從培養(yǎng)到監(jiān)測(cè)：MS GAS 質(zhì)譜儀解鎖藻類(lèi)研究高效分析新路徑

MS GAS緊湊型臺(tái)式氣體分析儀搭載質(zhì)譜檢測(cè)器，專(zhuān)為復(fù)雜氣體和揮發(fā)性物質(zhì)（含同位素、溶劑及揮發(fā)性有機(jī)物）分析設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)氣態(tài)與液態(tài)樣品的高效檢測(cè)，為科研與工業(yè)領(lǐng)域提供了全新的解決方案。

MS GAS 系列質(zhì)譜儀的核心優(yōu)勢(shì)在于其模塊化設(shè)計(jì)與多元適配能力，儀器配備有 PDMS 膜探頭（透氣不透液，適用于氣相和液相環(huán)境）或針閥 / 針頭進(jìn)樣口（適配純氣相樣品），可與藻類(lèi)培養(yǎng)瓶、FMT150 光養(yǎng)生物反應(yīng)器、MC1000 8通道藻類(lèi)培養(yǎng)、植物測(cè)量室等多種設(shè)備聯(lián)用，覆蓋從細(xì)胞懸浮液到全株植物的氣體交換分析。其搭載的高效真空系統(tǒng)與冷卻器水阱，能有效去除水分子，顯著延長(zhǎng)離子源壽命，同時(shí)兼具高精確度、高靈敏度與快速測(cè)量特性，用戶(hù)友好的軟件界面也降低了操作門(mén)檻。

在檢測(cè)性能上，該系列儀器提供多種型號(hào)供用戶(hù)選擇，分析質(zhì)量范圍涵蓋 0-300 amu，檢測(cè)器分為法拉第杯（ppm 級(jí)別檢測(cè)限）和法拉第杯與二次電子倍增器聯(lián)用（ppb 級(jí)別檢測(cè)限）兩種配置，滿(mǎn)足不同精度需求。

應(yīng)用方向包括但不限于以下諸多方面：

氣體交換動(dòng)力學(xué)分析（CO₂、O₂）

固氮物種研究（N₂、C₂H₂）

生物燃料研究（H₂、CH₃CH₂OH、碳?xì)浠衔铮?/span>

¹⁸O₂標(biāo)記光呼吸研究

同位素分布分析

空氣和水污染

氣體污染物研究（CH₄、H₂S、NO_x、SO₂、CS₂、CO等）

揮發(fā)性有機(jī)物、溶劑研究

案例一 利用膜進(jìn)樣質(zhì)譜法對(duì)攜帶乙烯合成酶的重組藍(lán)藻的乙烯產(chǎn)量進(jìn)行定量評(píng)估

該研究以模式藍(lán)細(xì)菌集胞藻 PCC 6803為對(duì)象，開(kāi)展了乙烯的合成研究 —— 乙烯作為應(yīng)用石化產(chǎn)品，目前依賴(lài)化石燃料制取。研究搭建了一套新型檢測(cè)裝置，將平板式光生物反應(yīng)器與膜進(jìn)樣質(zhì)譜儀聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)乙烯產(chǎn)量的定量監(jiān)測(cè)；同時(shí)借助藍(lán)藻代謝定量模型，對(duì)碳元素的分配規(guī)律進(jìn)行分析。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻可在較寬的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)合成乙烯，且在中等光照條件下達(dá)到合成值，該研究建立的高度可控實(shí)驗(yàn)體系，可為乙烯合成條件的優(yōu)化提供有力支撐

相較于以往針對(duì)藍(lán)藻培養(yǎng)體系乙烯釋放量的估算方法，該研究的分析體系實(shí)現(xiàn)了顯著優(yōu)化，為精準(zhǔn)、定量評(píng)估乙烯合成的培養(yǎng)條件提供了可行性方案

配置方案

AlgaeTron AG130 藻類(lèi)培養(yǎng)箱

蠕動(dòng)泵

GMS150高精度氣體調(diào)控系統(tǒng)

FMT 150光養(yǎng)生物反應(yīng)器，可選配多套，以實(shí)現(xiàn)不同光質(zhì)或光強(qiáng)培養(yǎng)

真空泵

MS GAS-100質(zhì)譜儀

可選配FL6000，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)藻類(lèi)熒光快速動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)OJIP、Q-A再氧化動(dòng)力學(xué)等

可選配光譜儀測(cè)量光強(qiáng)變化

案例二 高等植物的氣體交換測(cè)量

研究人員利用MS GAS質(zhì)譜儀和植物測(cè)量室對(duì)番茄植株的氣體交換進(jìn)行測(cè)量，并與其它儀器方法進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有測(cè)試的儀器配置均檢測(cè)到相似的生理響應(yīng)，表現(xiàn)為同一番茄植株的光響應(yīng)曲線(xiàn)形狀相似，盡管通過(guò)質(zhì)譜儀-氣體室裝置測(cè)定的CO2濃度結(jié)果與Li6400XT檢測(cè)結(jié)果高度一致，但是其標(biāo)準(zhǔn)偏差降低了兩倍左右，從而證明質(zhì)譜儀具備更高的穩(wěn)定性和重復(fù)性。

配置方案

MS GAS-100質(zhì)譜儀

植物測(cè)量室

FluorCam熒光成像系統(tǒng)

真空泵

部分參考文獻(xiàn)

1) Zavr?el T. et al, 2016. A quantitative evaluation of ethylene production in the recombinant cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 harboring the ethylene-forming enzyme by membrane inlet mass spectrometry. Bioresource Technology 202, p. 142–151.

2) Zavr?el T., C?erveny? J., Knoop H., Steuer R., Optimizing cyanobacterial product synthesis: Meeting the challenges. Bioengineered 2016, 7:6, 490-496.