從(cong)培養到監(jian)測：MS GAS 質譜儀(yi)解鎖藻(zao)類研(yan)究高(gao)效(xiao)分(fen)析(xi)新(xin)路(lu)徑

MS GAS緊湊型(xing)臺式氣(qi)體分(fen)析(xi)儀(yi)搭(da)載質譜檢(jian)測器，專(zhuan)為復雜氣(qi)體和(he)揮發性(xing)物(wu)質（含(han)同位(wei)素(su)、溶劑(ji)及揮發(fa)性有(you)機物(wu)）分(fen)析(xi)設計(ji)，可實(shi)現氣態與液(ye)態樣品(pin)的高效(xiao)檢(jian)測，為科研(yan)與工(gong)業領域(yu)提(ti)供(gong)了(le)全(quan)新的解決方案。

MS GAS 系列(lie)質譜儀(yi)的核心優(you)勢(shi)在(zai)於(yu)其(qi)模(mo)塊化設計(ji)與多(duo)元適配能力，儀器配備有(you) PDMS 膜探頭(tou)（透(tou)氣不透液(ye)，適(shi)用(yong)於(yu)氣相和(he)液(ye)相環(huan)境）或(huo)針(zhen)閥(fa) / 針頭(tou)進(jin)樣(yang)口(kou)（適配純(chun)氣相樣(yang)品），可與藻(zao)類培(pei)養瓶、FMT150 光養生物(wu)反應器、MC1000 8通道(dao)藻(zao)類培(pei)養、植物測量室等(deng)多(duo)種設備聯(lian)用(yong)，覆(fu)蓋從(cong)細胞懸浮液(ye)到全(quan)株植物的氣體交(jiao)換分(fen)析(xi)。其(qi)搭載(zai)的高效(xiao)真(zhen)空(kong)系(xi)統與冷(leng)卻(que)器(qi)水(shui)阱，能有(you)效(xiao)去除(chu)水(shui)分(fen)子(zi)，顯著延(yan)長(chang)離子(zi)源壽(shou)命(ming)，同(tong)時兼(jian)具(ju)高精確(que)度、高靈(ling)敏(min)度與快速測量特性，用(yong)戶友好(hao)的軟(ruan)件界面也降(jiang)低(di)了(le)操(cao)作門檻。

在檢(jian)測性能上(shang)，該(gai)系(xi)列(lie)儀(yi)器提供多種型號供用戶(hu)選擇，分(fen)析(xi)質量(liang)範圍(wei)涵(han)蓋 0-300 amu，檢(jian)測器分(fen)為法拉第(di)杯(bei)（ppm 級別檢(jian)測限）和(he)法拉第(di)杯(bei)與二(er)次(ci)電(dian)子(zi)倍增器(qi)聯(lian)用(yong)（ppb 級別檢(jian)測限）兩種配置(zhi)，滿(man)足不(bu)同(tong)精度需求(qiu)。

應用(yong)方(fang)向(xiang)包(bao)括但不(bu)限於(yu)以(yi)下(xia)諸多方(fang)面：

氣體(ti)交(jiao)換動(dong)力學分(fen)析(xi)（CO₂、O₂）

固(gu)氮物(wu)種研(yan)究（N₂、C₂H₂）

生物(wu)燃料(liao)研(yan)究（H₂、CH₃CH₂OH、碳(tan)氫(qing)化合(he)物(wu)）

¹⁸O₂標(biao)記光(guang)呼(hu)吸研(yan)究

同位(wei)素(su)分(fen)布分(fen)析(xi)

空氣(qi)和(he)水(shui)汙染(ran)

氣體(ti)汙(wu)染(ran)物研(yan)究（CH₄、H₂S、NO_x、SO₂、CS₂、CO等(deng)）

揮發(fa)性(xing)有(you)機物(wu)、溶劑(ji)研(yan)究

案例(li)壹(yi) 利用(yong)膜進(jin)樣(yang)質譜法(fa)對攜(xie)帶乙(yi)烯合(he)成酶的重組(zu)藍(lan)藻(zao)的乙(yi)烯產(chan)量進(jin)行定量(liang)評(ping)估

該(gai)研(yan)究以(yi)模(mo)式藍細菌集胞藻(zao) PCC 6803為對象(xiang)，開(kai)展(zhan)了(le)乙(yi)烯的合(he)成研(yan)究 —— 乙(yi)烯作(zuo)為應用(yong)石(shi)化產(chan)品，目(mu)前(qian)依(yi)賴化石(shi)燃料(liao)制取(qu)。研(yan)究搭(da)建(jian)了(le)壹(yi)套新型檢(jian)測裝置，將平(ping)板式(shi)光(guang)生物(wu)反應器與膜進(jin)樣(yang)質譜儀(yi)聯用，實(shi)現對乙(yi)烯產(chan)量的定量監(jian)測；同時借助藍藻(zao)代謝(xie)定量(liang)模(mo)型，對碳(tan)元(yuan)素(su)的分(fen)配規(gui)律(lv)進(jin)行分(fen)析(xi)。

結果(guo)發現藍藻(zao)可在(zai)較(jiao)寬(kuan)的光照強度範圍(wei)內合(he)成乙(yi)烯，且(qie)在中(zhong)等(deng)光(guang)照條件下(xia)達到合(he)成值(zhi)，該(gai)研(yan)究建(jian)立(li)的高度可控(kong)實驗(yan)體(ti)系，可為乙(yi)烯合(he)成條(tiao)件(jian)的優化提(ti)供有(you)力支撐

相較(jiao)於(yu)以(yi)往針對藍(lan)藻(zao)培養體系(xi)乙(yi)烯釋(shi)放(fang)量的估算(suan)方(fang)法(fa)，該(gai)研(yan)究的分(fen)析(xi)體(ti)系(xi)實現了(le)顯著優化，為精準、定量(liang)評(ping)估乙(yi)烯合(he)成的培養條件(jian)提(ti)供了(le)可行性方(fang)案

配置(zhi)方案

AlgaeTron AG130 藻(zao)類培(pei)養箱(xiang)

蠕動(dong)泵(beng)

GMS150高精度氣體(ti)調控(kong)系統

FMT 150光養生物(wu)反應器，可選配多(duo)套，以(yi)實(shi)現不同(tong)光質或(huo)光(guang)強(qiang)培(pei)養

真(zhen)空(kong)泵(beng)

MS GAS-100質譜儀(yi)

可選配FL6000，在線(xian)監(jian)測藻(zao)類熒(ying)光(guang)快速動(dong)力學曲線(xian)OJIP、Q-A再(zai)氧(yang)化動(dong)力學等(deng)

可選配光(guang)譜儀(yi)測量光強變化

案例(li)二(er) 高等(deng)植物的氣體交(jiao)換測量

研(yan)究人(ren)員(yuan)利(li)用MS GAS質譜儀(yi)和(he)植物測量室對番茄植株的氣體交(jiao)換進(jin)行測量，並與其(qi)它儀(yi)器方法進(jin)行比對(dui)，結果(guo)發現所有(you)測試的儀器配置(zhi)均(jun)檢(jian)測到相似(si)的生理響應(ying)，表現為同壹(yi)番(fan)茄植株的光響應曲(qu)線(xian)形(xing)狀(zhuang)相似(si)，盡管(guan)通(tong)過(guo)質譜儀(yi)-氣體(ti)室(shi)裝置測定的CO2濃度結果(guo)與Li6400XT檢(jian)測結果(guo)高度壹(yi)致(zhi)，但是其(qi)標(biao)準偏差(cha)降(jiang)低(di)了(le)兩倍(bei)左(zuo)右(you)，從(cong)而證(zheng)明質譜儀(yi)具備更(geng)高(gao)的穩定性和(he)重復性。

配置(zhi)方案

MS GAS-100質譜儀(yi)

植物測量室

FluorCam熒光(guang)成像(xiang)系統

真(zhen)空(kong)泵(beng)

部(bu)分(fen)參(can)考(kao)文(wen)獻

1) Zavřel 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) Zavřel T., Červený J., Knoop H., Steuer R., Optimizing cyanobacterial product synthesis: Meeting the challenges. Bioengineered 2016, 7:6, 490-496.