串联质谱一般扫描模式之精读

串联质谱一般扫描模式之精读齐孟文中国农业大学前言质谱扫描模式实际上就是质谱的分析模式，在现代的质谱分析中，为了应对复杂的分析任务，一般多采用多级串联的质谱系统，其按照系统构成和工作模式可分为空间串联和时间串联两大类型，同时也包括所述两种类型的杂合系统。空间串联是两个以上的质量分析器联合使用，两个分析器间有一个碰撞活化室，目的是将前级质谱仪选定的离子打碎，由后一级质谱仪分析，而时间串联质谱仪离子被存储在离子阱中，前一时刻选定的离子，在离子阱内被打碎，后一时刻再进行分析。空间串联型质谱分为磁扇型串联，四极杆串联，混合串联等，尤以三重四极杆质谱应用最为广泛；时间串联包括离子阱质谱仪，回旋共振质谱仪。对于空间串联质谱，由于相关事件可以分别在不同的质谱分析器顺序进行处理，因此可以实现诸如全扫描，前体离子（母离子）、产物离子（子离子）和中性丢失等MS/MS分析扫描，而时间串联质谱，只能将待分析的离子储存起来进行顺序处理，一经扫描检测抛出离子阱后便不能再进行后续处理，因此单独依靠系统硬件本身不能进行前体离子扫描及中性丢失扫描，但却可以进行N级逐个碎裂过程的扫描分析MSn。串联质谱的工作流程质谱信号的三维图像总离子色谱图（TIC）经色谱分离流出的组分不断进入质谱，质谱连续扫描进行数据采集，每一次扫描得到一张质谱图，将每一张质谱图中所有离子强度相加，得到一个总的离子流强度。然后以离子强度为纵坐标，时间为横坐标绘制的图为总离子色谱图。提取离子色谱图（EIC）又叫质量色谱图，是由全扫描质谱中提取一种质量的离子得到的色谱图。利用质量色谱，可以排除色谱峰共同流出物的影响，比如通过选择不同质量的离子做质量色谱图，使正常色谱不能分开的两个峰实现分离，因此常用质量色谱图进行定量分析。三重四极杆Q-q-Q质谱的扫描模式方式Q1Q2Q3图谱，用途Q1全扫描扫描扫描一定范围内的所有母离子不打碎，全通过全通过常规质谱，了解样品的基本组分选择性单离子监测扫描（SIM）锁定一个母离子（目标物）不打碎，全通过实施指定离子信号强度随时间变化的监测扫描提取离子（质量）色谱图，定量分析多反应监测（MRM）锁定一个母离子（目标物）打碎（CID），并让所有离子通过选择一个子离子，实施该离子信号强度随时间变化的监测提取离子（质量）色谱图，定量，有效消除假阳性续上方式Q1Q2Q3图谱，用途母离子扫描扫描所有的母离子打碎（CID），并让所有离子通过锁定一个子离子母离子质谱图，筛选具有特征子离子（结构）的分子子离子扫描锁定一个母离子打碎（CID），并让所有离子通过扫描给定质量范围的所有碎片子离子子离子质谱图，研究母离子的结构特征中性丢失扫描扫描所有的母离子打碎（CID），并让所有离子通过对与Q1保持恒定质量差子离子联动扫描中性丢失子离子质谱图，筛选具有中性丢失集团结构类的分子全扫描是指对指定质量范围内的离子扫描并记录其质谱图，用以确定待分析物的分子量，并通过库搜索进行定性鉴别的方法，总是用单个质量分析器完成。图.全扫描示意图，可以用Q1或Q3进行扫描，但用Q3的背景影响较小。选择离子监测（SIM）通过Q1锁定已知目标离子，q2不打碎全通过，用Q3实施提取离子色谱图的监测，并用于定量分析。多反应监测（MRM）由Q1全扫描确定的质量为m1目标物，经q2打碎全通过，在Q2做子离子扫描，从子离子谱中选择特征的子离子m2，组成离子对实施MRM监测，只有同时满足m1和m2特征质量的离子才被监测。这样的质量色谱图经过了三次选择：即LC的保留时间，Q1选择m1和Q2选择m2，其色谱峰被认为不再存在任何干扰。在MRM模式下，根据色谱峰面积，可采用外标或内标法进行定量分析。图.(a)MRM扫描在三重四级杆质谱中的扫描模式。(b)MRM在一次操作中同时对14种不同分析物质的监测图。前体离子（母离子）扫描连续扫描第一个质量分析器Q1，让各种质荷比的母离子依次通过Q1，进入q2并诱导碰撞解离，同时设定Q3锁定特定质荷比的子离子，一经检测则利用软件回溯该子离子的母离子通过Q1时的电压，便可以得到母离子的质荷比，得以扫描记录具有共同字离子特征母体离子的质谱图，通俗地将就是一由已知子离子，检测具有这种子离子特征的所有母离子。该模式是快速筛选化合物的有力手段，适合筛选结构相似的化合物，主要应用在药物和代谢研究中。图.上图是一样品的全扫描质谱，下图是锁定质荷比为86子离子得到的母离子的质谱图。【举例】对羟基苯甲酸甲酯/对羟基苯甲酸乙酯/对羟基苯甲酸丁酯三种化合物有共同碎片92个，可进行母离子扫描将其与氨基酸分开。•对羟基苯甲酸甲酯：151/136,92•对羟基苯甲酸乙酯:179/136,92•对羟基苯甲酸丁酯:193/136,92图.对羟基苯甲酸甲酯/对羟基苯甲酸乙酯/对羟基苯甲酸丁酯三种化合物与氨基酸的混合物样品。上图为全扫描质谱图，下图为子离子为92的母离子扫描的质谱图。子离子（产物离子）扫描Q1锁定某一质荷比为m/e的母离子，输送到q2进行诱导解离，产生的碎片用Q3进行全扫描，因此得到的是母离子产生的子离子的质谱图，主要用于母离子的结构分析。中性丢失扫描Q1扫描一定质量范围内的所有母离子，并输送到q2进行诱导解离，Q3以与Q1保持中性丢失碎片的固定质量差联动扫描，得到中性丢失所形成子离子的质谱。该模式可用于鉴定和确认类型已知的化合物，也可以帮助进行未知物架构的判定，如DNA加合物的确定等。综合应用实例参考文献：1.张丽芳,刘元元,薛飞群.应用质谱中性丢失扫描鉴定狗血浆中硝唑尼特Ⅱ相代谢物.质谱学报，2008，29（2）2.葛京城，许庆轩，闫静，陈键。何滟滪１附子中脂类生物碱的电喷雾三重四极杆质谱研究.质谱学报，2012，33（2）3.Multiplereactionmonitoringforquantitativebiomarkeranalysisinproteomicsandmetabolomics.4.GlobalProfilingandNovelStructureDiscoveryUsingMultipleNeutralLoss/PrecursorIonScanningCombinedwithSubstructureRecognitionandStatisticalAnalysis(MNPSS):CharacterizationofTerpene-ConjugatedCurcuminoidsinCurcumalongaasaCaseStudy