用單四極桿質(zhì)譜進(jìn)行精確質(zhì)量測定

摘要：眾所周知，單位質(zhì)量分辨的質(zhì)譜儀（如單四極桿質(zhì)譜儀），質(zhì)荷比的測定僅僅只能準(zhǔn)確到0.1-0.5 Da，因此只能靠測定大致的質(zhì)量數(shù)來進(jìn)行定性分析。本文介紹了一種新穎的質(zhì)譜校正技術(shù)——MassWorks^TM，它不僅校正質(zhì)量軸，同時(shí)對質(zhì)譜峰形函數(shù)進(jìn)行校正。通過質(zhì)量軸校正，既便是在單位質(zhì)量分辨的質(zhì)譜上也能得到0.00x Da高質(zhì)量精度，這樣使得單分辨質(zhì)譜儀通過色譜分離后，對未知離子或離子碎片進(jìn)行元素組成分析成為可能；軟件的同位素峰形線性輪廓校正（CLIPS^TM）充分利用了同位素分布信息，可以大大提高元素組成分析的精度，使得在單分辨質(zhì)譜上測定未知物分子式的能力得到進(jìn)一步提高。

 

關(guān)鍵詞：溫度計(jì)| 溫度表| 風(fēng)速計(jì)| 照度計(jì)| 噪音計(jì)|

 

    單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀因其價(jià)格便宜，操作簡單，靈敏度高，適用于多種類型化合物，便攜甚至可以移動(dòng)使用等特點(diǎn)，已成為環(huán)境和其他應(yīng)用領(lǐng)域的一件常規(guī)分析儀器。借助譜庫檢索（如NIST譜庫）該類儀器廣泛用于已知化合物的常規(guī)分析，由于其相對的單位質(zhì)量分辨和不具有串聯(lián)質(zhì)譜功能，該類儀器往往還不滿足未知化合物或新化合物定性分析的要求。

    由文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)可知，即使是單位質(zhì)量分辨的質(zhì)譜也可以獲得很高的質(zhì)量精度，這使得我們對未知物或其碎片的元素組成進(jìn)行分析成為可能，并且大大促進(jìn)了代謝物或者其他化合物的鑒定分析能力�；�合物的元素組成鑒定是qTOF或FTMS等高分辨質(zhì)譜系統(tǒng)的代表性功能，但這類儀器使用和維護(hù)成本較高。在不改變硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上，更精細(xì)和全面的第三方質(zhì)譜校正軟件，可以幫助我們在常規(guī)的單位質(zhì)量分辨儀器上獲得必要的高質(zhì)量精度。軟件在GC/MS的應(yīng)用中，儀器自帶的校正標(biāo)樣（如PFTBA），可以直接用于校正方法，只是需要在測定前對部分設(shè)定值進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谜{(diào)整。此外，由于EI離子化方式廣泛應(yīng)用于GC/MS系統(tǒng)，在很多情況下，分子離子碎裂成一些明顯的碎片離子，通過對這些離子的高精確質(zhì)量測定可獲得非常準(zhǔn)確的分子離子和碎片結(jié)構(gòu)的額外信息。

    本文演示了殺蟲劑在安捷倫5973N MSD上測定后，應(yīng)用MassWorks^TM軟件進(jìn)行校正，來獲得分子離子和碎片離子的精確質(zhì)量和元素組成的過程。在不具備高分辨質(zhì)譜或串聯(lián)質(zhì)譜的情況下，用單四極桿質(zhì)譜測定后，采用MassWorks^TM軟件進(jìn)行校正，可以大大提高常規(guī)分析的定性確證能力。

 

    樣品信息：PFTBA校正標(biāo)樣和17種有機(jī)氯殺蟲劑混合標(biāo)樣（1ng/ul），含有約50ng/ul的 PCB 209（decachlorobiphenyl, C₁₂O₁₀）

    質(zhì)譜條件：PFTBA和混標(biāo)在50-550 m/z質(zhì)量范圍內(nèi)以2^2的掃描速率（A/D 樣品數(shù)＝4）獲得原始掃描數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)獲得與分析：圖1顯示了數(shù)據(jù)處理的概要流程。把控制閥調(diào)到ON位置連續(xù)注入5分鐘以獲得PFTBA校正標(biāo)樣的質(zhì)譜輪廓圖。類似的，在混合樣品GC/MS分析時(shí)，在整個(gè)19分鐘的GC分離程序中反復(fù)收集質(zhì)譜輪廓模式掃描信息。使用Cerno Bioscinence的MassWorks^TM軟件中專門的時(shí)間窗口，從PFTBA質(zhì)譜掃描的平均結(jié)果進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和全面的質(zhì)譜校正。這個(gè)獨(dú)特的校正過程既校正了質(zhì)量軸，同時(shí)校正了質(zhì)譜峰形函數(shù)，這是獲得質(zhì)量精度的關(guān)鍵。接著將這個(gè)校正函數(shù)應(yīng)用到每個(gè)GC/MS的掃描數(shù)據(jù)文檔，通過一個(gè)數(shù)學(xué)定義的峰形對稱方法鎖定在精確的質(zhì)量數(shù)值，將每個(gè)原始質(zhì)譜圖轉(zhuǎn)換成校正之后的格式。接著可以將峰檢測應(yīng)用于精確和可靠的計(jì)算分子離子/它們的碎片離子的質(zhì)量位置，以通過在列出的小質(zhì)量偏差目錄范圍內(nèi)的可能結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)化合物鑒定的目的。這個(gè)可能的目錄可以通過在MassWorks中的CLIPS^TM（Calibrated Line-shape Isotope Profile Search）進(jìn)一步優(yōu)化和大大的收縮范圍，它通過整個(gè)同位素輪廓圖來確定元素組成，高選擇能力通過全面的質(zhì)譜校正獲得唯一的可能性^[7]。

 

    PFTBA包括分子離子的12個(gè)離子被用來進(jìn)行全面的MassWorks校正。表1列出的是它們的元素組成和理論計(jì)算的精確質(zhì)量。校正將原始質(zhì)譜掃描轉(zhuǎn)換為完全校準(zhǔn)的質(zhì)譜掃描，平均掃描為80－131。圖2是同一校正離子的原始和校準(zhǔn)質(zhì)譜圖。這個(gè)校正可以應(yīng)用到這個(gè)過程中所有掃描以檢查質(zhì)量精度。一旦校準(zhǔn)了一個(gè)質(zhì)譜掃描，既便是在這個(gè)單位質(zhì)量分辨的數(shù)據(jù)中也可以精確的測定質(zhì)譜峰。表1列出了所有12個(gè)校正離子校正掃描（進(jìn)樣早期獲得）和測試掃描（進(jìn)樣后期獲得）的計(jì)算質(zhì)量數(shù)和質(zhì)量偏差。可以看出盡管測試質(zhì)量偏差在2.4mDa之內(nèi)，校正質(zhì)量偏差卻在0.5mDa只內(nèi)。

 

    盡管表1的結(jié)果顯示了校正離子自己在超過5分鐘掃描具有很好的質(zhì)量精度，我們需要將這個(gè)校正運(yùn)用到不同進(jìn)樣的其他質(zhì)譜掃描這樣一個(gè)更嚴(yán)格的測試，使它更適宜一個(gè)真正的色譜分離過程。殺蟲劑混合樣品的GC/MS分析將會作為一個(gè)真正的質(zhì)譜校正測試，它在真正色譜分離過程中對不同進(jìn)樣和離子的適用性不同于校正離子。圖3顯示了PCB 209相應(yīng)于色譜洗脫的8次質(zhì)譜掃描平均的精確質(zhì)量報(bào)告�？梢钥吹剑瑘�(bào)告的精確質(zhì)量數(shù)均與根據(jù)它元素組成計(jì)算的理論值相差4 mDa之內(nèi)。由于這個(gè)分子離子是已知的，而且能夠很容易的被確證，所以鑒定它的一些EI碎片離子是更有興趣的。在424 Da附近的離子碎片，報(bào)告的單一同位素的精確質(zhì)量為423.7428Da，通過設(shè)定C, H, N, O和 Cl這幾個(gè)可能的元素組成進(jìn)行搜索，結(jié)果C₁₂C₈⁺（準(zhǔn)確的質(zhì)量數(shù)423.7503Da）以-7.5 mDa的質(zhì)量偏差排在候選者中的17位。然而當(dāng)把整個(gè)同位素分布引入到CLIPS匹配，C₁₂C₈⁺變成匹配最高的候選者，并且這正是這個(gè)碎片唯一正確的結(jié)構(gòu)（圖4），盡管質(zhì)量檢測誤差稍微大一點(diǎn)。

 

    圖5中在12.52分鐘的一個(gè)小的色譜峰在235Da附近有一個(gè)很強(qiáng)的離子信號，通過7次掃描獲得的精確單一同位素質(zhì)量為235.0057Da。根據(jù)這個(gè)單一同位素質(zhì)量設(shè)定C, H, N, O和Cl為可能的元素進(jìn)行元素組成檢索，得到C₁₃H₉Cl₂⁺（準(zhǔn)確質(zhì)量位235.0081 Da，或質(zhì)量誤差為-2.4 mDa）排在候選者中的21位。后來通過CLIPS匹配變?yōu)槠ヅ涠茸詈玫暮蜻x者，這個(gè)正好是殺蟲劑p,p’-DDD的一個(gè)著名EI碎片的位置正確結(jié)構(gòu)。

    為了演示這個(gè)精測質(zhì)量方法在未知化合物鑒定方面的應(yīng)用，在精測質(zhì)量之前對圖5中GC/MS進(jìn)樣最后TIC上升部分進(jìn)行平均，以便幫助鑒定可能的GC色譜柱流失。圖6（上）是TIC信號上升部分相關(guān)的平均質(zhì)譜圖。通過精確質(zhì)量鑒定，結(jié)合CLIPS，在設(shè)定C, H, N, O和Si為可能元素時(shí)檢索得到了幾個(gè)可能的元素組成候選者和他們的理論同位素圖，如圖6（下）。這些可能的候選者能通過柱化學(xué)知識進(jìn)一步優(yōu)化以提高對柱流失的理解。

 

    這篇應(yīng)用實(shí)例展示了在單位質(zhì)量分辨的單四極桿GC/MS系統(tǒng)上通過全面和精心設(shè)計(jì)的質(zhì)譜校正，包括質(zhì)量軸和峰形校正可獲得高質(zhì)量精度的能力。校正可方便的用儀器自帶的校正標(biāo)樣，通過注入測量法并應(yīng)用于真實(shí)在線色譜分離的GC/MS進(jìn)樣過程。質(zhì)量偏差因這種外部校正可控制在幾個(gè)mDa。這種包括峰形校正的全面校正與CLIPS相結(jié)合能夠大大的提高在GC/MS實(shí)驗(yàn)中真正位置化合物結(jié)構(gòu)的元素組成鑒定能力。