし、頁岩油試料の1024.287 mgの追加。静かにバイアルコンテンツを混ぜます。 </li><li>第2のバイアルに調製された混合物の23.369 mgのを転送し、元のシェールオイルサンプルの435.195ミリグラムを追加します。サンプル中の内部標準の得られた濃度は約1000重量ppmです。 </li></ol></li><li> GC-NCD分析および操作条件×GC <ol><li>二段極低温液体CO 2変調器45を搭載したGC×GCを用いて分析を行います。 <ol><li>最初の次元非極性coluを接続します直接二次元半ば極性カラムにMN（PONA、0.5μmのd個のF×0.25ミリメートルのID×50メートルのL）（BPX-50、0.25μmのd個のF×0.25ミリメートルのID×2メートルのL）。 表1に示すパラメータを用いて、頁岩油中の窒素含有化合物の検出のために最適化されたGCの動作条件×GCを適用します。 </li><li>補足表に記載されている設定で、オートサンプラを使用してサンプルを注入します。 </li></ol></li><li> NCDは、5および11 mlの分に流量を設定-1 H 2及びO 2についてそれぞれ、1,198 K.使用で100ヘルツのデータ取得レートを燃焼温度を保ちつつ。検出器の設定は、 表1に示されています。 </li></ol></li><li> 結果の再処理 <ol><li> NCDのデータシステムを使用してデータ収集を行います。解析ソフトウェア（ 例えば、GCに.CDFファイルとインポートに生データをエクスポートします。画像）。 </li><li>保持時間を決定するために、等高線図を構築するために、分析ソフトウェアを使用して、ソフトウェア・プロトコルに従ってピークフィッティングとブロブの統合を実行します。特定の炭素数を有する特定の窒素基の化合物として、各ブロブを特定します。 注：NCDの応答信号は、したがって、試料中の窒素含有化合物の定量化のための手順は簡単である、等モル6,46,47,48です。 </li><li>以下の式を使用して検出された化合物の濃度を計算します。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq1.jpg" /> V iとV stが窒素含有化合物iと内部標準のピークボリュームは、それぞれどこ。stは内部標準化合物の濃度である、N iは、化合物中の窒素原子の数であるW I、iとM ST M </サブ&gt;それぞれ窒素含有化合物及び窒素内部標準のモル質量6です。 </li></ol></li></ol> 2.オンライン分析<ol><li> パイロットプラントの蒸気分解装置 注：供給部、炉/反応器部分と分析部：パイロットプラントのスチームクラッカーの3つのセクションで構成されています。ユニットは、他の場所で18,49,50,51詳細に説明します。セットアップの概略説明は補足情報に記載されています。 <ol><li>ヘプタンは、プログラマブル論理コントローラ（PLC）を使用して流量を設定することにより、コンピュータ制御ロータリーポンプを使用して供給されるように実験中、手動ピストンポンプの回転数を設定することにより、原子炉対流部にピリジンをご紹介します。使用される希釈剤は、試験の目的に依存し、変化させることができます。実験の要件に応じて、ヘリウム及び窒素のためのガスコントローラを使用dilutionは、スチーム希釈水供給ポンプ周波数を調節します。 </li><li>炉の反応部に先立ち、2別々に加熱されたゾーンで原料を蒸発させ、混合は、773 Kの温度に保た</li><li> PLCを使用して5加熱ゾーンの温度を設定することにより、インコロイ800HT 12.4メートル、長さ9ミリメートル内径の反応器への温度プロファイルを課します。プロセス条件を変化させた種々の実験を行うことができます。 表2に概説した方法のテストを実行するために適用されるプロセス条件を使用。 </li></ol></li><li> 解析の方法論 <ol><li> 3つの検出器は、可能な限り多くの化合物を検出するために、並列チャネル上で作業を備えた製油所ガス分析器（RGA）を使用します。二つTCDのとFIDは、反応生成物を分離するための3つの異なるカラムを使用して、4個の炭素原子までCO、CO 2、H 2、および炭化水素の検出を可能にします。 RGA設定が広報されています表3にesented。 </li><li> GC・セットアップ×GCの場合、最初の次元と0.15ミリメートルのID×半ば極性BPX-50（2メートルLにカラム（0.5μmのd個のF×0.25ミリメートルのID×50メートルのL）、非極性PONAを使用二次元で0.15ミクロンのD f）は列を×。オーブンの温度はGCオーブン内部の液体窒素を添加することにより233 Kまで低下させることができることを確認してください。オンライン分析のために、表4に与えられたGCの設定×GCを使用してください。 </li><li>そのTOF-MS電子衝撃イオン化を確認すると、ソフトウェアでこれらの値を設定することで70 eVであり、検出器電圧1700 Vです。さらに、同じソフトウェアで15から400 amuの質量範囲で30スペクトル/秒に取得頻度を設定します。 </li><li> NCDのために、手動で5および11 mlの分に流量を設定-1 H 2及びO 2についてそれぞれ、1,198 Kでバーナーの温度を維持し、データ取得レートが100Hzであることが必要があります。 </li> &lt;FID H 2、空気及びN 2（メイクアップガス）の流量について李&gt;はそれぞれ35、350と35ミリリットル分-1です。 FID温度は100ヘルツのデータ取得速度で573 Kに設定されていることを確認してください。 </li><li> （ - 773 K 673）パイロットプラントの運転中、高温で、すなわち 、オンラインパイロットプラント排水をサンプリングします。オーブン573 Kに保持し、サンプリングに位置し、バルブベースのサンプリングシステムを使用し、 図1を参照してください。 <ol><li> PLCを使用して、 図1aに示す位置に空気圧6ポート2ウェイバルブを回して、少なくとも2分間のサンプルループをフラッシュします。 </li><li> PLCを使用して、 図1bに示す位置まで空気圧6ポート2ウェイバルブを回し、サンプルループから気体試料はヘリウムで運ばれ、GC×GC選択に注入されます。 20秒間注入位置でバルブを保管してください。 図1aに示す位置に戻って空気圧の6ポート2ウェイバルブを回します。 </li> &lt;/ OL&gt; </li></ol></li><li> 内部標準添加 <ol><li> NCD分析のための内部標準として2-クロロピリジンを使用してください。この化合物の導入量は、実験（ 表2に示す値）の目的に依存します。 、正確かつ均一に2-クロロピリジンを追加のn-ヘキサン中に化合物を溶解する（値は表2に示される）と穏やかにするためには、調製後、混合物をかき混ぜます。 </li><li>集中的サンプリングシステムの前に生成物流中に配置される毛管移送ラインを介して調製された混合物をポンプで連続的に内部標準に2-クロロピリジンを加えます。この目的のために蠕動ポンプを使用し、流量安定（ 表2に示す値）を維持します。 </li></ol></li><li> データの取得および定量 <ol><li> TOF-MSを用いて得られたデータを取得し、製品識別の結果を使用してretenti確立反応生成物の時間に。取得とFIDから得られたデータの再処理は、結果の再処理に手順と同様適用されるには、セクション1.3.2で説明したように、NCDを使用して収集しました。 </li><li>内部標準18を使用して、生成物の収率を再計算します。連続的に生成物流れに固定された窒素量（N 2）を導入し、 図2に示すように、参照化合物として使用します。 </li><li>異なる機器で得られたデータを結合します。検出器に応じて、各化合物についての較正係数を適用します。 <ol><li> 1にメタン校正係数を設定します。 </li><li>キャリブレーションによってRGA上の検出可能な永久ガスメタンに比べてレスポンスファクタを取得します。相対応答因子は、キャリブレーションによって決定されたGC×GCで検出されたすべての主要な化合物のためにそれを確認してください。マイナー製品についてディーツ52によって報告されたFIDの較正係数を使用しています。交流のための応答係数の場合ompoundはDierickx らによって開発されたグループ寄与法を使用して値を計算し、使用できません。53。 </li><li>メタン二次内部標準として機能し、その濃度は、GC-FIDクロマトグラム×GCのピークに基づいて濃度を決定するために必要とされます。したがって、式2を用いて、メタン質量流量を決定します。 <img alt="式（2）" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq2.jpg" /> CH4およびf N2 fはそれぞれTCD上のメタンと窒素の較正係数である場合、。CH4、N2は一方で、分析中に得られたピークの領域であります<img alt="式3" src="/files/ftp_upload/54236/54236eq3.jpg" />窒素の質量流量は、廃液流に添加されます。 </li></ol></li><li>セクション1.3.3で説明した手順を適用することによって生成物を含む窒素の定量を行います。 </li></ol></li></oL&gt;

The authors have nothing to disclose.

記載の実験手順は、成功した総合的なオフラインとオンライン同定および研究試料中の窒素含有化合物の定量化を可能にしました。 シェール油における窒素含有化合物の分離は、 図3に示すように、GC-NCD×GCを用いて達成した。NCDは、識別のために使用することができないので、観察された種の保持時間は、分析を行うことにより、予め設定される必要があり...

光甘い原油の埋蔵量は徐々に減少され、したがって、代替の化石資源は、エネルギー及び石油化学産業で使用されると考えられています。また、このようなバイオマスの急速熱分解によって生成されたバイオ油などの再生可能エネルギーは、バイオ系燃料や化学物質のより魅力的な資源になってきています。それにもかかわらず、重質原油が原因カナダ、ベネズエラ1-3に大きな埋蔵の論理的な最初の選択肢です。後者は、世界最大の原油埋蔵量として認識されており、その組成は、天然アスファルトの組成と同様です。バイオオイルと同様に、重質原油は、貯蔵温度、高密度（低API比重）、および窒素、酸素、および化合物4,5を含む硫黄の重要な内容で、その高い粘度によって光の原油とは異なります。もう一つの有望な代替は、オイルシェールから誘導され、シェールオイルです。オイルシェールは、きめの細かい堆積岩詐欺でありますtainingケロジェン、千ダ6と高いモル質量を有する有機化学化合物の混合物。ケロジェンは、炭化水素マトリックス中の有機酸素、窒素、および硫黄を含むことができます。起源、年齢、および抽出条件に応じ。グローバルな特徴付け方法は、シェール油及び重質原油中のヘテロ原子（S、OおよびN）の濃度は、典型的には、実質的に高い、例えば石油化学工業6のために使われている製品のために設定仕様を超えていることを示しています。よく重い従来の原油やシェール油中に存在する窒素含有化合物は、水素化分解、接触分解改質プロセス7での触媒活性に悪影響を与えることが記載されています。同様に、水蒸気分解装置8のコールドボックス内のガム形成を促進するため、窒素含有化合物の存在は、安全上の問題であることが報告されています。 これらの処理および安全CHALlengesは、複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物のオフラインとオンラインの特徴付けのための現在の方法を改善するための強力なドライバーです。窒素の化学発光検出器（NCD）と結合された二次元ガスクロマトグラフィー（GC×GC）は、従来のディーゼル又は液化石炭サンプル7を分析するための一次元ガスクロマトグラフィー（GC）と比較して優れた特性評価手法です。最近の方法を開発し、シェール油6中の窒素含有量のオフライン特性決定に適用されている、中間留分9に存在する抽出された窒素化合物の同定、およびプラスチック廃棄物の熱分解油10の詳細な構成の決意。 GC分析×GCは、複雑な混合物11-17を分析するための強力なオフライン処理技術であることは明らかです。しかし、オンラインアプリケーションが原因で信頼性の高いAの必要性に、より困難ですndは非識別サンプリング方法論。包括的なオンライン特性決定のために最初に開発された方法の一つは、TOF-MSおよびFID 18を使用してスチームクラッキング反応器流出物を分析することによって実証されました。 GCの設定の最適化と適切な列の組み合わせは、多環芳香族炭化水素（PAH）〜18メタンアップに至るまで炭化水素からなる試料の分析を可能にしました。本研究では、複雑な炭化水素混合物中に存在する窒素化合物の同定および定量化にそれを拡張することで、新しいレベルにこの方法を取ります。このような方法は、これらの化合物は、いくつかのプロセスやアプリケーションで果たす役割の基本的な理解を向上させるために必要な他の人の間です。筆者の知る限りに、窒素含有化合物の変換プロセスの動態に関する情報は、部分的には、窒素含有化合物を同定し、定量化するための適切な方法がないために、希少19です反応器流出物中の。 1があっても、原料の復興20-27と動力学モデリングを試みることができます前に、オフラインおよびオンラインの分析方法論を確立することは、このよう前提条件です。窒素含有化合物の正確な同定および定量化の恩恵を受ける分野の一つは水蒸気分解または熱分解です。バイオと重い化石は、水蒸気分解または熱分解反応器は炭化水素およびヘテロ原子を含む化合物、数千が含まれているためにフィード。また、理由フィードの複雑さと発生する化学のラジカル性質のため、反応の10数千人は、何千ものより複雑な出発材料よりも反応器流出物を作るフリーラジカル種28、の間で発生する可能性があります。 炭化水素混合物中の窒素がピリジン又はピロールのような芳香族構造、 例えば、中に主に存在しています。したがって、最も実験的な努力は、これらの構造体の分解に捧げてきましたURES。シアン化水素とエチンも少量29で検出されたような芳香族化合物および不揮発性タールなど1,148-1,323 K.その他の商品の温度範囲で検討ピリジンの熱分解のための主要な製品として報告されました。ピロールの熱分解は、衝撃波の実験を用いて1,050-1,450 Kの広い温度範囲で調べました。主な製品は3ブテン、 シスおよびトランス 2ブテンニトリル、シアン化水素、アセトニトリル、2-プロペンニトリル、プロパン、およびpropiolonitrile 30でした。さらに熱分解衝撃波管実験は同等の製品スペクトル31,32に生じる高温でピリジンのために行きました。これらの研究における生成物収率は、GCの装備FID、窒素リン検出器（NPD）31、質量分析計（MS）32と、フーリエ変換赤外（FTIR）分光計32とを適用することによって決定されています</suP&gt;。 FIDとNPDを実装同様の方法は、連続流反応器8にシェール油熱分解生成物を分析するために適用されました。 273.15 Kでコールドトラップを使用し、GC-MS、ウィンクラーら 33は、ピリジンの熱分解中にヘテロ原子を有する芳香族化合物が形成されていることを示しました。 Zhangら 34とDebono ら 35は、ウィンクラーらの方法を適用した。有機廃棄物の熱分解を研究するため。窒素豊富な反応生成物は、熱伝導度検出器（TCD）34に結合されたGCを使用して、オンラインで分析しました。集めたタールは、GC-MS 34,35を用いてオフラインで分析しました。トルエン、ピリジンの同時熱分解は、フリーラジカル反応31,36の複雑な性質を示す、ピリジン熱分解に比べすす形成傾向の差を示しました。 最も包括的な分析の方法論の一つは、Nによって開発されましたathanおよび共同研究者37。これらは、フリーラジカル種をトレースするためのピリジンおよびジアジンおよび電子常磁性共鳴（EPR）分光法の分解生成物を分析するためにFTIR、核磁気共鳴（NMR）およびGC-MSを使用しました。 FTIR分析は、それにもかかわらず、定量化が極めて困難である、製品の大規模な範囲、偶数のPAH 38-40の識別のために非常に有効な手法である可能性が。キャリブレーションは、特定の温度と圧力41の各対象種ごとに異なる濃度での赤外スペクトルの完全なセットが必要です。ホンらの最近の研究は、ピロール、ピリジン分解42,43間に生成物および中間体の決意のための分子ビーム質量分析（MBMS）と可変シンクロトロンの真空紫外光イオン化を使用する可能性を実証しました。この実験方法はINFのないラジカルの異性体中間体と近閾値検出の選択的同定を可能にします分析種44の断片化をlicting。しかしながら、MBMS分析を用いて測定された濃度での不確かさも大きいです。 本研究では、複雑なシェールオイルの最初のオフライン包括的な特性評価の結果が報告されています。次に、複雑な炭化水素マトリックス中の窒素化合物の分析のためにGC-TOF-MS / FID×オンラインGCを使用しての制限が説明されています。最後に、GC-NCD×GCによる窒素含有化合物のオンライン定量化のための新たに開発された方法論が示されています。 FIDとNCDを定量化するために使用しながら、製品の定性分析は、TOF-MSを用いて行きました。 NCDのアプリケーションは、その高い選択性のより低い検出限界と等モルの応答をFIDを使用することに比べてかなりの改善です。

<table><tbody><tr><td>2-Chloropyridine, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C69802</td><td>Highly toxic</td></tr><tr><td>Shale oil</td><td>Origin Colorado, US</td><td>Piceance Basin in&lt;br/&gt; Colorado, USA</td><td>Toxic</td></tr><tr><td>Pyridine, 99.8%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>270970</td><td>Highly toxic</td></tr><tr><td>Carbon Dioxide, industrial grade refrigerated liquid</td><td>PRAXAIR</td><td>CDINDLB0D</td><td>Wear safety gloves and glasses</td></tr><tr><td>Helium, 99.99%</td><td>PRAXAIR</td><td>6.0</td><td></td></tr><tr><td>Hydrogen, 99.95%</td><td>Air Liquide</td><td>695A-49</td><td>Flammable</td></tr><tr><td>Oxygen</td><td>Air Liquide</td><td>905A-49+</td><td>Flammable</td></tr><tr><td>Air</td><td>Air Liquide</td><td>365A-49X</td><td></td></tr><tr><td>Nitrogen</td><td>Air Liquide</td><td>765A-49</td><td></td></tr><tr><td>Hexane, 95+%</td><td>Chemlab</td><td>CL00.0803.9025</td><td>Toxic</td></tr><tr><td>Heptane, 99+%</td><td>Chemlab</td><td>CL00.0805.9025</td><td>Toxic</td></tr><tr><td>Nitrogen, industrial grade refrigerated liquid</td><td>PRAXAIR</td><td>P0271L50S2A001</td><td>Wear safety gloves and glasses</td></tr><tr><td>Autosampler</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>AI/AS 3000</td><td></td></tr><tr><td>High temperature 6 port/2 position valve</td><td>Valco Instruments Company Incorporated</td><td>SSACGUWT</td><td></td></tr><tr><td>Gas chromatograph</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>Trace GC ultra</td><td></td></tr><tr><td>Rafinery Gas Analyzer</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>KAV00309</td><td></td></tr><tr><td>rtx-1-PONA column</td><td>Restek Pure Chromatography</td><td>10195-146</td><td></td></tr><tr><td>BPX-50 column</td><td>SGE Analytical science</td><td>54741</td><td></td></tr><tr><td>TOF-MS</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>Tempus Plus 1.4 SR1 Finnigan</td><td></td></tr><tr><td>NCD</td><td>Agilent Technologgies</td><td>NCD 255</td><td></td></tr><tr><td>Chrom-card</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>HyperChrom 2.4.1</td><td></td></tr><tr><td>Xcalibur software</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>1.4 SR1</td><td></td></tr><tr><td>Chrom-card software</td><td>Thermo Scientific, Interscience</td><td>HyperChrom 2.7</td><td></td></tr><tr><td>GC image software</td><td>Zoex Corporation</td><td>GC image 2.3</td><td></td></tr></tbody></table>

on-line analysis of nitrogen containing compounds in complex hydrocarbon matrixes

重質原油へのシフトや、シェール油などの代替化石資源の使用は、石油化学産業の課題です。重質原油やシェールオイルの組成物は、実質的に混合物の起源に依存して変化します。特に、それらは、従来用いられて甘い原油に比べて窒素含有化合物の量の増加を含みます。窒素化合物は、コーカユニットスチームクラッカーで発生する熱プロセスの動作に影響を与え、そしていくつかの種は、環境に有害と考えられているように、熱分解条件下で、窒素含有化合物が関与する反応の詳細な分析は、貴重な情報を提供しました。したがって、新規な方法は、すなわち 、高い窒素含有量を含有する供給原料と頁岩油を開発し、検証されました。まず、原料はnitrと結合包括的二次元ガスクロマトグラフィー（GC×GC）によりオフラインで特徴付けましたゲンの化学発光検出器（NCD）。ヘプタン中に溶解し、ピリジンを供給することにより、第2のステップでは、オンライン分析法を開発したスチームクラッキングパイロットプラントで試験しました。前者は、頁岩油中に存在する化合物の最も豊富なクラスのいずれかのための代表的な化合物です。反応器流出物の組成はFID（飛行時間型質量分析計（TOF-MS）、炎イオン化検出器に結合されたGC×GCの試料の直接注入に続いて、社内で開発された自動試料採取システムを介して決定されました）とNCD。内部標準としてNCDおよび2-クロロピリジンを用いて、窒素含有化合物の定量分析のための新規な方法が開発され、実証されています。

。クロマトグラムは、図3に示されているシェール油試料中の窒素含有化合物の特徴付けのためのGC-NCD×オフラインGCを用いて得られた以下のクラスが同定された：ピリジン、アニリン、キノリン、インドール、アクリジン、およびカルバゾール。また、個々の化合物の詳細な定量が可能でした。収集されたデータは、個々の化合物の濃度を決定するため?...

Watch this Scientific Journal Video about On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes at JoVE.com

On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

窒素の化学発光検出による包括的二次元ガスクロマトグラフィーを組み合わせた方法が開発され、複雑な炭化水素基質中の窒素含有化合物のオンライン分析に適用されています。

オンライン複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物の分析

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The ...

on-line-analysis-nitrogen-containing-compounds-complex-hydrocarbon

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Chemistry

10.6K ビュー.  Ghent University. 窒素の化学発光検出による包括的二次元ガスクロマトグラフィーを組み合わせた方法が開発され、複雑な炭化水素基質中の窒素含有化合物のオンライン分析に適用されています。 

ビデオ: On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

A General Method for Detecting Nitrosamide Formation in the In Vitro Metabolism of Nitrosamines by Cytochrome P450s

N-nitrosamines are a well-established group of environmental carcinogens, which require cytochrome P450 oxidation to exhibit activity. The accepted mechanism of metabolic activation involves formation of &#945;-hydroxynitrosamines that spontaneously decompose to DNA alkylating agents. Accumulation of DNA damage and the resulting mutations can ultimately lead to cancer. New evidence indicates that &#945;-hydroxynitrosamines can be further oxidized to nitrosamides processively by cytochrome P450s. Because nitrosamides are generally more stable than &#945;-hydroxynitrosamines and can also alkylate DNA, nitrosamides may play a role in carcinogenesis. In this report, we describe a general protocol for evaluating nitrosamide production from in vitro cytochrome P450-catalyzed metabolism of nitrosamines. This protocol utilizes a general approach to the synthesis of the relevant nitrosamides and an in vitro cytochrome P450 metabolism assay using liquid chromatography-nanospray ionization-high resolution tandem mass spectrometry for detection. This method detected N&#8242;-nitrosonorcotinine as a minor metabolite of N&#8242;-nitrosonornicotine in the example study. The method has high sensitivity and selectively due to accurate mass detection. Application of this method to a wide variety of nitrosamine-cytochrome P450 systems will help determine the generality of this transformation. Because cytochrome P450s are polymorphic and vary in activity, a better understanding of nitrosamide formation could aid in individual cancer risk assessment.

A General Method for Detecting Nitrosamide Formation in the In Vitro Metabolism of Nitrosamines by Cytochrome P450s

&#945;-hydroxylation of carcinogenic nitrosamines by cytochrome P450s is the accepted metabolic pathway that produces DNA-damaging intermediates, which cause mutations. However, new data indicates further oxidation to nitrosamides can occur. We describe a general method for detecting nitrosamides produced from in vitro cytochrome P450-catalyzed metabolism of nitrosamines.

チトクローム p450 によるニトロソアミンのIn Vitro代謝 Nitrosamide 形成を検出するための一般的な方法

N-nitrosamines are a well-established group of environmental carcinogens, which require cytochrome P450 oxidation to exhibit activity. The accepted ...

がん研究

Improved In-gel Reductive &#946;-Elimination for Comprehensive O-linked and Sulfo-glycomics by Mass Spectrometry

Separation of proteins by SDS-PAGE followed by in-gel proteolytic digestion of resolved protein bands has produced high-resolution proteomic analysis of biological samples. Similar approaches, that would allow in-depth analysis of the glycans carried by glycoproteins resolved by SDS-PAGE, require special considerations in order to maximize recovery and sensitivity when using mass spectrometry (MS) as the detection method. A major hurdle to be overcome in achieving high-quality data is the removal of gel-derived contaminants that interfere with MS analysis. The sample workflow presented here is robust, efficient, and eliminates the need for in-line HPLC clean-up prior to MS. Gel pieces containing target proteins are washed in acetonitrile, water, and ethyl acetate to remove contaminants, including polymeric acrylamide fragments. O-linked glycans are released from target proteins by in-gel reductive &#946;-elimination and recovered through robust, simple clean-up procedures. An advantage of this workflow is that it improves sensitivity for detecting and characterizing sulfated glycans. These procedures produce an efficient separation of sulfated permethylated glycans from non-sulfated (sialylated and neutral) permethylated glycans by a rapid phase-partition prior to MS analysis, and thereby enhance glycomic and sulfoglycomic analyses of glycoproteins resolved by SDS-PAGE.

In order to comprehensively explore the diversity of O-linked glycans, a new procedure for in-gel reductive &#946;-elimination, combined with permethylation and a rapid phase-partition method, is applied to the analysis of O-linked glycans directly released from glycoproteins resolved by SDS-PAGE and amenable to subsequent glycomic analysis by mass spectrometry.

質量分析法による総合的なO-結合およびスルホグライコミクスのための改良されたゲル内還元β脱離

Separation of proteins by SDS-PAGE followed by in-gel proteolytic digestion of resolved protein bands has produced high-resolution proteomic analysis of ...

化学

Analysis of Volatile and Oxidation Sensitive Compounds Using a Cold Inlet System and Electron Impact Mass Spectrometry

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The analysis of volatile and oxidation sensitive compounds by mass spectrometry is not easily achieved, as all state-of-the-art mass spectrometric methods require at least one sample preparation step, e.g., dissolution and dilution of the analyte (electrospray ionization), co-crystallization of the analyte with a matrix compound (matrix-assisted laser desorption/ionization), or transfer of the prepared samples into the ionization source of the mass spectrometer, to be conducted under atmospheric conditions. Here, the use of a sample inlet system is described which enables the analysis of volatile metal organyls, silanes, and phosphanes using a sector field mass spectrometer equipped with an electron impact ionization source. All sample preparation steps and the sample introduction into the ion source of the mass spectrometer take place either under air-free conditions or under vacuum, enabling the analysis of compounds highly susceptible to oxidation. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes, which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique. The principle of operation is presented in this video.

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The presented technique is especially of interest for inorganic chemists, working with metal organyls, silanes, or phosphanes which have to be handled using inert conditions, such as the Schlenk technique.

コー​​ルドインレットシステムおよび電子衝撃質量分析法を用いて揮発し、酸化に敏感な化合物の分析

This video presents a protocol for the mass spectrometrical analysis of volatile and oxidation sensitive compounds using electron impact ionization. The ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence the oxidizing capacity of the atmosphere through interactions with ozone and hydroxyl radicals. The main sink of NOx is the formation and deposition of nitric acid, a component of acid rain and a bioavailable nutrient. NOx is emitted from a mixture of natural and anthropogenic sources, which vary in space and time. The collocation of multiple sources and the short lifetime of NOx make it challenging to quantitatively constrain the influence of different emission sources and their impacts on the environment. Nitrogen isotopes of NOx have been suggested to vary amongst different sources, representing a potentially powerful tool to understand the sources and transport of NOx. However, previous methods of collecting atmospheric NOx integrate over long (week to month) time spans and are not validated for the efficient collection of NOx in relevant, diverse field conditions. We report on a new, highly efficient field-based system that collects atmospheric NOx for isotope analysis at a time resolution between 30 min and 2 hr. This method collects gaseous NOx in solution as nitrate with 100% efficiency under a variety of conditions. Protocols are presented for collecting air in urban settings under both stationary and mobile conditions. We detail the advantages and limitations of the method and demonstrate its application in the field. Data from several deployments are shown to 1) evaluate field-based collection efficiency by comparisons with in situ NOx concentration measurements, 2) test the stability of stored solutions before processing, 3) quantify in situ reproducibility in a variety of urban settings, and 4) demonstrate the range of N isotopes of NOx detected in ambient urban air and on heavily traveled roadways.

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Previous work suggests that the nitrogen isotopic composition of atmospheric nitrogen oxides might distinguish the influence of different sources in the environment. We report on an automated, mobile, field-based method for the high collection efficiency of atmospheric NOx for N isotopic analysis at an hourly time resolution.

NOの窒素同位体分析のための自動化、高解像度モバイル収集システム<sub&gt; X</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

環境学

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to characterize. However, to understand the thermodynamic and kinetic controls on greenhouse gas (carbon dioxide [CO2] and methane [CH4]) production resulting from the decomposition of NOM, a molecular-level characterization coupled with microbial proteome analyses is necessary. Further, climate and environmental changes are expected to perturb natural ecosystems, potentially upsetting complex interactions that influence both the supply of organic matter substrates and the microorganisms performing the transformations. A detailed molecular characterization of the organic matter, microbial proteomics, and the pathways and transformations by which organic matter is decomposed will be necessary to predict the direction and magnitude of the effects of environmental changes. This article describes a methodological throughput for comprehensive metabolite characterization in a single sample by direct injection Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR-MS), gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS), and proteomics analysis. This approach results in a fully-paired dataset which improves statistical confidence for inferring pathways of organic matter decomposition, the resulting CO2 and CH4 production rates, and their responses to environmental perturbation. Herein we present results of applying this method to NOM samples collected from peatlands; however, the protocol is applicable to any NOM sample (e.g., peat, forested soils, marine sediments, etc.).

This protocol describes a single throughput for complementary analytical and omics techniques culminating in a fully-paired characterization of natural organic matter and microbial proteomics in different ecosystems. This approach permits robust comparisons for identifying metabolic pathways and transformations important for describing greenhouse gas production and predicting responses to environmental change.

シングル スループット複雑な天然有機物の混合物の評価の補完的な高解像度分析の手法

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

Analysis of Complex Molecules and Their Reactions on Surfaces by Means of Cluster-Induced Desorption/Ionization Mass Spectrometry

Desorption/Ionization Induced by Neutral SO2 Clusters (DINeC) is employed as a very soft and efficient desorption/ionization technique for mass spectrometry (MS) of complex molecules and their reactions on surfaces. DINeC is based on a beam of SO2 clusters impacting on the sample surface at low cluster energy. During cluster-surface impact, some of the surface molecules are desorbed and ionized via dissolvation in the impacting cluster; as a result of this dissolvation-mediated desorption mechanism, low cluster energy is sufficient and the desorption process is extremely soft. Both surface adsorbates and molecules of which the surface is composed of can be analyzed. Clear and fragmentation-free spectra from complex molecules such as peptides and proteins are obtained. DINeC does not require any special sample preparation, in particular no matrix has to be applied. The method yields quantitative information on the composition of the samples; molecules at a surface coverage as low as 0.1 % of a monolayer can be detected. Surface reactions such as H/D exchange or thermal decomposition can be observed in real-time and the kinetics of the reactions can be deduced. Using a pulsed nozzle for cluster beam generation, DINeC can be efficiently combined with ion trap mass spectrometry. The matrix-free and soft nature of the DINeC process in combination with the MSn capabilities of the ion trap allows for very detailed and unambiguous analysis of the chemical composition of complex organic samples and organic adsorbates on surfaces.

Neutral SO2 clusters of low kinetic energy (&#60; 0.8 eV/constituent) are used to desorb complex surface molecules such as peptides or lipids for further analysis by means of mass spectrometry using an ion trap mass spectrometer. No special sample preparation is required, and real-time observation of reactions is possible.

クラスターによる脱着/イオン化質量分析による、表面上の複雑分子とその反応の解析

Desorption/Ionization Induced by Neutral SO2 Clusters (DINeC) is employed as a very soft and efficient desorption/ionization technique for mass ...

Nitrogen Compound Characterization in Fuels by Multidimensional Gas Chromatography

Certain nitrogen-containing compounds can contribute to fuel instability during storage. Hence, detection and characterization of these compounds is crucial. There are significant challenges to overcome when measuring trace compounds in a complex matrix such as fuels. Background interferences and matrix effects can create limitations to routine analytical instrumentation, such as GC-MS. In order to facilitate specific and quantitative measurements of trace nitrogen compounds in fuels, a nitrogen-specific detector is ideal. In this method, a nitrogen chemiluminescence detector (NCD) is used to detect nitrogen compounds in fuels. NCD utilizes a nitrogen-specific reaction that does not involve the hydrocarbon background. Two-dimensional (GCxGC) gas chromatography is a powerful characterization technique as it provides superior separation capabilities to one-dimensional gas chromatography methods. When GCxGC is paired with a NCD, the problematic nitrogen compounds found in fuels can be extensively characterized without background interference. The method presented in this manuscript details the process for measuring different nitrogen-containing compound classes in fuels with little sample preparation. Overall, this GCxGC-NCD method has been shown to be a valuable tool to enhance the understanding of the chemical composition of nitrogen-containing compounds in fuels and their impact on fuel stability. The % RSD for this method is &#60;5% for intraday and &#60;10% for interday analyses; the LOD is 1.7 ppm and the LOQ is 5.5 ppm.

Here, we present a method utilizing two-dimensional gas chromatography and nitrogen chemiluminescence detection (GCxGC-NCD) to extensively characterize the different classes of nitrogen-containing compounds in diesel and jet fuels.

多次元ガスクロマトグラフィーによる燃料中の窒素化合物の特性解析

Certain nitrogen-containing compounds can contribute to fuel instability during storage. Hence, detection and characterization of these compounds is ...

Workflow Based on the Combination of Isotopic Tracer Experiments to Investigate Microbial Metabolism of Multiple Nutrient Sources

Studies in the field of microbiology rely on the implementation of a wide range of methodologies. In particular, the development of appropriate methods substantially contributes to providing extensive knowledge of the metabolism of microorganisms growing in chemically defined media containing unique nitrogen and carbon sources. In contrast, the management through metabolism of multiple nutrient sources, despite their broad presence in natural or industrial environments, remains virtually unexplored. This situation is mainly due to the lack of suitable methodologies, which hinders investigations.
We report an experimental strategy to quantitatively and comprehensively explore how metabolism operates when a nutrient is provided as a mixture of different molecules, i.e., a complex resource. Here, we describe its application for assessing the partitioning of multiple nitrogen sources through the yeast metabolic network. The workflow combines information obtained during stable isotope tracer experiments using selected 13C- or 15N-labeled substrates. It first consists of parallel and reproducible fermentations in the same medium, which includes a mixture of N-containing molecules; however,a selected nitrogen source is labeled each time. A combination of analytical procedures (HPLC, GC-MS) is implemented to assess the labeling patterns of targeted compounds and to quantify the consumption and recovery of substrates in other metabolites. An integrated analysis of the complete dataset provides an overview of the fate of consumed substrates within cells. This approach requires an accurate protocol for the collection of samples&#8211;facilitated by a robot-assisted system for online monitoring of fermentations&#8211;and the achievement of numerous time-consuming analyses. Despite these constraints, it allowed understanding, for the first time, the partitioning of multiple nitrogen sources throughout the yeast metabolic network. We elucidated the redistribution of nitrogen from more abundant sources toward other N-compounds and determined the metabolic origins of volatile molecules and proteinogenic amino acids.

This protocol describes an experimental procedure to quantitatively and comprehensively investigate the metabolism of multiple nutrient sources. This workflow, based on a combination of isotopic tracer experiments and an analytical procedure, allows the fate of consumed nutrients and the metabolic origin of molecules synthetized by microorganisms to be determined.

複数の栄養源の微生物代謝を調査するため同位体トレーサー実験の組み合わせに基づいてワークフロー

Studies in the field of microbiology rely on the implementation of a wide range of methodologies. In particular, the development of appropriate methods ...

生物工学

MALDI-Mass Spectrometric Imaging for the Investigation of Metabolites in Medicago truncatula Root Nodules

Most techniques used to study small molecules, such as pharmaceutical drugs or endogenous metabolites, employ tissue extracts which require the homogenization of the tissue of interest that could potentially cause changes in the metabolic pathways being studied1. Mass spectrometric imaging (MSI) is a powerful analytical tool that can provide spatial information of analytes within intact slices of biological tissue samples1-5. This technique has been used extensively to study various types of compounds including proteins, peptides, lipids, and small molecules such as endogenous metabolites. With matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)-MSI, spatial distributions of multiple metabolites can be simultaneously detected. Herein, a method developed specifically for conducting untargeted metabolomics MSI experiments on legume roots and root nodules is presented which could reveal insights into the biological processes taking place. The method presented here shows a typical MSI workflow, from sample preparation to image acquisition, and focuses on the matrix application step, demonstrating several matrix application techniques that are useful for detecting small molecules. Once the MS images are generated, the analysis and identification of metabolites of interest is discussed and demonstrated. The standard workflow presented here can be easily modified for different tissue types, molecular species, and instrumentation.

MALDI-Mass Spectrometric Imaging for the Investigation of Metabolites in Medicago truncatula Root Nodules

Mass spectrometric imaging (MSI) is a powerful tool that can be used to discover and identify various chemical species in intact tissues, preserving the compounds in their native environments, which can provide new insights into biological processes. Herein a MSI method developed for the analysis of small molecules is described.&#160;

代謝産物の調査のためのMALDI-質量分析イメージング<em&gt;ウマゴヤシtruncatula</em&gt;ルート結節

Most techniques used to study small molecules, such as pharmaceutical drugs or endogenous metabolites, employ tissue extracts which require the ...

生物学

Carbon and Nitrogen Analysis of Environmental Samples

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Elemental Analysis is a method used to determine elemental composition of a material. In environmental samples such as soils, scientists are particularly interested in the amounts of two ecologically important elements, nitrogen and carbon. Elemental analysis by the flash combustion technique works by oxidizing the sample with a catalyst through combustion in a high-temperature chamber. The products of combustion are then reduced to N2 and CO2 and detected with a thermal conductivity detector.
Unlike other methods for total nitrogen determination (Kjeldahl method) and total carbon determination (Walkley-Black, Heanes or Leco methods), the flash combustion technique does not use toxic chemicals and is therefore much safer to use.
This video will demonstrate combustion-based elemental analysis using the Flash EA 1112 instrument from Thermo Fisher Scientific.

炭素・窒素環境試料の分析

Source: Laboratories of Margaret Workman and Kimberly Frye - Depaul University
Elemental Analysis is a method used to determine elemental composition of a ...

オンライン複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物の分析

要約

さらに動画を探す

この動画の章

チトクローム p450 によるニトロソアミンのIn Vitro代謝 Nitrosamide 形成を検出するための一般的な方法

質量分析法による総合的なO-結合およびスルホグライコミクスのための改良されたゲル内還元β脱離

コールドインレットシステムおよび電子衝撃質量分析法を用いて揮発し、酸化に敏感な化合物の分析

NOの窒素同位体分析のための自動化、高解像度モバイル収集システム

シングルスループット複雑な天然有機物の混合物の評価の補完的な高解像度分析の手法

クラスターによる脱着/イオン化質量分析による、表面上の複雑分子とその反応の解析

多次元ガスクロマトグラフィーによる燃料中の窒素化合物の特性解析

複数の栄養源の微生物代謝を調査するため同位体トレーサー実験の組み合わせに基づいてワークフロー

代謝産物の調査のためのMALDI-質量分析イメージング

炭素・窒素環境試料の分析

オンライン複雑な炭化水素マトリックス中の窒素含有化合物の分析

要約

さらに動画を探す

この動画の章

チトクローム p450 によるニトロソアミンのIn Vitro代謝 Nitrosamide 形成を検出するための一般的な方法

質量分析法による総合的なO-結合およびスルホグライコミクスのための改良されたゲル内還元β脱離

コー​​ルドインレットシステムおよび電子衝撃質量分析法を用いて揮発し、酸化に敏感な化合物の分析

NOの窒素同位体分析のための自動化、高解像度モバイル収集システム

シングル スループット複雑な天然有機物の混合物の評価の補完的な高解像度分析の手法

クラスターによる脱着/イオン化質量分析による、表面上の複雑分子とその反応の解析

多次元ガスクロマトグラフィーによる燃料中の窒素化合物の特性解析

複数の栄養源の微生物代謝を調査するため同位体トレーサー実験の組み合わせに基づいてワークフロー

代謝産物の調査のためのMALDI-質量分析イメージング

炭素・窒素環境試料の分析

コールドインレットシステムおよび電子衝撃質量分析法を用いて揮発し、酸化に敏感な化合物の分析

シングルスループット複雑な天然有機物の混合物の評価の補完的な高解像度分析の手法