Application of chemometric methods to the investigation of the metabolome of eucalyptus by conventional and multidimensional chromatography coupled to mass spectrometry

Abstract

Orientador: Fabio AugustoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: O presente trabalho é dedicado à aplicação de técnicas cromatográficas multidimensionais à problemas complexos de separação. No primeiro conjunto de estudos foram desenvolvidos métodos analíticos para investigação do metaboloma de plantas de interesse comercial. Para isso, foram utilizadas a cromatografia gasosa bidimensional abrangente (GC×GC-MS) e a cromatografia líquida de ultra eficiência (UHPLC-MS) acopladas à espectrometria de massas para aquisição do perfil metabólico de folhas de eucalipto. Logo, foram desenvolvidos modelos quimiométricos para interpretação dos dados e determinação de marcadores biológicos associados ao estresse biótico e ao fenômeno de resistência. Estes estudos permitiram aprimorar o entendimento do mecanismo de defesa de eucaliptos contra fitopatógenos. Em segundo plano, foram desenvolvidas fases estacionárias derivadas de líquidos iônicos (IL) para separação de compostos apolares por GC×GC. Para isso, foram sintetizados diversos IL derivados de fosfônio e imidazólio. A partir destes materiais foram preparadas colunas capilares pelo método estático de revestimento. Estas colunas de GC foram utilizadas na separação de analitos modelo (i.e., hidrocarbonetos alifáticos) por GC×GC. Estes ensaios visaram aprimorar o entendimento da relação entre as características estruturais dos IL e os mecanismos que governam a retenção de compostos apolares pelas fases derivadas de ILAbstract: In the present dissertation, we discuss the application of multidimensional chromatographic techniques to solve complex problems. In the first chapter it is presented the development of chemometric strategies for data processing of metabolic data ¿ the current bottleneck of a metabolomics workflow. The case studies examined investigate the metabolome of eucalyptus leaves to address several growing concern in plant pathology, namely, prospection of orthogonal methods for early diagnosis diseases and selection of hybrids with specific phenotypes in genetic enhancement programs. To accomplish these goals, comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC×GC-MS) and ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry (UHPLC-MS) were examined to generate unbiased and reliable metabolic profiles. From these experiments, it was possible to improve our understanding of the defense mechanism of plants. The second chapter addresses the limited availability of stationary phases for multidimensional gas chromatography. In this work, we evaluated ionic liquids as stationary phases for gas-liquid chromatography. The model analytes were nonpolar aliphatic hydrocarbons due to the aggravated lack of highly selective and thermally stable GC columns for their separation. From these experiments, we ascertained the structure-selectivity relationship of ILs and were able to improve our understanding on the retention of nonpolar analytes by IL-based GC columnsDoutoradoQuimica AnaliticaDoutor em Ciência