生物质谱：质谱概述.pdf

生物质谱课程简介质谱概述 质谱构造与分类 认识质谱图 质谱应用领域（药物、蛋白、DNA）什么是质谱?质谱是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指通过制备、分离、检 测气相离子来鉴定化合物的一种方法。质谱分析是一种测量离子质荷比（质量-电荷比）的分析方法，其基本原 是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，再利用电场和磁场使发 生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。?里：a）样品元素组成；b）无机、有机及生物分析的结构;c）复杂混合物的 定性定量分析；d）固体表面结构和组成分析；e）样品中原子的同位素比。质谱技术发展过程圆世纪初JJ.Thomson制成第一台质谱仪主要是用来进行同位素测定和无机元素分析2博纪4D够代开始用于有机物分析出现了气相色谱质谱联用仪 成为有机物分析的重要仪器2嗨纪3谭代质谱新技术：电喷雾电离源，大气压化学电离源 液相色谱质谱联用仪 感应耦合等离子体质谱仪质谱分析应用领域医药学：药物代谢、药代动力学、杂质分析、天然产物分析生物化学：多肽、蛋白、核甘酸、糖环境分析：农药农残分析、有机污染物、土壤/水临床医学：新生儿筛查、胆酸、糖化血红蛋白（糖尿病）食品科学：香料、添加剂、包装、蛋白、致癌物法医学：滥用药物、爆炸物、兴奋剂兽医学：磺胺类药物有机化学：染料、表面活性剂、有机金属化合物、反应中间体无机化学：无机金属离子瘦肉精盐酸克伦特罗 多宝鱼硝基吠喃类代谢物红心鸭蛋苏丹红IV号北美虾、海参、海蜚也“嗑药”桂花鱼孔雀石绿 龙口粉丝“吊白块”-甲醛次硫酸氢钠重金属、塑化剂、二甘醇（DEG）晒赧SK-II多元修护精华需sK-nroSK-I1护底洁面油SKT便点律 白紊顺济3%$卜麻觥 粉凝宿0a2系sk-d期归潦帧觥0D-$卜1僮点小白W0B-2板成分含量高&4.5ig/kg锚具含量为0为Wkg至2.。就3K-II护肤精华露 SK-II护肤面膜s K-n多元修护精华霜质谱构造Ion SourceDetectorMass Analyzer当 Vacuum pump systemComputer1离子源.作用：质谱的进样器，将样品分子传送到质谱仪工作方式：产生气态的带电荷的分子离子常见类型：电喷雾(ESI-electr o spr ay io nizatio n)和 基体辅助激光解吸(MALDI-matr ix-assisted laser deso r ptio n/io nizatio n)2.质量分析器作用：将气化的离子根据质荷比进行分离在串联质谱中起到离子选择性的作用常见类型:四级杆(Quadr upo le)、离子阱(Io n Tr ap)、飞行时间(Time o f Flight)、傅里叶变换(FTMS-Fo ur ier Tr ansf o r m Mass Spectr o metr y)3.检测器作用：离子的检测并将信号传输给计算机处理 信号放大(电子倍增管)质谱分类有机质谱仪气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)气相色谱-四极质谱仪，气相色谱-飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)液相色谱-四器极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时间质谱仪。基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS),傅立叶变换质谱仪(FT-MS)无机质谱仪火花源双聚焦质谱仪感应耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)二次离子质谱仪(SIMS)生物质谱生物质谱是以质谱分析技术用于精确测量生物大分子，如蛋白质，核甘酸和糖类等的 分子量，并提供分子结构信息;对存在于生命复杂体系中的微量或痕量小分子生物活性 物质进行定性或定量分析。类型：电喷雾电离质谱，基质辅助激光解吸电离质谱，大气压电离质谱。Io nizatio n so ur ces-TypeAPCI-Atmo spher ic Pr essur e Chemical Io nizatio nAPLI-Atmo pher ic Pr essur e Laser Io nizatio nAPPI-Atmo spher ic Pho to-Io nizatio nCl-Chemical Io nizatio nDART-Dir ect Analysis in Real TimeDEI-Deso r ptio n Electr o spr ay Io nizatio nEESI-Extr active Electr o spr ay Io nizatio nEl-Electr o n ImpactESI-Electr o spr ay Io nizatio nFAB-Fast Ato m Bo mbar dmentFl-Field Io nizatio nLAESI-Laser ablatio n electr o spr ay io nizatio nLI-Laser Io nizatio nMALDI-Matr ix-Assisted Laser Deso r ptio n Io nizatio nPESI-Pr o be Electr o spr ay Io nizatio nPlasma and glo w dischar gePDI-Plasma Deso r ptio n Io nizatio nRI-Reso nance Io nizatio nSELDI-Sur f ace Enhanced Laser Deso r ptio n Io nizatio nSIMS-Seco ndar y Io nizatio nSpar k So ur ceSSI-So nic Spr ay Io nizatio nTl-Ther mal Io nizatio n/Ther mo spr ay Io nizatio nEl 电子轰击源 这是应用最普遍、发展最成熟的一种电离方法。电子轰击源对样品进行离子化的过程是这 样的：首先，将样品气化后送入电离室(要使固体和液体样品气化，采用的是在较短时间 内加热到一定的温度的方法)。然后，在维持较高的真空度(1.3X10-4 pa)和温度的电离室 中，从阴极发射的电子束被加速到一定能量，飞向样品分子。如果电子的能量大于分子的 电离能，分子将失去电子而发生电离(M+e-M+2e)；如果电子的能量大于分子的电 离能，则可以打断分子中的化学键，而产生各种各样的碎片。优点：易于实现，所得质谱图的再现性好。含有较多的碎片离子信息，对于推测结构很有帮助。以后将要讲到的质谱解析就 是基于日产生的质谱图。缺点：当样品分子稳定性不高时，分子离子峰的强度弱，甚至没有分子离子峰。当样品不能气化或遇热分解时，则更看不见分子离子峰。+a U电r能f it略大于分广的电禽能-1-z-4 111f能陆大大超过分广的电图能-,分子曲r如 D D W_ A.阳极-A-A c.阴极(灯丝)L电子流10$卜口 F 口 鼠需速极-|-F.聚焦极_I 1+_ I.离子流C C 表击电能优略大于分广的电必能C 表击电能辅大大超过分的电曲能电子盘击源Cl化学电离源化学电离源的基本结构与电子轰击源相似。使用时，往离子源中送入反应气和气 化的样品，由于反应气分子与样品分子相比是比较多的，所以反应气先被轰击电子 电离成离子，然后反应气离子和样品分子发生反应，产生样品离子。以甲烷反应气 为例，部分反应为：CH4+e CH4+2eCH 4+CH4 r%+CH3CH5+MTCH4+MH+因此，质谱图上将看到样品的准分子离子峰MH+。化学电离源常用的反应气有CH4、N2、He、NH3 o谱的特点.准分子胃子峰的强度高，便于由它推算分子量。其原因有两点：一是化学电离产 生的准分子离子的过剩的能量低，不易再断裂；二是化学电离产生的准分子离子 是偶电子离子，较电子轰击产生的分子离子（其为奇电子离子）稳定。碎片离子峰少，强度低。可见，。谱和日谱构成较好的互补关系。场致电离源 采用强电场把阳极附近的样品分子的电子拉出去，形成离子。场致电离有两种技术：场电离（FI）和场解吸（FD）,它们的区别在于：前者要求样品处于气态，后者则 可将固体样品涂在电极上，不需气化而直接得以电离，因此，场解吸适合于难气化、热不稳定的样品，如肽类、有机酸盐、糖等。场电离由于其对样品的要求，而且灵敏 度又低，应用逐渐减少。场解吸所得质谱的特点：准分子离子峰强，碎片离子少。快速原子轰击源（FAB）它是将样品调在基质中，用高动能的重原子，如Ar、He等，对其轰击，从而导致 样品的蒸发和离解，因此，FAB法也适用于难气化或热不稳定样品的分析。特点：快速原子轰击也是一种软电离技术，易于得到准分子离子峰。小结：电子轰击源是应用最普遍的一种电离方式，对于大部分的有机化合物，既 可获得分子离子，又可获得能提供化合物结构信息的碎片离子峰。缺点是对于一 些结构不稳定、热不稳定的化合物、或者难于气化的样品，无法得到分子离子。其它几种电离方式则弥补了这个缺点，用EI法无法得到分子离子的化合物，可以 用这几种电离方法得到分子离子，因此，这几种电离方式又被称为“软电离”方 式。它们使大部分的分子离子不发生进一步的断裂，从而在质谱图中得到相对强 度较强的分子离子峰。相对强度相对强度169 186L I70 90 110 130 150 170 190 210(c)FD相对强度2 19()17(1向Z却W 122210 和不同的电离方式作出的同一化合物的质谱图大气压电离：API(APCI,ESI)大气压化学电离源-APCILC流体被喷射通过加热区并在大气压下气化。产生的气态分子被由电晕针 产生的电子流所电离。这些离子将其电荷传输给经由化学反应产生的分子。溶液在气流作用下形成气溶胶，蒸发，电晕放电使溶剂电离，电子转移或电 子捕获，使样品带电。软电离技术，产生分子离子峰。适合分析易挥发、热稳定、低极性和半极性的小分子化合物。主要是分析中等极性以上的化合物，可用于分析药物及代谢产物的分析等攫发渔体楼晶放电探针真空电喷雾质谱(ESI)：喷雾器顶端施加一个电场给微滴提供净电荷；在高电场下，液滴表面 产生高的电应力，使表面被破坏产生微滴；荷电微滴中溶剂的蒸发；微 滴表面的离子“蒸发”到气相中，进入质谱仪。为了降低微滴的表面能,加热至200250,可使喷雾效率提高。ESI可以产生多电荷离子，每一 个都有准确的小m/z值。此外还可以产生多电荷母离子的子离子，这样 就可以产生比单电荷离子的子离子更多的结构信息。基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪(MALDI-TOFMS)当用一定强度的激光照射样品与基质形成的共结晶薄膜，基质从激光中吸收 能量，样品解吸附，基质-样品之间发生电荷转移使得样品分子电离，电离的 样品在电场作用下加速飞过飞行管道，根据到达检测器的飞行时间不同而被 检测，即测定离子的质量电荷之比(M/Z)与离子的飞行时间成正比来检测 离子。大气压离子化（API）使得以前质谱或液质无法检测的整类化合物的检测成为可能。但是仍有一些电喷雾和大气压化学电离无法离子化或离子化效率很差的化合物。大气压光电离（APPI）：大气压光电离源能帮助填补这个差距，它可以使质谱分析曾经无法检测的化合物。在APPI离子源中，长寿命的氯灯释放出能量在10.0和10.6 ev的光量子。该能级能量 足够高，可以离子化很多的有机化合物，但是将空气和常见的液相色谱流动相（如甲 醇、乙睛和水）的离子化减至最低。因为APPI直接将待测物电离，所以它不局限于 气-相，酸碱化学的原理。而且大气压光电离（APPI）源可以将其它大气压离子化技 术无法电离的化合物离子化。HPLC mitt与ESI和APCI相比，APPI拥有同样的或更好的灵敏度和线性范围；介质效应对 APPI的影响小；APPI对磷酸盐有很好的耐受性，因而易与CE或LC联用；对非极性 化合物有着很高的灵敏度；而且APPI有着较ESI小的离子抑制，尤其是ESI具有很 强的离子抑制；APPI与ESI或APCI联用可扩大LC-MS同时检测的极性范围，扩大应 用。LC-APPI-MS在药物及其代谢物分析、环境分析、天然产物分析及有机合成等领域 均有一定的应用，但LC-APPI-MS比较适合非极性或弱极性化合物的分析，有强紫 外吸收的化合物，对APPI都比较敏感。比如多环芳煌共甄双键、芳环等化合物，我 想在环境中用得较多。12000100000000600040002000 0120。010000加APPIMax：118366400eoooo-6O0OA40000-200004*1-0 600 Ek/3200400 600 m/112000*10000A 60000 40000 2000CHAPCIMax：22169在电喷雾，大气压化学电离和大气压光电离 的正离子模式下，100pmo l的苯并花”3 T 一“.200 I 400 600/1电喷雾解吸电离（DESI）：首次由Pur due大学Co o ks于2004年提出，由于其具有样品无需前处理就可 以在常压条件下从各种载物表面直接分析固相或凝固相样品。-freely moving sample stage直接实时分析质谱离子源（DART）是一种非表面接触型解析/离子化质谱分析离子源技术。其原理是在大气压条件 下，中性或惰性气体（如氮气或氮气）经放电产生激发态原子，对该激发态原子 进行快速加热和电场加速，使其解析并瞬间离子化待测样品表面的标志性化合物 或待测化合物，进行质谱或串联质谱检测，从而实现样品的实时直接分析。表面增强激光解析电离飞行时间质谱技术-SELDI芯片表面经过某种化学或生化方式处理（表面增强），使之具备与某一类蛋白特 异结合的能力。血清或蛋白抽提物直接加到芯片表面，孵育后洗涤。特异的蛋白 因化学（或生化）的特性与芯片结合，从而从蛋白混合物中分离出来进行质谱检 测。SELDI 一蛋白质芯片系统可用于比较不同疾病状态下的蛋白质谱变化，以此 鉴定生物标记物或疾病相关靶，该系统在检测低丰度、低分子量蛋白方面有独特 优势。4)Io ns ar e detected and mass o f each pr o tein calculated by time-o Mlight mass spectr o sco py.各关3尽Mass/ChargeSir Joseph John Thomson 1906年诺贝尔物理奖 主要贡献：气态下离子导电的理论和实验探索Frederick Soddy 1921年诺贝尔化学奖主要贡献：使我们对放射活性物质的认识大大提高，另外他对同位素的 起源和性质也作了出色工作。Francis William Aston-1922年诺贝尔化学奖主要贡献：使用质谱方法大规模的研究非放射性元素的同位素；提出整 数规则。Hans G.Dehmelt and Wolfgang Paul 1989年同获诺贝尔物理奖主要贡献：开发了离子阱质谱技术。Robert F.Curl Jr.&Sir Harold W.Kroto&Richard E.Smalley-1996年分享诺贝尔化学奖主要贡献：使用质谱发现富洛伦尼斯（C60-C80,足球烯）John Fenn and Koichi Tanaka with Kurt Wuthrich-2002年分享诺贝尔化学奖主要贡献：发展了可用于分析生物大分子的软电离方法。Histo r y-Physical MS Er a*1900Indir ectly measur ing the mass o f electr o n Fir st MS(Par abo la spectr o gr aph)*J.J.Tho mso n 1906 No bel Pr ize in Physics theo r etical and exper imental investigatio ns o n the co nductio n o f electr icity by gases”*J.J.Tho mso n.Science 1913,37,360.C.Uetr echt,et al.Cher n.So c.Rev.2010,39,1633.、1913-Fir st MS measur ement1910s-40s-no ble gases,ato ms and diato micsAge f o r Chemistr y1946-Time-o f-f lightMS1949-Io n cyclo tr o n r eso nance1953-Quadr upo te MS1950s-70s-small o r ganic mo lecules1968-ESI1976-Plasma deso r ptio n1978-Tr iple Quadr upo le1981 Fast ato m bo mbar dment1984-ESI f o r bio mo lecules1987 MALDI1991-No n co valent MS analysis2000-No nco valent MS 1 MDa1910192019301940195019601970198018901900Chemical MS Er aDisco ver y o f iso to pesF.W.Asto n 1922 No ble Pr ize in Chemistr y f o r his disco ver y,by means o f his massspectr o gr aph,o f iso to pes in a lar ge number o f no nr adio active elements,and f o r his enunciatio n o f the who le-number r ule.Separ atio n o f 238U and 235U*Alf r ed Nier(U o f MN)(Manhattan Pr o ject,WWII)*J.Gr if f iths.Anal.Chem.2008,80,5678.19101913-Fir st MS measur ements19201910s-40s-no ble gases,ato ms and diato mics 1 MDa194019601970Quadr upo le MS190019101913-Fir st MS measur ements19201910s-40s-no ble gases,ato ms and diato micsWo lf gang Paul1989 Nobel Prize in Physicsfor the development of the ion trap techniqueAge f o r Chemistr y 1y4L1946-Time-o f-f light MS1949-Io n cyclo tr o n r eso nance1950(1953-Quadr upo le|1950s-70s-small o r ganic 箍望 mo lecules mH*968-ESI19701976-Plasma deso r ptio n1978-Tr iple Quadr upo le1981-Fast ato m bo mbar dment1984-ESI f o r bio mo lecules19801987-MALDI1991-No n co valent MS analysis2000-No nco valent MS 1 MDaW.Paul,et al.RZeitschr if t f ur Natur f o r schung A 1953,8,448.W.Paul et al.DE 944900.f iled o n Dec.24,1953,pr io r ity Dec.23,1953Bio lo gical MS Er a-ESI o f Pr o teins19001913-Fir st MS measur ements1910Insulin(6K)5:fBlvso zyme(14K)101400c471300BOO 10001200 1400 1100m/r200 600 1000Co c-anylase(55K800 1000 1200 1400J f0 co nalbumin(76K)50-15001920Jo hn B.Fenn 92s DCMS2002 Nobel Prize in Chemistryfor their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromoleculesJ.B.Fenn,et al.Science 1989,246,64.1910s-40s-no ble gases,ato ms and diato micsAge f o r Chemistr y1946-Time-o f-f lightMS1949-Io n cyclo tr o n r eso nance1953-Quadr upo le MS1950s-70s-small o r ganic mo lecules1968-ESI1976-Plasma deso r ptio n1978-Tr iple Quadr upo le1981-Fast ato m bo mbar dment1984-ESI f o r bio mo lecules1987-MALDI1991-No no o valent MS analysis2000-No nco valent MS 1 MDa119301940195019601970198019901900SLD vs.MALDISoft Laser Desorption(SLD)*Ko ichi Tanaka2002 No bel Pr ize in Chemistr y for their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromoleculesMatrix Assisted LaserIonization(MALDI)*M.Kar as&F.Hillenkamp97 DCMS(tr ypto phan,alanine)1913-Fir st MS measur ements1910Desorption1910s40s-no ble gases,ato ms and diato micsAge f o r Chemistr y1946-Time-o f-f light MS1949-Io n cyclo tr o n r eso nance1953-Quadr upo le MS1950s-70s-small o r ganic mo lecules1968-ESI1976 Plasma deso r ptio n1978 一 Tr iple Quadr upo le1981-Fast ato m bo mbar dment1984-ESI f o r bio mo lecules1987-MALDI1991-No nco valent MS analysis1920193019401950196019701980*K.Tanaka,et al.Pr o c.Seco nd Japan-China Jo int Sympo sium o n Mass Spectr o m.Edito r s Matsuda,et aL(Osaka,Japan,15-18 Sep.1987)p.185.-M.Kar as,F.Hillenkamp.Ar al.Chem,1988,60,2299.2000-No nco valent MS 1 MDa141999-Or bitr ap techno lo gy、2002-AB SCIEX QTRAP、2002-Ther mo LTQ XL2002 一 Ther mo LTQ FT、2004-Water s IMS-TOF MS 2005-Spir al TOF.2007 一 Ther mo LCQ Fleet2008 一 Ther mo Or ibitr ap XL2009 一 Ther mo Or bitr ap Velo s2009-Ther mo LTQ Velo s2009-Ther mo Exactive 2010-Br ukerSo lar ix FTICRMS2011-AB SCIEX Tr ipleTOF2011-Ther mo Or bitr ap Elite2011-Ther mo LTQ Velo s Pr o2011-Ther mo Q Exactive2011-Ther mo Velo s Pr o质量分析器:它是质谱仪的核心，它的作用就是将不同质荷比的离子分开。不同种类的质量分析器构 成不同的质谱仪。目前使用的主要是磁偏转式和四极杆式。1.磁偏转式磁偏转式质量分析器实际上是一个处于磁场中的真空容器。在离子源中被加速而具有一定 动能的离子进入分析器后，受到磁场力的作用，将在磁场中作匀速圆周运动（如下图）。这里，我们可以得到下面两个方程式：l/2mv2=zV(1)mv2/R=Hzv(2)m/z=H2R2/2V在质谱仪中，检测器是固定的，即R为固定值。若磁场强度H和电压V为某一固定值时，只有一定质荷比的离子可以到达检测器。但若连续改变H或V时，就可使不同质荷比的离子 都被检测。扇形磁场：扇形磁场是历史上最早出现的质量分析器，除了在质谱学发展史上具有重要 意义外，还具有很多优点，如重现性好、分辨率与质量大小无关。但在目前出 现的小型化质量分析器中，扇形磁场所占的比重不大，因为如果把磁场体积和 重量降低将极大地影响磁场的强度，从而大大削弱其分析性能。质谓仅分析和廉邦磁场原诺计雄理图飞行时间质量分析器:与其他质量分析器相比，飞行时间质量分析器（即TOF）具有结构简单、灵 敏度高和质量范围宽等优点（因为大分子离子的速度慢，更易于测量）。在 TOF中，不同质荷比的离子必须在同一时间点以相同的初动能进入漂移管，这 样才能保证漂移时间与质量的平方根成反比。为保证不同质荷比的离子在同一 时间点以相同初动能进入漂移管，常采用脉冲式离子源（如采用脉冲激光辐射 的MALDI离子源），这样基本上可保证时间的一致性。四极杆质量分析器:四极杆质量分析器的结构就是在相互垂直的两个平面上平行放置四根金属圆柱。如 果把水平方向定义为X方向，垂直方向为y方向，与金属圆柱平行的方向为Z方向，在x与y两支电极上分别施加土(UV co so o t)的高频电压(V为电压幅值，U为直流分 量，3为圆频率，t为时间)，则在四个金属圆柱之间的空间形成一个形如马鞍的交 变电场。四极杆质量分析器能够通过电场的调节进行质量扫描或质量选择，质量分析 器的尺寸能够做到很小，扫描速度快，无论是操作还是机械构造，均相对简单，但这 种仪器的分辨率不高。离子阱：离子阱和四极杆质量分析器有很多相似之处，如果将四极杆质量分析器的两 端加上适当的电场将其封上，则四极杆内的离子将受X,y,z三个方向电场力的 共同作用，使得离子能够在这三个力的共同作用下比较长时间地呆在稳定区域内,就象一个电场势阱，因此这样的器件被称为离子阱。所以，在很多时候都认为四 极杆质量分析器与离子阱的区别就是前者是二维的，而后者是三维的。这种质量 分析器价格相对低廉，体积较小，被广泛用做色谱检测器。在质谱仪器的小型化 中，离子阱的小型化取得了十分注目的成果，有望在现场环境监测、国防、刑侦、安检、工业过程控制等领域发挥作用。傅里叶变换离子回旋共振质量分析器:FT-ICR具有非常高的质量分辨率，能够检测大质量离子、进行离子的无损分 析和多次测量，具有很高的灵敏度和级联质谱的能力，是一种在现代质谱学领 域中具有重要用途的质量分析器。为进一步提高质量分析器的质量分辨率，常 见的措施是将扇形磁场和电场联用，形成双聚焦质量分析器，而FT-ICR的分辨 率则可高达10的6次方以上。Orbitrap:Or bitr ap是2005年Finnigan公司新出的超高分辨质谱，它与原有的“超导 磁铁傅立叶变换离子回旋共振质谱”（SC FT-ICR-MS,常说的FTMS）有 类似的地方也有许多不同。Or bitr ap相当于一台轻量级FTMS,它的维护 简单，相当于TOF；指标方面略逊于FTMS,但是比一般质谱要好。检测器:电子倍增管：单个电子倍坂管基本上没有空间分辨能力，难以满足质谱学日益发展的需要。于是，人们就将电子倍增管微型化，集成为微型多通道板（MCP）检测器，并且在许多实际应 用中发挥了重要作用。除了这种形式的阵列检测器外，电荷耦合器件（CCD）等在光谱 学中广泛使用的检测器也在质谱仪器中获得了日益增多的应用。近年来，IPD（io n-to-pho to n）检测器由于它能够在高压下长时间稳定地工作，也引起了人们的极大重视。离子计数器：一般多用来进行离子源的校正或离子化效率的表征。对一般电子倍增管而言，一个离 子能够在10的负7次方秒内引发10的5-8次方个电子，对绝大多数工作在有机物检测、生 物化学研究领域的质谱仪器来说，其灵敏度已经足够。但在某些地球化学、宇宙学研 究中，则需要用离子计数器来进行检测，其检测电流可以低于每秒钟一个离子的水平，一般离子源的信号至少也是离子计数器检出限的10的10次方倍。感应电荷检测器检测器常与ICR质量分析器联用，由于测量的是感应电荷（流），感应效率较 低，故其灵敏度较低。但是，当它与ICR等联用时，由于ICR允许离子的非 破坏性测量和反复测量，因而ICR仍具有非常高的灵敏度。法拉第盘（杯）这种检测器是将一个具有特定结构的金属片接入特定的电路中，收集 落入金属片上的电子或离子，然后进行放大等处理，得到质谱信号。一般 来说，这种检测器没有增益，其灵敏度非常低，限制了它的用途。认识质谱图100%-I(Hsugc二 E&s U0 11000-500-0-|=i 100019251500 2000 2500 30003500o1000(332+.I.1500PIP2.1.L.一2000 25003000P33500M/ZLX轴：质荷比(m/z)m：化合物分子量(Dalto n)Z：分子的价态、m/z:Tho mso n(Th)或无单位2.Y轴：信号强度绝对强度或相对强度(归一化)2400-11800-1200-600-常见离子形式Neurotensin|M+HM+NaHormone M+H+M+NaAWSU2U二-s uoi1800-1200-600-100015002000250030002400100015001800-1200-600-04=10001500M+H/M+Na/,M+2Na-H2000M+H2000M+HM+Na+/JM+2Na-H+2500M+H250030003000A02400-1BcM/Z1.分子离子：质子化（加氢）2.亚稳态离子：分子离子碎片3.碎片日子：碰撞产生电二级碎片4.加和离加钠加钾离子5.多电荷离子6.二聚体串联质谱analyzer 1io nso ur ce mass f ilter f r agmentatio nanalyzer 2 detecto rmass analysis I 0 1Tr apping r egio no penio n so ur ce ro penz zT c,I/f r agmentatio n/Detecto rCE=1555 2757M+H+_m im250 300扫描模式 Single Quadrupole Survey Scan Mode-Full Scano-44-Selected Ion Monitoringo子离子扫描过滤母离子 扫描子离子母离子扫描扫描母离子 过滤子离子中性丢失扫描扫描Q1和Q3 同时计算质量数差异多反应监测（MRM）过滤子离子过滤母离子45基础应用培训102010 ASC增强质谱扫描(EMS)增强分辨率扫描(ER)QI Q2|Q3 LIT EXBRF o nly RF o nly 离子阱集CAD=high 激活今扫描1.Q1和Q2允许一定质荷比范围的离子通过2.所有通过的离子在LIT中阱集3.LIT做质谱扫描1.Q1允许目标离子质荷比+/-15Da范围内的离子通过2.LIT做离子阱集3.LIT以250 amu/sec速度做质谱扫描增强产物离子扫描(EPI)MS3 扫描(MS3)Q1选择母离rRF o nly 离广阱集CAD=high 激活今扫描Q1 Q2|03 LIT Exb1级母离r选择 rf o nly 1级/离f阱集1选择2级母离fCAD=high 碎裂T 2级f离f阱集今扫描1.Q1选择母离子2.母离子在Q2中裂成碎片离子3.LIT阱集碎片离子4.LIT做质谱扫描1.Q1,1级母离子选择2.母离子在Q2中裂成碎片离子3.LIT1级子离子阱集4.LIT选择2级母离子(即选择某个1级子离子)，并击碎5.LIT2级子离子阱集6.LIT做质谱扫描I DA工作流程步骤1,Sur vey Scan（探测扫 描）*；步骤2,系统自动判断：探测扫 描采集到的信号强度超过预设 值（即“出现色谱峰色；*Sur vey Scan（探测扫描）可有多种方 式，包括MRM、中性丢失扫描母离F 扫描等等。步骤3,当步骤2的条件满足 时，系统自动切换（2ms）为 线性离子阱模式，进行增强子 离子扫描（EPI）,获得探测扫 描所得之母离子的高质量MS2 谱图;返回步骤1。A triple quadrupole mass analyzerQ2io nsQIqpr o duct io n scan pr ecur so r io n scan neutr al lo ssselected m/z scanned scanned0 detectorscannedselected m/zscannedQ Q Q G Q GB quadrupole time-of-flight mass analyzeriopr o duct io n scan selected m/z pr ecur so r io n scan scannedQIDQ GTOFMS scan TOF selected m/zC quadrupole ion trap mass analyzerpr o duct io n scanpr ecur so r io n selectio n CIDESIMSLCA Gas Cur tainB Heated Capillar ygasC Z-Spr ayRT:0.00-125.0020120727_ben#12843 RT 7880 AV:1 NL:133E6F:FTMS C NSI Ful ms 400.00-2000.0020120727 CE2419 RT.15 49 AV.1 NL:1.06E6F：FTMS.C NSI FJI ms 400.00-2000.00590.8559136子31Isotope peaksTime(min0.926 0%iI Multiple Reaction Monitoring(MRM)4.0e4-I2.0如 I0.0 1 ,i 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5Tima minRR0$|V0F MS 5.535 lo 5 795 mi bcm p4p.Mt wrfl)P-1 I；二一二 i0 SI-3；x 1B7三 i 0Gl&6,/1001TICAMlcbratWae 4 而JS65fMGf 251PM，5ectf4y CarAon 用 He CorA9jafter/