Soluciones de screening NO DIRIGIDO para
aplicaciones claves
Continuing
Technology
Innovation
Jose Juan Rivero Especialista de producto GC y GCMS
24 febrero 2016
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 2
Estrategias de trabajo
Analisis de conocidos
en alcance
Analisis de desconocidos Analisis de conocidos
fuera alcance
Análisis no
dirigidos
Análisis
dirigidos
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Screening Confirmación Cuantificación
Flujo de trabajo ideal
GC MSD
GC QTOF GC QQQ
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Screening
Flujo de trabajo para GC/MS
El GC/MSD detecta todo
aquello que se ionice en
la fuente
Los compuestos
se identifican por
espectro EI
Agilent 5977B
GC MSD
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Flujo de trabajo óptimo para GC/QTOF
El GC QTOF en modo
TOF detecta todo aquello
que se ionice en la
fuente
Los compuestos
se identifican por
espectro EI de masa
exacta, realizando
deconvolución y
contrastando contra
base de datos
Agilent 7200
GC QTOF
Screening
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Screening
Flujo de trabajo ideal para GC/MS/MS
Confirmación Cuantificación
Agilent 7000C GC/QQQ
Screening
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Modo eficiente de extracción de resultados
Screening no dirigido de Pesticidas, EOPs y POPs en
muestras de aguas superficiales mediante
GC/MS
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Requerimientos
Metodo de Screening para detector presencia/ausencia de contaminantes orgánicos
Identificar VOCs y SVOCs (EOPs, POPs) en un solo análisis
Inclusion de forma fácil de nuevas sustancias en el método
Limites de Detección (LOD) 0.1 mg/L
Alto numero de muestras a analizar de una manera automática en el procesado y en
la generación del informe
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EA NLS Instrumentation for GC/MS Screening
2006 - Present Day Hardware
7890A GC System
7683B Series Injector
5975C inert XL MSD with Triple-Axis detector (TAD)
Programmed Temperature Vaporization Inlet (PTV)
Software
GC/MSD Chemstation
Retention Time Locked (RTL) Method
Deconvolution Reporting Software (DRS) y/o Unknows Analysis
Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification Software (AMDIS)
NIST08 Mass Spectral compound library
Hazardous Industrial Chemicals (HIC, 731 entries) MS Database extended to > 1000 compounds
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Consistente en:
Environmental Water Screening GC/MS Analyzer
www.solutions-to-win.com
Más detalles del analizador
Solution Note : 5991-4127EN
7693A ALS , 7890B GC, 5977 Extractor o HES MSD con inyector MMI
Método RTL y adquisición en full scan
Procesado de datos en MH Quant
• Un solo punto de calibración y AvgRF y Deconvolucion de compuestos targets
Base de datos de la aplicacion específica EI MS
Informe TD personalizado en pdf
Base de datos de espectros NIST11
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Metodo MH Quant Y
Base de datos EI MS
Fungicidas
Pesticidas
Productos de cuidado personal
Fármacos
Disolventes Volatiles
Metabolitos
Residuos industriales
Hidrocarburos HPAs
Contaminantes emergentes
Base de datos de EI referencia para 1040 analitos Único y Especifico para la aplicación y método MH Quant
Pesticidas , Contaminantes Orgánicos Persistentes (POPs) y Contaminantes Orgánicos Emergentes (EOPs)
Preparación de la muestra
1 litro muestra agua + ISTD
+ 50mL Diclorometano (DCM)
Extraer 15 minutos
Eliminar DCM,
Acidificar el agua,
Añadir 50mL DCM
fresco
Extraer 15 minutos
Unir fracciones
DCM
Reducir DCM a 1 mL
Transferir DCM al
Vial del GC,
Inyectar 1.5 mL
Secar extracto DCM
con sulfato sódico
anhidro
Condiciones analíticas
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Full scan TIC de una muestra de agua residual de un vertedero
ISTD
TIC de muestra compleja puede contener muchos
picos coeluidos
• Interferencias en ratio de iones Cuant/Cual
- Falsos Positivos y/o Falsos Negativos
• Compromiso en busqueda de espectros en librerias
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Workflow Target Deconvolution en MassHunter Quant
Resultados Quant
Los Targets son identificados por
comparación de RTLs y los ratios de iones
de 1 Quant + 3 Qual, entonces el Quant
(estimado) usando Quant ion area con la
tabla de calibración
Revision de resultados en MassHunter
Batch-at-a-Glance y
Compounds-at-a-Glance
Combinando cuantitativo y cualitativo
Informe Target Deconvolution
.pdf Summary report
MH deconvoluciona los espectros
comparandolo con la base de datos de MS
usando Ventana RT y
Library Match Score con los cualificadores
Resultados Qualitative
FULL SCAN TIC
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Revision de datos - MassHunter Quant Batch-at-a-Glance
Información
Batch
Información
Compuesto
TIC
Puntuacion del LMS y Pureza
del Target Deconvolucion
RT esp y exp
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Quant ion EIC
Quant EIC y
Qualifier EICs
superposición
Espectro del Compuesto Deconvolucionado
(arriba)
Y espectro de la librería de referencia
(debajo)
Esperado RT
Información del compuesto
MassHunter Quant Batch-at-a-Glance
Con Target Deconvolución
Ventana de Localizacion
EIC ventana
Puntuacion de la busqueda en librería (LMS)
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Revisión de datos - MassHunter Quant Compounds-at-a-Glance
Revisión / comparación de multiples muestras / compuestos
en una interface de usuario totalmente configurable
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Target Deconvolution
Revisión de datos - MassHunter Quant Compounds-at-a-Glance
Aplicando criterios de calidad (outliers) para una
revision rápida de resultados
Outliers cumplen Outlier(s) fallidos
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24 de febrero de 2016 21
Aplicando los criterios de calidad adecuados
los Targets son resaltados
Revision de resultados – Mass Hunter Compounds-at-a-Glance
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MH Quant B.07 Nueva opción : Filtrado de Cromatogramas
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Informe pdf Target Deconvolución
Tiempo de retención de los
analitos identificados Número CAS Resultado Estimado Cuantitativo
corregido por la pureza de pico
Library Match Score Diferencia de tiempo del RT bloqueado
% Pureza de Pico
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Mass Hunter TD Report : Extracto de un agua residual de vertedero
Velocidad de generación de informe:
~1 -2 segundos por fichero
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Environmental Water Screening
GC/MS Analyzer
Hardware totalmente Pre-configured desde fábrica
Método de adquisición RTL
Librería específica de MS de referencia (1000+ compuestos)
Procesado de datos MassHunter Quant con Deconvolución Target
Eficiente y rápida revision de resultados usando MassHunter Batch-at-a-Glance y Compounds-at-a-Glance con uso de
Outlier y filtrado de positivos
Generacion rápida de informes en .pdf de muestras indiv o por Lotes
Screening No-target con analisis de desconocidos
Un completo analizador ‘en la mesa’
Pesticide Screener using a GC QTOF
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MS detector / characteristics
Typical systems (examples) Acquisition
Requirements for identification
minimum number of ions other
Unit mass resolution
quadrupole, ion trap, TOF
full scan, limited m/z range, SIM 3 ions
S/N ≥ 3e)
Analyte peaks in the
extracted ion chromatograms must
fully ov erlap.
Ion ratio within
±30% (relative) of av erage
of calibration standards from same
sequence
MS/MS triple quadrupole, ion trap, Q-trap, Q-TOF, Q-Orbitrap
selected or multiple reaction monitoring (SRM, MRM), mass resolution for precursor-ion isolation equal to or better than unit mass resolution
2 product ions
Accurate mass measurement
High resolution MS: (Q-)TOF (Q-)Orbitrap FT-ICR-MS sector MS
full scan, limited m/z range, SIM, fragmentation with or without precursor-ion selection, or combinations thereof
2 ions with mass accuracy ≤ 5 ppma,b, c)
combined single stage MS and MS/MS with mass resolution for precursor-ion isolation equal
to or better than unit mass resolution
2 ions: 1 molecular ion, (de)protonated molecule or adduct ion with mass acc. ≤ 5 ppma,c
plus 1 MS/MS product iond)
Criterio de Identification SANTE/11945/2015 vs. SANCO/12571/2013
• Requirements for identification using selected ions (new)
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24 de febrero de 2016 28
Screening de Pesticidas mediante GCQTOF
• Sistema GC7890B + QTOF-7200B
• Backflush
• RTL
• MassHunter Analysis
• PCDL (Espectros en HR y RTL)
Pesticide Screener
Nota de aplicación: 5991-5894EN
Amadeo R. Fernández-Alba
Samanta Uclés, Noelia Belmonte,
EURL for Pesticides in Fruits and Vegetables
Almeria, Spain
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24 de febrero de 2016 29
Screening Pesticidas sobre plataforma GC-Q/TOF
La Masa Exacta y Alta Resolucion provee una alta selectividad
frente a las interferencias
El modo TOF: Genera un espectro de masas, perfecto para trabajar
en Non-targeted
Un barrido para numero de compuestos ‘Ilimitados’ (contrastando
con librerías de espectros en alta resolución para identificación)
Misma sensibilidad da igual el numero de compuestos
seleccionados
El trabajo en MS/MS (Modo Q/TOF) para identificaciones a
posterior
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24 de febrero de 2016 30
Screening Pesticides LC-Q/TOF vs GC-Q/TOF
LC/MS ESI+ GC/MS EI+
Malation
Pm = 330.0361D
CE = OV
Espectro de masas dominante del ion
[M]+ no es lo típico en un GCMS
Fragments
[M+H]+ Baja Energía
CE = OV
Alta Energía
CE > OV
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24 de febrero de 2016 31
All Ions en GCQTOF (Screenning No dirigido)
CE=0 voltios
CE >0 voltios
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24 de febrero de 2016 32
All Ions : Targeted Screening Workflow
1. Adquisicion 2. PCDL 3. MH Qual SW 4. MH Quant SW
Librería de
Espectros (Espectros más RTL)
Cuantificacion de
targets con
confirmación adicional
de fragmentos
GC-Q/TOF MH Acquisition
Energía de Colisión
constante en Q-TOF
(CE=0)
Find by Formula on
MS
EICs for fragments
Correlate qualified
fragments with target
Find
Extract
Qualify and confirm
fragments
Export
Align EICs of
fragments
Targets
m/z, ion species
Quant
Report
Qual
Report
Método en RTL
(optional)
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24 de febrero de 2016 33
(1)
7200 GC-Q/TOF RTL Pesticide Analyzer Método CF
7890B
GC
EPC
Columna (1) : 15m x 0.25mm ID x 0.25um HP-5MSUI
Columna (2) : 15m x 0.25mm ID x 0.25um HP-5MSUI (19091S-431UI)
7200
Q/TOF
MMI Inlet
ALS
(2)
Purged ultimate union
1. Adquisición
Mid-column backflush
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24 de febrero de 2016 34
Mid-column, post run backflush
Purged Union
MS
Inlet
Inlet EPC
P1
Columna #1
Aux EPC
P2
Split
Vent
Purged Union
Durante el run, P1 > P2 , Gas portador fluye hacia el MS
Columna #2
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24 de febrero de 2016 35
Columna #1
Purged Union
MS
Inlet EPC
P1
Aux EPC
P2
Split
Vent
Mid-column, post run back flush
Durante el run, P1 > P2 , Gas portador fluye hacia el MS
Analitos de interes
Componentes de Matriz
Columna #2
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Column #1
MS
Inlet EPC
P1
Aux EPC
P2
Split
Vent
Inlet
Mid-column, post run back flush
Durante el postrun Backflush, P1 < P2 , Gas portador fluye en dirección contraria
Column #2
Purged Union
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24 de febrero de 2016 37
PCDL : Personal Compound Database Library
Conectado a ChemSpider Conectado a PubChem
• Name
• Mol. Formula
• Mono-isotopic exact mass
• Locked RT
• CAS #
• Accurate mass spectrum
1. Adquisición 2. PCDL
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24 de febrero de 2016 38
1. Acquisition 2. PCDL 3. MH Qual SW
Screening cualitativo usando All Ions MS
Gun Powder Tea
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24 de febrero de 2016 39
Procesado de datos All Ions - Method setup (1) Localizar la fórmula
Pesticide screening
GC-Q/TOF
• Usar el RTL(Si es metodo bloqueado)
• Especificar el PCDL
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24 de febrero de 2016 40
Procesado de datos All Ions - Method setup (3) Identificación con fragmentos
Pesticide screening
GC-Q/TOF
• Seleccionar el número mínimo de
fragmentos a cualificar para identificar
el compuesto
• Co-elution score es la mejor función
para cualificar la similitud al extraer
los iones
• Seleccionar el numero de fragmentos
para evaluar
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24 de febrero de 2016 41
Pesticide screening
GC-Q/TOF
All Ions Results Overview GC-Q/TOF Extracto de te
Lista de compuestos encontrados
1 2
3 4
5
Resultados de la Identificacion de
compuestos
EICs
Coelution Plot
Molecular
Ion/Isotope
Ratio Results
Spectrum & Extracted
Ion Plots
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24 de febrero de 2016 42
Ejemplo de un positivo en Metacrifos
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Excellent Mass Accuracy Resultados del Screening de 17 pesticidas fortificados a 10 ng/mL en matrices alimentarias
Name 中文名 CAS Formula Identified? RT (min) RT Diff(min) FIs Conf. Qualified Ion (I) Qualified Ion (II)
m/z diff (ppm) m/z diff (ppm)
敌敌畏 62-73-7 C4H7Cl2O4P Yes 4.679 0.014 6 219.9464 4.7 184.9744 3.0
Mevinphos 速灭磷 7786-34-7 C7H13O6P Yes 5.610 0.001 4 192.0198 0.3 164.0233 1.8
Ethalfluralin 丁氟消草 55283-68-6 C13H14F3N3O4 Yes 7.139 0.001 5 316.0911 2.4 292.0548 2.8
Trifluralin 氟乐灵 1582-09-8 C13H16F3N3O4 Yes 7.247 0.003 6 306.0709 4.2 290.0755 2.8
Atrazine 莠去津 1912-24-9 C8H14ClN5 Yes 7.887 0.000 6 215.0932 0.2 202.0680 3.8
Chlorpyrifos-methyl 甲基毒死蜱 5598-13-0 C7H7Cl3NO3PS Yes 9.143 0.001 6 285.9267 3.9 287.9236 1.5
Heptachlor 七氯 76-44-8 C10H5Cl7 Yes 9.339 -0.006 6 336.8496 2.3 271.8106 3.7
Malathion 马拉硫磷 121-75-5 C10H19O6PS2 Yes 9.729 -0.002 5 124.9824 2.6 99.0077 2.4
DDE, p,p'- 滴滴伊, p,p’- 72-55-9 C14H8Cl4 Yes 11.612 0.002 6 315.9375 0.1 317.9349 1.1
Dieldrin 狄氏剂 60-57-1 C12H8Cl6O Yes 11.717 0.004 6 276.8722 0.5 260.8595 0.6
Hexazinone 环嗪酮 51235-04-2 C12H20N4O2 Yes 13.195 0.008 5 171.0877 0.5 172.0896 4.8
Propargite 克螨特 2312-35-8 C19H26O4S Yes 13.318 -0.019 4 173.0955 3.6 136.0835 2.4
Mirex 灭蚁灵 2385-85-5 C10Cl12 Yes 14.874 0.006 6 269.8127 0.6 236.8409 0.6
Fenarimol 氯苯嘧啶醇 60168-88-9 C17H12Cl2N2O Yes 15.084 0.000 5 330.0339 5.5 219.0317 1.2
Coumaphos 蝇毒磷 56-72-4 C14H16ClO5PS Yes 15.853 0.013 5 362.0139 0.1 333.9822 1.3
E
Dichlorvostofenprox 醚菊酯 80844-07-1 C25H28O3 Yes 16.777 0.015 3 163.1124 4.2 164.1155 0.8
Deltamethrin 溴氰菊酯 52918-63-5 C22H19Br2NO3 Yes 18.117 0.018 3 252.9053 3.3 250.9056 3.9
Compuestos identificados con error en RT<0.1min y al menos 2 iones con error de masas
inferior a 5 ppm siguiendo requerimientos SANTE
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24 de febrero de 2016 44
Verificación de un pico no esperado
¿Identificacion inequivoca?, ¿Puede venir del o,p’-DDE? ¿De la matriz? ¿Impurezas del standard?
5x10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
+EI EIC(245.9998) Scan Pestchkout 20min 5ppb in BF4 090915 2…
11.620100.00
11.076
1.51
Counts vs. Acquisition Time (min)
10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7
p,p’-DDE (5 ng/mL) spiked in matrix
p,p’-DDE (std)
S/N: 227.5
EIC (245.9998);
Noise definition: peak to peak
o,p’-DDE (impureza)
S/N: 3.5
5x10
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
3.25
+EI EIC(245.9998) Scan Pestchkout 20min 10ppb in BF4 090915 …
11.614100.00
11.0711.41
Counts vs. Acquisition Time (min)
10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7
p,p’-DDE (10 ng/mL) spiked in matrix
p,p’-DDE (std)
S/N: 475.5
EI EIC (245.9998);
Noise definition: peak to peak
o,p’-DDE (impureza)
S/N: 6.5
5x10
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
1.75
2
2.25
2.5
2.75
3
3.25
+EI EIC(245.9998) Scan BF4 blank 20min 091015 2uLCSL Inj2.D
Counts vs. Acquisition Time (min)
10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7
Matrix blank
EI EIC (245.9998);
o,p’-DDE
No Peak
good fragment ratio score (82.31)
good EIC
alignment
La confianza en la identificacion mediante adquisición en modo no dirigido
aumenta incluso a niveles traza
good mass accuracy
100% 100%
1.41% 1.51%
o,p’-DDE (trace signal)
similar respuesta (%) of o,p’-DDE vs pico esperado
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 45
Pesticidas Identificados en diferentes Matrices
Matriz Promedio
Fortificados e Identificados
(121 cpds) 98.3% 91.7% 95.0% 98.3% 95.0% 95.9% 95.7 %
Full scan permite el analisis retrospectivo para revisar cualquier muestra
con los nuevos compuestos introducidos en la PCDL
La PCDL includa en el metodo que viene con el Screener es escable
Pesticides No esperados
Verificados en Matrices 15 15 17 16 17 19
Pesticidas no esperados: Pesticidas presentes en la matriz pero no añadidos
Pesticidas Esperador: Pesticidas Spiked en la matriz
Criterios de Verificación (1) ∆RT < 0.1 min, (2) fragment ratio score > 90, (3) ≥ 3 qualified ions, (4) ≥ 2 ions mass error less than 5 ppm
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 46
Pico con igual RT del Cloroxuron – Falso Positivo
Missing Ions
Wrong
Isotope
Pattern
24 ppm mass error
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 47
Importar y construir MH Quant Method
MH Qual
.cef file Quant method - Accurate mass
EICs for quantifier and qualifier
- Relative responses - Retention times
Mass-to-Charge (m/z)
741 742 743 744 745 746 747 748 749 750 751 752 753 754 755 756
C o u n
t s
x10
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6 746.4838 (M+H)+
747.4871 (M+H)+
748.4901 (M+H)+
749.4929 (M+H)+ 751.4984
(M+H)+
Compound results
MH Quant
Pesticide screening
GC-Q/TOF
1. Acquisition 2. PCDL 3. MH Qual SW 4. MH Quant SW
Positivos
encontrados
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 48
Requerimientos Guia Sante Outlier para RT y Exactitud de masas
Error de masa outlier
Retention time outlier
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 49
Requerimientos Guia Sante Coelution Score Outliers
MassHunter Qualitative Analysis
MassHunter Quanitative Analysis
- Normalización de los qualifiers
- RT Correlation Window (Globals)
- Coelution score
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 50
Seguridad
alimentaria Metabolómica
GC/QTOF Otras Aplicaciones por mercados
Aromas y
Fragancias
Forense y
Toxicología
Energía y
Petroquímica
5990-9076EN Sulfur Compounds in Coffee
5990-9477EN Analysis of Biomarkers in Crude Oil
5991-0106EN Olive Oil Characterization
5991-0571EN Metabolic Profiling of Yeast Sterols
5991-2481EN Opiate-Induced Changes in Murine Brain
5991-3476EN Metabolomics of Carbon-Fixing Mutants of Cyanobacteria
5991-4369EN Classification of Heroin
5991-4663EN Metabolite Profiling from Bark of Alangium Salviifolium
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 51
All Ions resumen
Pesticide screening
GC-Q/TOF
Las tendencias actuales de los métodos analíticos y las recomendaciones hacia el uso de sistemas de alta
resolución por su alta selectividad y posibilidad de procesado retrospectivo
Modos de trabajo que generen identificación inequívoca a niveles de trazas en muestras complejas
All Ions integra perfectamente el workflow para incrementar la confianza en la cualificación de los
compuestos sospechosos por la información adicional que proporciona la generación de iones fragmento
• Similar Workflow como en LC- QTOF
Suministro de Personal compound database library conteniendo > 700 pesticidas con datos espectrales de
GC/MS en High Res y RTL
Fácil customización y generación de librerías PCDL por el propio usuario
Soluciones de screening NO DIRIGIDO para aplicaciones claves
24 de febrero de 2016 52
Muchas Gracias…
…por su atención