• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Klimateknologi

Kemometri01. 06. 2013 | Katrine Meyn

Anden-ordens kalibrering i praksis

Kemometri01. 06. 2013 By Katrine Meyn

I sidste klumme så vi, at anden-ordens kalibrering kan foretages vha. Rank Annihilation Factor Analysis. Sådan startede det, men i dag anvendes andre metoder og især PARAFAC.

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6/7, 2013 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.

Af Rasmus Bro, Søren Balling Engelsen, Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet og Lars Nørgaard, FOSS

Som beskrevet i sidste klumme (Dansk Kemi, 94(4), 2013), så kan Rank Annihilation Factor Analysis (RAFA) anvendes til at kvantificere, hvor meget analyt, der er i en ukendt prøve. Det gøres ved at se, hvor meget af en ren prøves signal man skal trække fra den målte prøve, før rangen går ned med én. På den måde kan man kvantificere kendte stoffer i ukendte prøver, selv hvis de har ukendte interferenser. Det er ikke muligt med traditionel eller kemometrisk kalibrering. I denne klumme ser vi på en lidt mere automatiseret og praktisk måde at lave anden-ordens kalibrering på.

Automatiseret rank annihilation
Bruce Kowalski var en af pionererne indenfor kemometrien og hans gruppe i Seattle var i høj grad førende indenfor anden-ordens kalibrering. Omkring 1985 udvikledes en automatiseret RAFA, som blev kaldt Generalized Rank Annihilation Method (GRAM) [1]. Den var baseret på, at man kunne tage målingen af en referenceprøve; en matrix og målingen af en ukendt prøve; en anden matrix. Disse to matricer kunne opstilles i et såkaldt generaliseret egenværdi-problem [2]. Det kan vises at løse samme problem som RAFA, men uden at man behøver at iterere for at finde ud af, hvornår rangen af ens prøvematrix falder med én. Man må dog beslutte, hvad det totale antal komponenter i prøvematricen er, og det er langt fra ukompliceret.
GRAM var et meget stort fremskridt, der var baseret på blot to målinger; en prøve med kendt koncentration af analyt og den ukendte prøve. GRAM blev sidenhen udviklet til at kunne håndtere mange prøver [3], og på det tidspunkt (omkring 1990) blev det klart, at man i virkeligheden havde udviklet en metode, der var stort set identisk med den psykometriske metode PARAFAC [4] fra 1970 (Dansk Kemi, 92(11), 2011).

PARAFAC til anden-ordens kalibrering
Hvordan fungerer anden-ordens kalibrering vha. PARAFAC? Det er faktisk relativt simpelt, og de fleste ingredienser har vi allerede beskrevet. I de tidligere klummer (Dansk Kemi, 92(12) 2011 og Dansk Kemi, 93(1-2) 2012) forklarede vi, hvordan en PARAFAC-model af et fluorescens-datasæt giver estimater af de underliggende emissions- og eksitationsspektre. Dvs. at PARAFAC-modellen adskiller målinger af blandinger og giver de rene spektre. Vha. disse spektre kan vi identificere analytterne.
I figur 1 er vist et komplet kalibreringssæt (prøven øverst til venstre) og tre prøver, hvor vi ønsker at bestemme tryptofans koncentration.
Ud over de fire eksitations-emissions-landskaber, så er det eneste vi ved, at koncentrationen af tryptofan er 2.67 µM i den kendte prøve.

Trin 1: Beregn PARAFAC-model
Første trin i at bestemme koncentrationen er at beregne en passende PARAFAC-model. Vha. de værktøjer vi tidligere har diskuteret (Dansk Kemi, 93(1-2), 2012) finder vi, at tre PARAFAC-komponenter er passende. Det antyder, at prøverne i alt indeholder tre fluoroforer, som vi kan måle. Hver komponent er beskrevet ved en PARAFAC-emissionsloading og en PARAFAC-eksitationsloading. Dvs. et estimeret emissions- og eksitationsspektrum (figur 2).

Trin 2: Identificer tryptofan-komponent
Som udgangspunkt er nummereringen af komponenterne arbitrær, men hvis man er bekendt med analytternes fluorescensegenskaber, kan man benytte disse estimerede spektre til at identificere hver af de tre PARAFAC-komponenter. Dvs. at i stedet for blot at have komponent 1, 2 og 3, kan vi navngive disse. Det undlader vi i dette tilfælde og i stedet identificeres tryptofan på anden vis. Ud over estimerede spektre får vi også en score-matrix, som er vist nedenfor.
Der er et sæt score-værdier for hver prøve og én sådan for hver komponent. F.eks. kan vi se, at hvis vi tager emissionsloading nummer et og eksitationsloading nummer et og ganger dem sammen til et fluorescenslandskab, så skal dette landskab ganges med 27834 for at vise komponent ets bidrag til modellen af den første prøve. Score-værdien er altså ”koncentrationen” af denne komponent, men i en form for arbitrær skala.
Prøve nummer et er den kendte kalibreringsprøve, der kun indeholder tryptofan. Række et i scorematricen viser, at komponent to og tre er omtrent nul (5 og -8) sammenlignet med komponent et. Dette kan vi bruge til at identificere at komponent et må svare til tryptofan (figur 4).
Med tryptofan identificeret og med viden om at koncentrationen af tryptofan er 2.67 µM i kalibreringsprøven, prøve et, kan vi nu simpelthen skalere score et, således at prøve nummer et har den rette værdi (figur 5)
Hermed har vi prædikteret koncentrationen af tryptofan i de tre ukendte prøver uden at have kendskab til hvilke øvrige kemiske analytter, der bidrager med overlappende signaler. Vi kan sammenligne prædiktionerne i figur 5 med de konkrete koncentrationer, der blev brugt til at lave prøverne: [0.00 µM, 1.58 µM, 0.88 µM]. Som man kan se, er prædiktionerne ganske tæt på de korrekte værdier.

Outro
Anden-ordens kalibrering foretages oftest vha. PARAFAC og vi har i denne klumme vist, hvordan dette kan gøres samt hvilke elementer, der indgår i kalibreringen. Flere detaljer kan findes i litteraturen [5].

Referencer
E. Sanchez, B. R. Kowalski. Generalized rank annihilation factor analysis. Analytical Chemistry. 58:496-499, 1986.

G. H. Golub, C. F. van Loan. Matrix computations, Baltimore:The John Hopkins University Press, 1989.

E. Sanchez, B. R. Kowalski. Tensorial resolution: a direct trilinear decomposition. Journal of Chemometrics. 4:29-45, 1990.

R. A. Harshman. Foundations of the PARAFAC procedure: Models and conditions for an ‘explanatory’ multi-modal factor analysis. UCLA working papers in phonetics 16:1-84, 1970.

Å Rinnan, J. Riu, R. Bro. Multi-way prediction in the presence of uncalibrated interferents. Journal of Chemometrics. 21:76-86, 2007.

Figur 1. Eksempel på kalibreringssæt og prædiktionssæt. Prøven øverst til venstre er kalibreringsprøven. Vi ved at denne er ren tryptofan, og vi ved at koncentrationen er 2.67 µM.

Figur 2. Estimerede loadings fra en PARAFAC-model.

Figur 3. Score-matrix fra en tre-komponent PARAFAC-model af fire prøver.

Figur 4. Score-matrix fra en PARAFAC-model med tryptofan identificeret.

Figur 5. Score-matrix fra en PARAFAC-model skaleret til korrekt tryptofan-koncentration i kalibreringsprøve.

Skrevet i: Kemometri

 

Seneste nyt fra redaktionen

Jobopslag: Redaktør for fagbladet Dansk Kemi og kemifokus

AktueltBranchenyt24. 02. 2021

Da vores redaktør gennem snart 25 år, Katrine Meyn, stopper, for nu at prøve kræfter i en helt anden branche, søger vi en redaktør til et af Danmarks ældste fagtidsskrifter, Dansk Kemi og det tilknyttede nyhedsbrev "Kemifokus". Dansk Kemi bringer aktuel og dybdegående information om kemien og

Fremtid uden antibiotika er måske ikke en sort dystopi

Branchenyt24. 02. 2021

Lige nu gennemlever verden en pandemi forårsaget af en virus vi ikke kan behandle. Det er slemt og mange har mistet livet. Men der findes allerede en anden slags pandemi, der ikke opfylder de epidemiske regler, men som ikke desto mindre koster mange menneskeliv - og det bliver bare værre -

Pandemien sætter spor indenfor plast og trykfarve

Branchenyt24. 02. 2021

Der er svære tider inden for trykfarve og plastfilm. Pandemier, orkaner og anden "force majeure" presser priserne op og begrænser udbuddet. Producenter af trykfarver til emballage har problemer med priser og tilgængelighed. Corona-pandemien har betydet, at priserne på råmaterialer til pigmenter

Gener spiller ind på evnen til at overleve covid-19

AktueltBranchenyt23. 02. 2021

Mænd bliver ofte langt mere syge af covid-19 end kvinder, og hidtil har den gængse opfattelse været, at det kunne hænge sammen med bl.a. mænds mere risikovillige livsstil, højere overvægt. Men måske skal svarene på fordelingen af svære syge covid-19 patienter findes i deres gener - eller rettere

Gigtmedicin mindsker dødelighed hos covid-syge

MedicinalkemiTop22. 02. 2021

Gigmedicinen tocilizumab ser ud til at kunne redde livet på meget syge covid-patienter. Det har tidligere været spekuleret i, om det antiinflammatoriske lægemiddel kunne hjælpe. Det havde en relativ lille undersøgelse peget på, men en langt større britisk undersøgelse med 4.000 patienter viser

Covid-19 har fremskyndet ny standard for desinficering

Branchenyt22. 02. 2021

I maj 2020 trådte en ny europæisk standard for effekten af rumdesinficering i kraft i Danmark. Nu har Climates Health Tech som de hidtil eneste fået godkendt desinficeringsrobotten Decon-X i henhold til standarden. Implementeringen af den europæiske standard i Danmark betyder, at

Grøn kost kan give penge til hele den grønne omstilling

Branchenyt22. 02. 2021

Den grønne omstilling kræver penge, mange penge. Det er ikke en nyhed, men at de kan komme fra vores fødevarer vil nok være overraskende for de fleste. Ifølge nye beregninger kan vi nemlig hente hele 20 mia. kr. i sundhedsgevinster, hvis vi alle valget at følge de nye og mere klimaorinterede

Selskabet for Analytisk Kemi inviterer til Zoom-møde

Branchenyt17. 02. 2021

Meeting in SAK Monday March 8 2021. Zoom at 4.00 - 6.00 PM Prediction/simulation of Chromatography 16:00 Patrik Petersson, Principal Scientist, Novo Nordisk A/S:Practical approach to retention modelling to facilitate development of analytical chromatography methods: Advantages, principles, and

Kan en arbejdsgiver tvinge vaccine-nålen i de ansatte?

Organisk kemi16. 02. 2021

Endnu er det kun de færreste ude på den del af arbejdsmarked, der ikke kommer i kontakt med svage borgere, som har fået tilbud om vaccine. Men den er på vej, og dermed også spørgsmålet om, hvorvidt man som ansat kan tvinges til at acceptere en vaccine. Nej, er det korte svar. Efter

“Magisk” bakterieprotein kan måske knække cancer

MedicinalkemiTop15. 02. 2021

Bakterien E.Coli besidder tilsyneladende et molekyle, der kan være nyttigt i kampen mod cancer. Det drejer sig om et molekyle kaldet Lon, som kan nedbryde det, som kaldes MYC, et såkaldte onkogen. Onkogener påvirker hvor hurtigt cancerceller vokser og hvordan de spredes i kroppen. På trods af

Tilmeld Nyhedsbrev


Arkiv over seneste nyhedsbreve




Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • MD Scientific

    PuriFlash® XS 520 Plus – det mest kompakte oprensningssystem nogensinde udviklet

  • MSC/MSCi

    GERSTEL TDU/CIS – a world of injection possibilities

  • DENIOS ApS

    Pump løs – helt uden at løfte en finger

  • DENIOS ApS

    Hvad er det, som din gaffatape ikke kan?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Intelligent vakuumteknologi minimerer energiforbruget

  • DENIOS ApS

    Er din affedtning brandfarlig?

  • DENIOS ApS

    Foretrækker du den rørt eller rystet?

  • MSC/MSCi

    IonSense DART-MS – 4 gratis webinarer

  • DENIOS ApS

    Hvad er den hyppigste årsag til tabte arbejdsdage?

  • DENIOS ApS

    Har du svært ved at holde på vandet?

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Jobopslag: Redaktør for fagbladet Dansk Kemi og kemifokus

    24.02.2021

  • Fremtid uden antibiotika er måske ikke en sort dystopi

    24.02.2021

  • Pandemien sætter spor indenfor plast og trykfarve

    24.02.2021

  • Gener spiller ind på evnen til at overleve covid-19

    23.02.2021

  • Gigtmedicin mindsker dødelighed hos covid-syge

    22.02.2021

  • Covid-19 har fremskyndet ny standard for desinficering

    22.02.2021

  • Grøn kost kan give penge til hele den grønne omstilling

    22.02.2021

  • Selskabet for Analytisk Kemi inviterer til Zoom-møde

    17.02.2021

  • Kan en arbejdsgiver tvinge vaccine-nålen i de ansatte?

    16.02.2021

  • “Magisk” bakterieprotein kan måske knække cancer

    15.02.2021

  • Kvinder på p-piller mister evnen til partner-snifferi

    15.02.2021

  • Gamle elbilsbatterier kan blive til nyt katodemateriale

    15.02.2021

  • Nyt grundforskningscenter i kroniske tarmsygdomme

    15.02.2021

  • Lov giver flere muskler til konkurrence-styrelsen

    15.02.2021

  • Force skal teste værnemidler for EU

    09.02.2021

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia A/S
Naverland 35
DK - 2600 Glostrup
www.techmedia.dk

Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Denne hjemmeside benytter cookies. Acceptér Afvis Læs mere om vores brug af cookies her: Brug af cookies
Privacy & Cookies Policy

Privacy Overview

This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may affect your browsing experience.
Nødvendige
Altid slået til

Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. This category only includes cookies that ensures basic functionalities and security features of the website. These cookies do not store any personal information.

Ikke nødvendige

Any cookies that may not be particularly necessary for the website to function and is used specifically to collect user personal data via analytics, ads, other embedded contents are termed as non-necessary cookies. It is mandatory to procure user consent prior to running these cookies on your website.