The subject is focused on the analytical procedures employing chromatographic and mass spectrometric techniques for the analysis of organic compounds in complex matrices. The main discussed applications are food quality and safety, environmental and forensic analysis. The following topics are discussed: (i) connection of chromatographic and mass-spectrometric techniques; (ii) interpretation of mass spectra; (iii) software for analyte identification and data processing; (iv) targeted screening in food and analysis; (v) techniques for the quantification of analytes and their confirmation; (vi) statistical methods for the data processing and interpretation (multivariate analysis).
Last update: LACINAO (27.01.2018)
Výuka předmětu je zaměřena na analytické postupy využívajících chromatografických a především hmotnostně-spektrometrických metod pro stanovení organických látek v komplexních matricích. Jedná se především o analýzy z oblasti kvality a bezpečnosti potravin a postupy používané ve forenzní chemii. Hlavní důraz v předmětu je kladen na zajištění kvality měřených dat a pravidla jejich interpretace. Prezentovány jsou následující tematické okruhy: (i) spojení chromatografických technik s hmotnostní spektrometrií; (ii) interpretace hmotnostních spekter; (iii) využití software pro identifikaci analytů a vyhodnocování dat; (iv) aplikace cíleného screeningu; (v) kvantifikační postupy a techniky; konfirmace výsledků; (vi) statistické metody pro zpracování dat (multivariační analýza).
Last update: LACINAO (27.01.2018)
Aim of the course -
Students will be able to:
Choose right separation technique (GC or LC) in combination with particular type of mass analyser for different analytical tasks. They will understand the basic characteristics of different ionization techniques and mass spectrometers.
Analyse mass spectrum, find the molecular ion and analyse isotopic profile, calculate formula of simple moleule from an isotopic profile and calulate a number of double-bonds.
Qualitatively analyse LC-MS and GC-MS data, apply correct smoothing algorithms, spectral deconvolution, to use mass spectra libraries and retention indexes for the identification of analytes.
Quantify obtained data, confirm results, use different calibration approaches (external calibration cuve, method of standard addition, internal standards, isotopic dilution) in LC-MS and GC-MS.
Apply different chemometric tools for the data structure and get the maximum of information from recorded data.
Last update: LACINAO (27.01.2018)
Studenti budou umět:
Pro konkrétní analytické úkoly zvolit vhodné separační techniky (GC nebo LC) ve spojení s různými typy hmotnostních analyzátorů. Rozumět základním charakteristikám jednotlivých ionizačních technik a hmotnostních analyzátorů, jejich možnostem a limitacím.
Vyhodnotit hmotnostní spektrum, určí molekulový ion a vyhodnotí izotopový profil, vypočítat sumární vzorec z izotopového profilu jednoduché organické molekuly, vypočítat počet dvojných vazeb).
Kvalitativně vyhodnotit LC–MS a GC–MS data, Vědět kdy a jak aplikovat vyhlazovací algoritmy, spektrální dekonvoluci, využít knihovny spekter, posoudit kvalitu a specifičnost nalezených spekter, využít retenční indexy pro identifikaci analytů.
Kvantifikovat naměřená data, konfirmovat výsledek analýzy podle aktuální legislativy, využít různé kalibrační postupy (kalibrační křivka, standardní přídavek, vnitřní standard, izotopové zřeďování apod.).
Pochopit princip a základní úskalí multivariační analýzy. Aplikovat různé chemometrické nástroje pro zjištění struktury dat a získání maxima užitečných informací z naměřených dat.
Last update: LACINAO (27.01.2018)
Course completion requirements -
Student has to elaborate tasks assigned during lessons.
The subject is finished by an exam.
Last update: LACINAO (28.01.2018)
Student musí odevzdat cvičení zadávaná během semestru.
Z: Smith R.M., Busch K.L.: Understanding Mass Spectra, Wiley, 1999 ISBN: 0-471-29704-6.
Z: de Hoffmann E., Stroobant V.: Mass Spectrometry - Principles and Applications, Wiley, 2002 ISBN: 9780471485667.
Z: Kaliszan R.: Structure and Retention in Chromatography: A Chemometric Approach (Chromatography: Principles & Practice Series), CRC, 1997 ISBN: 9789057020285.
D: Berrueta L.A., Alonso-Salces R.M., Héberger K.: Supervised pattern recognition in food analysis. Journal of Chromatography A, 1158 (2007) 196-214.
D: García-Reyes J.F., Molina-Díaz A., Fernández-Alba A.R.: Identification of Pesticide Transformation Products in Food by Liquid Chromatography/Time-of-Flight Mass Spectrometry via "Fragmentation-Degradation" Relationships. Analytical Chemistry 79 (2007) 307-321.
D: García-Reyes J.F., Hernando M.D., Molina-Díaz A., Fernández-Alba A.R.: Comprehensive screening of target, non-target and unknown pesticides in food by LC-TOF-MS. TrAC Trends in Analytical Chemistry 26 (2007) 828-841.
Z: Kind T., Tsugawa H., Cajka T., Ma Y., Lai Z., Mehta S.S., Wohlgemuth G., Barupal D.K., Showalter M.R., Arita M., Fiehn O.: Identification of small molecules using accurate mass MS/MS search. Mass Spec Rev. 2017;9999:1–20.
D: Kind T., Fiehn O.: Seven Golden Rules for heuristic filtering of molecular formulas obtained by accurate mass spectrometry. BMC Bioinformatics 2007, 8:105 doi:10.1186/1471-2105-8-105.
Z: Smith R.M., Busch K.L.: Understanding Mass Spectra, Wiley, 1999 ISBN: 0-471-29704-6.
Z: de Hoffmann E., Stroobant V.: Mass Spectrometry - Principles and Applications, Wiley, 2002 ISBN: 9780471485667.
Z: Kaliszan R.: Structure and Retention in Chromatography: A Chemometric Approach (Chromatography: Principles & Practice Series), CRC, 1997 ISBN: 9789057020285.
D: Berrueta L.A., Alonso-Salces R.M., Héberger K.: Supervised pattern recognition in food analysis. Journal of Chromatography A, 1158 (2007) 196-214.
D: García-Reyes J.F., Molina-Díaz A., Fernández-Alba A.R.: Identification of Pesticide Transformation Products in Food by Liquid Chromatography/Time-of-Flight Mass Spectrometry via "Fragmentation-Degradation" Relationships. Analytical Chemistry 79 (2007) 307-321.
D: García-Reyes J.F., Hernando M.D., Molina-Díaz A., Fernández-Alba A.R.: Comprehensive screening of target, non-target and unknown pesticides in food by LC-TOF-MS. TrAC Trends in Analytical Chemistry 26 (2007) 828-841.
Z: Kind T., Tsugawa H., Cajka T., Ma Y., Lai Z., Mehta S.S., Wohlgemuth G., Barupal D.K., Showalter M.R., Arita M., Fiehn O.: Identification of small molecules using accurate mass MS/MS search. Mass Spec Rev. 2017;9999:1–20.
D: Kind T., Fiehn O.: Seven Golden Rules for heuristic filtering of molecular formulas obtained by accurate mass spectrometry. BMC Bioinformatics 2007, 8:105 doi:10.1186/1471-2105-8-105.
Last update: Stránská Milena (14.09.2023)
Requirements to the exam -
Within the extent of the syllabus.
Last update: Vlčková Martina (30.01.2018)
Předmět je zakončen ústní zkouškou v rozsahu sylabu.
Last update: Lipovová Petra (09.08.2023)
Syllabus -
1. General requirements on quality of chromatographic and mass-spectrometric data, definition of basic concepts.
2. Connection of gas chromatography and mass spectrometry, ionization techniques, conventional detectors.
3. Connection of liquid chromatography and mass spectrometry, ionization techniques, conventional detectors.
4. Mass spectrometry (MS), different types of mass spectrometers, acquisition modes.
5. Interpretation of GC-MS spectra.
6. Interpretation of LC-MS spectra.
7. Mass spectrometry in food analysis.
8. Spectral libraries, retention indexes.
9. Spectral deconvolution, Software tools for an analyte identification/interpretation.
10. Application of targeted screening.
11. Quantification techniques.
12. Confirmation criteria in mass spectrometry.
13. Statistical methods for multivariate data analysis.
14. Software for automated data processing.
Last update: LACINAO (27.01.2018)
1. Obecné požadavky na kvalitu generových dat pomocí chromatografických a hmotnostně-spektrometrických technik; vymezení základních pojmů.
2. Spojení plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií, ionizační techniky v GC-MS, konvenční detektory.
3. Spojení kapalinové chromatografie s hmotnostní spektrometrií, ionizační techniky, konvenční detektory.
4. Hmotnostní spektrometrie (MS), typy hmotnostních spektrometrů, akviziční módy.
5. Interpretace GC-MS hmotnostních spekter.
6. Interpretace LC-MS hmotnostních spekter.
7. Hmotnostně-spektrometrická data v praxi - potraviny, životní prostředí a toxikologie.
8. Knihovny spekter, retenční indexy.
9. Spektrální dekonvoluce, software pro identifikaci analytů.
10. Aplikace cílového screeningu.
11. Přehled a použití různých kvantifikačních postupů a technik.
12. Kriteria konfirmace výsledků při použití hmotnostní spektrometrie.
13. Významné multivariační statistické metody pro zpracování velkých objemů dat.
14. Využití software pro automatické procesování dat.
