質譜方法學

A. 什麼是質譜及質譜圖質譜是怎樣工作的

質譜（又叫質譜法）是一種與光譜並列的譜學方法，通常意義上是指廣泛應用於各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術。質譜法在一次分析中可提供豐富的結構信息，將分離技術與質譜法相結合是分離科學方法中的一項突破性進展。在眾多的分析測試方法中，質譜學方法被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普適性方法。質譜儀器一般由樣品導入系統、離子源、質量分析器、檢測器、數據處理系統等部分組成。

B. 質譜的進展

1 電噴霧解吸電離技術（Desorption Electrospray Ionization）
2004 年，Cooks 等報道了基於電噴霧解吸電離（DESI）對固體表面進行非破壞性檢測的新型質譜分析方法。
電噴霧產生的帶電液滴及離子直接打到被分析物的表面，吸附在表面的待測物
受到帶電離子的撞擊從表面解吸出來並被電離，然後通過質譜儀的采樣錐進入質量分析器，獲得的質譜圖與常規電噴霧質譜圖十分相似，可以得到單個或多個電荷的分子離子。電噴霧解吸電離技術可視為電噴霧技術與解吸技術的結合，而又類似於二次離子質譜。不同的是，解吸電離技術和二次離子質譜技術都是在真空條件下完成，而電噴霧解吸電離過程是在大氣壓環境下完成。由於該方法無須樣品預處理，能夠對吸附在固體表面的爆炸物、色素、蛋白質等在大氣壓下進行離子化，甚至能夠對薄層色譜表面的分析物進行直接檢測，從而實現了利用質譜方法進行快速靈敏的測定。DESI 是一種新興的離子源，其最大的優點是能夠在大氣壓下對物質分子進行離子化，從而實現了對待測物的靈敏、快速、高選擇性在線監測。電噴霧解吸電離方法應用廣泛，可用於極性化合物、非極性化合物、高分子量化合物、低分子量化合物的測定。DESI-MS 可用於植物組織的天然產物分析，無需萃取等樣品預處理過程；另外，該技術還已被用於蛋白質組學、代謝組學和診斷學、毒品檢測等領域，均取得了很好的結果。值得一提的是，Cooks 課題組將DESI 與攜帶型質譜儀聯用，並實現了對葯物、植物組織、爆炸物、生化戰劑模擬物、農用化學品的分析。
2 電暈放電實時直接分析電離技術（Corona Direct Analysis in Real Time， CDART）
2003年，美國科學家發明了電暈放電實時直接分析（Corona Direct Analysis in Real Time， CDART）離子化技術並成功地與帶常壓介面的飛行時間質譜相結合構成了新的質譜儀。採用這種質譜儀對各種氣、液體和固體樣品表面不作任何處理就可在大氣壓下直接進行實時分析，幾秒鍾內就可以得出結果，正好能使質譜技術滿足科技領域對這些方面的迫切需求，因而被學術界認為是質譜技術發展方面的「下一次量子飛躍（next quantum leap）」和「革命性的離子源（revolutionary ion source）」。
質譜儀
將其與離子淌度譜儀（IMS）結合則有望發展出可用於現場檢測的攜帶型專用儀器。 實時直接分析離子化源採用常壓電暈放電辦法使氦形成亞穩態的氦原子，或者使氮氣形成振動激發態的氮分子（活化氮），這些高能組分在與樣品分子接觸時就可通過非彈性碰撞使後者離子化，將其引入質量分析器作進一步分析，即可獲得所需要的被分析樣品的質譜信息。CDART 技術最初（2003年春）由美國的JEOL 公司開發成功並將其用於該公司帶常壓介面的 AccuTOF 質譜儀。同年（2003 年）夏美國陸軍設在馬里蘭州的 Edgewood 化學生物武器中心即開始對其作為化學武器檢測器的能力進行評估。兩者（JEOL 公司和 Edgewood 中心）的研究很快證明，這一新技術可用於數百種化學物質的鑒定，其中包括化學生物武器制劑及其相關化合物（包括其前體、添加劑、反應和降解產物及解毒副產物）、葯品、代謝產物、氨基酸、多肽、寡糖、合成有機化合物和金屬有機化合物、毒品、爆炸品及有毒工業化學品等。樣品類型則遍及多孔混凝土、瀝青、人體肌膚、錢幣、航班登機卡、名片、水果、蔬菜、調味品、飲料、生物體液、樹木和花草葉片、酒杯、常用實驗室設備及服飾等。最近的研究更已經擴展到了像蛋白質的測定、聚合物的鑒別、橡膠中抗氧化劑的快速分析、食用油中脂肪的快速分析、粘結劑、水泥、樹脂的快速分析、泥水中爆炸物的檢測、西紅柿表面番茄紅素的測定、單個罌粟籽中鴉片的檢測、辣椒中辣椒素的分布測定、蔥片所釋放出的不穩定化合物的檢測、除草劑中痕量化合物的快速檢測、桔子皮中
殺菌劑的檢測等等。
3 電噴霧萃取電離技術（Extractive Electrospray Ionization）
陳煥文等在進行DESI-MS研究的基礎上，創造性地提出了電噴霧萃取電離（EESI）技術。EESI技術最早用於液體樣品的測定，由電噴霧產生的帶電液滴及離子與霧化產生的樣品液滴碰撞，樣品溶液中的待測物被萃取出來並電離，待測物離子由毛細管介面引入質譜儀。
隨後，陳煥文等成功地開展了基於 EESI-TOF-MS 方法和活體呼吸氣體為樣品的代謝組學方面的研究，研究結果被 Angew. Chem.雜志選中為VIP熱點文章、並以封面配圖的形式加速發表。實驗在商品化ESI離子源上進行，氣體樣品由鞘氣入口引入，與電噴霧產生的帶電液滴及離子碰撞，待測物分子被萃取並離子化後，由毛細管引入質譜儀。因其別具匠心的設計和優異的性能，使得 EESI-MS 不僅具有質譜特有的高靈敏度和高特異性，而且能夠承受各種形態的樣品，而且不需要進行樣品收集和分離，能夠對生物樣品進行活體、實時、在線分析。因此，給臨床樣品的快速質譜分析這一問題的解決提供了可能。從已經發表的結果來看，EESI-MS 不但能夠檢測呼吸氣體中含有的極性分子和非極性分子，而且還能夠檢測揮發性和非揮發性分子。通過呼吸氣體的活體在線的質譜分析，在1秒鍾內即可以獲得樣品中所有這些分子的指紋譜圖，而且可以對任何感興趣的組分進行結構鑒定，確保了測量結果的可靠性。他們的研究結果表明，人體在極端飢餓或病理條件下將能夠在呼出氣體中檢測到超乎尋常的大量尿素，這與體內採用蛋白質、脂肪來代替糖類供能的結果吻合，也給許多疾病的診斷提供了依據；當服用甜點後能夠在呼出氣體中檢測到葡萄糖，為糖尿病等的診斷和研究提供了新的途徑；數據也清楚地顯示了健康亞洲人和歐洲人身體對啤酒的不同反應；並且展示了通過選擇性分子-離子反應來進行某一類化合物的快速測定，比如口臭患者病因的檢測等。實際上，EESI-M 可看作是分子水平上的聞診。根據科學家的評價，該項研究結果清楚地展示了如果應用質譜儀來進行活體代謝組學研究，對人類多種疾病的診斷、治療以及對生命活動的分子細胞學機制的研究提供前所未有的有效工具。2002年諾貝爾化學獎得主、ESI技術發明人John B. Fenn 教授認為這一技術（EESI）將被廣泛應用，尤其是分析化學家將滿懷感激，對此，毫不懷疑。Cooks 教授認為EESI開辟了臨床診斷分析化學研究的新領域，對質譜學在臨床醫學方面的應用具有劃時代的意義。該研究成果發表後，瑞士化學會會刊CHIMIA立即決定對其進行轉載，歐美各國的眾多學術期刊，包括英國Chemistry World，美國C&EN，德國科技在線，Medical News Today，Medilexicon，Hospitalsworldwide，Lab on a chip等媒體都以多種文字對此成果進行了報道，意在迅速引起各國相關行業人員的關注。

C. 什麼是質譜，質譜分析原理是什麼

質譜（又叫質譜法）是一種與光譜並列的譜學方法，通常意義上是指廣泛應用於各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術。

質譜分析原理：將被測物質離子化，按離子的質荷比分離，測量各種離子譜峰的強度而實現分析目的的一種分析方法。

質量是物質的固有特徵之一，不同的物質有不同的質量譜——質譜，利用這一性質，可以進行定性分析（包括分子質量和相關結構信息）；譜峰強度也與它代表的化合物含量有關，可以用於定量分析。

(3)質譜方法學擴展閱讀

相關儀器：

質譜儀一般由四部分組成：

進樣系統——按電離方式的需要，將樣品送入離子源的適當部位；

離子源——用來使樣品分子電離生成離子，並使生成的離子會聚成有一定能量和幾何形狀的離子束。

質量分析器——利用電磁場（包括磁場、磁場和電場的組合、高頻電場、和高頻脈沖電場等）的作用將來自離子源的離子束中不同質荷比的離子按空間位置，時間先後或運動軌道穩定與否等形式進行分離；

檢測器——用來接受、檢測和記錄被分離後的離子信號。

一般情況下，進樣系統將待測物在不破壞系統真空的情況下導入離子源（10-6～10-8mmHg），離子化後由質量分析器分離再檢測；計算機系統對儀器進行控制、採集和處理數據，並可將質譜圖與資料庫中的譜圖進行比較。

D. 質譜檢測是什麼

質譜檢測是一種與光譜並列的譜學方法。

質譜（又叫質譜法）是一種與光譜並列的譜學方法，通常意義上是指廣泛應用於各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術。

質譜分析是一種測量離子荷質比（電荷-質量比）的分析方法，其基本原理JosephJohnThomson是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶正電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。

在質量分析器中，再利用電場和磁場使發生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。第一台質譜儀是英國科學家弗朗西斯·阿斯頓於1919年製成的。

阿斯頓用這台裝置發現了多種元素同位素，研究了53個非放射性元素，發現了天然存在的287種核素中的212種，第一次證明原子質量虧損。他為此榮獲1922年諾貝爾化學獎。

質譜的應用：

質譜技術發展很快。隨著質譜技術的發展，質譜技術的應用領域也越來越廣。由於質譜分析具有靈敏度高，樣品用量少，分析速度快，分離和鑒定同時進行等優點，因此，質譜技術廣泛的應用於化學，化工，環境，能源，醫葯，運動醫學，刑偵科學，生命科學，材料科學等各個領域。

質譜儀種類繁多，不同儀器應用特點也不同，一般來說，在300C左右能汽化的樣品，可以優先考慮用GC-MS進行分析，因為GC-MS使用EI源，得到的質譜信息多，可以進行庫檢質譜儀索。

毛細管柱的分離效果也好。如果在300C左右不能汽化，則需要用LC-MS分析，此時主要得分子量信息，如果是串聯質譜，還可以得一些結構信息。

E. 什麼是質譜，質譜分析原理是什麼

質譜（又叫質譜法）是一種與光譜並列的譜學方法，通常意義上是指廣泛應用於各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術。

質譜分析原理：將被測物質離子化，按離子的質荷比分離，測量各種離子譜峰的強度而實現分析目的的一種分析方法。

質量是物質的固有特徵之一，不同的物質有不同的質量譜——質譜，利用這一性質，可以進行定性分析（包括分子質量和相關結構信息）；譜峰強度也與它代表的化合物含量有關，可以用於定量分析。
質譜分析是一種測量離子質荷比（質量-電荷比）的分析方法，其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場使發生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。
質譜技術是一種鑒定技術，在有機分子的鑒定方面發揮非常重要的作用。它能快速而極為准確地測定生物大分子的分子量，使蛋白質組研究從蛋白質鑒定深入到高級結構研究以及各種蛋白質之間的相互作用研究。

F. 如何選擇質譜分析方法

如何選擇質譜分析方法？
——是用於研究蛋白，核苷酸還是小分子，這里也許有理想的答案

正如其它先進的技術一樣，質譜技術沖擊帶來了市場的膨脹，造成了多選擇性的產品，專業性的術語，這也就無形中增加了研究人員選擇合適於他們的系統的困難性。正如西雅圖Fred
Hutchinson癌症研究中心蛋白組主任Philip
Gafken所說的那樣，「無論大家相信與否，這種技術並沒有如它們所被應用的那樣被逐漸的了解，研究人員沒有認識到利用這種技術的真正目的。」

比如說三級四極質譜儀(Triple Quadrupole Mass Spectrom）是一種相對便宜一點，但掃描速率（scan
rate）也相對比較慢的質譜儀，而目前精良的傅立葉變換離子迴旋共振質譜儀（Fourier transform ion cyclotron
resonance，FTICR）則在精確性和解析度都是首屈一指的，當然價錢也會比較貴。

Gafken說道，「人們總是傾向於購買一些頂級的產品，但是事實上，這些應用中很大一部分都能由一些相對便宜一點的儀器來完成」，所以我們需要購買適用於各自需要的正確儀器。

1.Protein Chemist級

對於protein
chemist而言，需要得到的僅僅就是知道他在研究的是什麼。通過分析一種蛋白的免疫共沉澱的成份，或者利用二維電泳識別特殊的蛋白斑點，protein
chemist就可以了解這種蛋白質的生物學特性了。對於這種應用，快速而並不需要太精確的方法就可以滿足需要了。

推薦系統：MALDI+TOF

理由：肽指紋圖譜（PePtide Mass Fingerprinting，PMF）和基質輔助激光解析電離飛行時間(matrix-assisted
laser desorption ionization-time of flight，MALDI-TOF)質譜是可以考慮的首選方法。

TOF是一種簡單的質譜分析系統，靈敏度高，能進行從10原子質量單位到上百上千單位的片段分析。另一個TOF的優點就是分析的速度，伊利諾斯大學的化學副教授Neil
Kelleher就表示「這就是它為什麼能與MALDI配合工作的原因，你可以以一種高重復率在激光上操作，每秒獲得許多光譜。」

而MALDI則是一種首先就可以考慮的方法，但是並不適合如何人，來自華盛頓大學的化學教授，Journal of the American
Society for Mass Spectrometry雜志的編輯Michael
Gross就說，「如果你的免疫共沉澱中有20或30個蛋白，每一個有50條特殊帶，那麼你就有1000條帶，利用MALDI並不能在氣相中打到全部的」，為了得到更多的信息，必需要考慮一個可以提供序列詳細信息的任意構造，比如MALDI-TOF-TOF，或者一個更加靈敏的儀器——離子捕獲。

2. 靈敏級

難題總是出在事實本質的詳細內容當中，對於蛋白而言，那就是指翻譯後修飾了。比如說，假設你正在研究包含有乙醯化和三甲基化修飾的組蛋白，但是一個標準的質譜也許無法區別出這兩種修飾，這時就需要高精度的儀器了，這種儀器能獲得二位或者四位小數位的報告。

推薦系統：LC+ESI+FTICR with ECD

理由：准確度高的儀器可以區別對於所謂的正常（nominal-mass）儀器而言相同的分子，一般認為選擇液相色譜（liquid
chromatography，LC）與電噴霧電離化（electrospray ionization，ESI），以及傅立葉變換離子迴旋共振質譜儀（Fourier
transform ion cyclotron resonance，FTICR）相結合能達到高精度和高靈敏度的要求。也許還需要電子捕獲解離技術（electron
capture dissociation，ECD）來獲得可重復的結果。

雖然經典的碰撞誘導解離技術(collision inced dissociation，CID）介導的串聯質譜方法可以進行斑點修飾（spot
modifications），但是對於識別包含了修飾的蛋白殘基而言，這並不是一種理想的方法，這主要是由於解離蛋白的時候常常會降解多肽的蛋白修飾，然而ECD則可以保持這種修飾的完整性。不過來自辛辛那提大學的Patrick
Limbach提出一個忠告：這些儀器偏差范圍小，因此可能會丟失掉一些未預期到的情況，比如天冬醯胺殘基的脫醯胺，或者磷酸化。

G. 質譜原理

其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場使發生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。

第一台質譜儀是英國科學家弗朗西斯·阿斯頓於1919年製成的。阿斯頓用這台裝置發現了多種元素同位素，研究了53個非放射性元素，發現了天然存在的287種核素中的212種，第一次證明原子質量虧損。他為此榮獲1922年諾貝爾化學獎。

(7)質譜方法學擴展閱讀

質譜儀的種類：

①氣相色譜-質譜聯用儀

在這類儀器中，由於質譜儀工作原理不同，又有氣相色譜-四極質譜儀，氣相色譜 -飛行時間質譜儀，氣相色譜-離子阱質譜儀等。

②液相色譜-質譜聯用儀同樣，有液相色譜-四器極質譜儀，液相色譜-離子阱質譜儀，液相色譜-飛行時間質譜儀，以及各種各樣的液相色譜-質譜-質譜聯用儀。

質譜法特別是它與色譜儀及計算機聯用的方法，已廣泛應用在有機化學、生化、葯物代謝、臨床、毒物學、農葯測定、環境保護、石油化學、地球化學、食品化學、植物化學、宇宙化學和國防化學等領域。

用質譜計作多離子檢測，可用於定性分析，例如，在葯理生物學研究中能以葯物及其代謝產物在氣相色譜圖上的保留時間和相應質量碎片圖為基礎，確定葯物和代謝產物的存在；也可用於定量分析，用被檢化合物的穩定性同位素異構物作為內標，以取得更准確的結果。

H. 質譜什麼意思

質譜（又叫質譜法）是一種與光譜並列的譜學方法，通常意義上是指廣泛應用於各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術。質譜法在一次分析中可提供豐富的結構信息，將分離技術與質譜法相結合是分離科學方法中的一項突破性進展。在眾多的分析測試方法中，質譜學方法被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普適性方法。質譜儀器一般由樣品導入系統、離子源、質量分析器、檢測器、數據處理系統等部分組成。
質譜分析是一種測量離子荷質比（電荷-質量比）的分析方法，其基本原理 Joseph John Thomson
是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶正電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器。在質量分析器中，再利用電場和磁場使發生相反的速度色散，將它們分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。第一台質譜儀是英國科學家弗朗西斯·阿斯頓於1919年製成的。出手不凡，阿斯頓用這台裝置發現了多種元素同位素[1]，研究了53個非放射性元素，發現了天然存在的287種核素中的212種，第一次證明原子質量虧損。他為此榮獲1922年諾貝爾化學獎。

I. 質譜法的原理&如何看質譜圖

1、質譜就是真空中,利用電子束轟擊待測化學物質的分子,將該分子打散,打成一個一個的帶電荷的分子離子片段,再根據質譜儀上各個分子離子片段的出峰位置和強度,最終顯示出各個離子的分子量以及相應濃度。

2、看質譜圖,只要看特徵峰就好了,不要每個峰都知道是什麼,只有自己想要的峰。

化學物質的分子中,單純依靠質譜來判斷是否有某種化學分子存在的情況幾乎不存在,更重要的是做為一種輔助監測手段。不過懂得看質譜圖,利用質譜分析,還是有必要。

3、最右面的峰是全分子的離子峰,是化學物質的分子失去1個質子產生的峰,最右面的分子量最大了,顯然分子片段不可能比全分子的分子量大,所以最右側峰應該是大約相對分子量的數值。

氧上面加上正號,不一定是失去電子,多數情況下是氧又和一個質子（H+）結合了,從而多了一個正電荷。

(9)質譜方法學擴展閱讀:

質譜中主要離子峰:

從有機化合物的質譜圖中可以看到許多離子峰，這些峰的m/z和相對強度取決於分子結構，並與儀器類型，實驗條件有關。質譜中主要的離子峰有分子離子峰、碎片離子峰、同位素離子峰、重排離子峰及亞穩離子峰等。正是這些離子峰給出了豐富的質譜信息，為質譜分析法提供依據。

J. 質譜檢測是什麼

質譜是一種與光譜並列的譜學方法，通常意義上是指廣泛應用於各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術。質譜法在一次分析中可提供豐富的結構信息，將分離技術與質譜法相結合是分離科學方法中的一項突破性進展。

在眾多的分析測試方法中，質譜學方法被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普適性方法。質譜儀器一般由樣品導入系統、離子源、質量分析器、檢測器、數據處理系統等部分組成。

(10)質譜方法學擴展閱讀：

質譜分析法對樣品有一定的要求。進行GC-MS分析的樣品應是有機溶液，水溶液中的有機物一般不能測定，須進行萃取分離變為有機溶液，或採用頂空進樣技術。

有些化合物極性太強，在加熱過程中易分解，例如有機酸類化合物，此時可以進行酯化處理，將酸變為酯再進行GC-MS分析，由分析結果可以推測酸的結構。如果樣品不能汽化也不能酯化，那就只能進行LC-MS分析了。進行LC-MS分析的樣品最好是水溶液或甲醇溶液，LC流動相中不應含不揮發鹽。對於極性樣品,一般採用ESI源，對於非極性樣品,採用APCI源。