2英文參考質譜[WS/T 455—2014衛生監測與評價術語]
概述質譜是用電子流轟擊氣體分子，將分子中的電子敲出，形成帶正電荷的分子離子，然後分裂成壹系列碎片離子，再用磁場分離出不同質荷比的正離子，記錄它們的相對強度，繪制質譜圖，從而進行元素分析、分子量測定、分子式測定和分子結構推斷的方法。質譜已成為中藥化學成分結構鑒定常用的重要方法之壹。
質譜是壹種從待測化合物中產生氣態離子，然後根據質荷比(m/z)分離檢測離子的分析方法。檢出限可以達到1015 ~ 1012？摩爾數量級。質譜可以提供分子質量和結構的信息，定量測定可以采用內標法或外標法。
4質譜的定義質譜是指根據樣品電離後形成的離子的質量數和相對豐度來分析樣品的方法[1]。
質譜儀的主要部件如圖所示。At 103 ~ 106由水泵維持？在Pa的真空狀態下，離子源產生的各種正離子(或負離子)被加速，被質量分析器分離，然後被檢測器檢測。計算機系統用於控制儀器、記錄、處理和存儲數據。當配備標準庫軟件時，計算機系統可以將測得的質譜圖與標準庫中的譜圖進行比較，以獲得可能化合物的組成和結構信息。
身材？質譜儀的主要部件
5.1進樣系統不得影響質譜儀的真空度。進樣模式的選擇取決於樣品的性質、純度和電離模式。
5.1.1直接進樣在常溫常壓下，氣態或液態化合物的中性分子通過可控泄漏系統進入離子源。吸附在固體上或溶解在液體中的揮發性化合物可以通過頂空分析提取富集，程序升溫解吸，然後通過毛細管引入質譜儀。
可將揮發性固體樣品置於取樣棒頂部的小坩堝中，在靠近離子源的高真空狀態下加熱氣化。利用解吸電離技術，可以在氣化的同時電離熱不穩定、難揮發的樣品。
許多分離技術已經與質譜聯用。待檢測的分離成分可以通過適當的接口引入質譜儀進行分析。
5.1.2氣相色譜-質譜(GCMS)分離出的流出物為氣態，待測化合物的分子大小也適合質譜分析。在使用毛細管氣相色譜柱和大容量質譜真空泵的情況下，色譜流出物可以直接引入質譜儀。
5.1.3液相色譜-質譜(LCMS)需要壹個特殊的接口，以從色譜流出液中分離待檢測的化合物，並形成適於質譜分析的氣體分子或離子。粒子束(PBI)、移動帶(MBD)和大氣壓電離(API)是液相色譜-質譜聯用的可用接口。為了減少汙染，避免化學噪聲和電離抑制，流動相中含有的緩沖鹽或添加劑通常應該是揮發性的，並且用量也是有限的。
(1)粒子束界面？液相色譜的流出液在去溶劑室中霧化去溶劑後，只有待測化合物的中性分子被引入質譜離子源。粒子束接口適用於分子量小於1000的弱極性化合物的分析，測得的質譜可用電子轟擊電離或化學電離產生。電子轟擊電離質譜包含豐富的結構信息。
(2)移動帶接口？將流速為0.5 ~ 65438±0.5ml/min的液相色譜流出液均勻滴在移動帶上。蒸發並除去溶劑後，將待檢測的化合物引入質譜離子源。移動帶界面不適用於極性或熱不穩定化合物的分析，測得的質譜可由電子轟擊電離或化學電離或快原子轟擊電離產生。
(3)大氣壓電離接口？電噴霧電離和大氣壓化學電離是液相色譜-質譜聯用中廣泛使用的大氣壓電離接口技術。由於它們的電離功能，這些接口也被稱為大氣壓離子源，將以電離模式引入。
5.1.4超臨界流體色譜-質譜(SFCMS)目前，超臨界流體色譜-質譜主要采用大氣壓化學電離或電噴霧電離接口，色譜流出液通過位於色譜柱和離子源之間的加熱限流器轉化為氣體，進入質譜儀進行分析。5.毛細管電泳-質譜法(CEMS)
幾乎所有模式的毛細管電泳都可以與質譜聯用。在選擇接口時，應註意毛細管電泳的低速特性，使用揮發性緩沖液。電噴霧電離是毛細管電泳和質譜最常用的接口技術。
5.2電離方式根據待測化合物的性質和所要獲取信息的類型，可以選擇不同的電離方式，使待測化合物產生氣態正離子或負離子，以便進壹步進行質譜分析。有些情況下，註射和電離是在同壹個過程中完成的，很難區分清楚。
5.2.1電子轟擊電離(EI)離子源中的氣態化合物分子，用能量(通常為70eV)大於其電離能的電子束轟擊。質譜分析常常含有待測化合物的分子離子和具有待測化合物結構特征的碎片離子。電子轟擊電離適用於熱穩定和揮發性化合物的電離，是氣相色譜-質譜聯用中最常用的電離方法。當使用粒子束或移動帶等接口時，電子轟擊電離也可用於液相色譜-質譜。
5.2.2化學電離(Cl)離子源中的反應氣體分子(如甲烷、異丁烷和氨)被高能電子轟擊電離，進壹步發生離子-分子反應，生成穩定的反應氣體離子，然後待測化合物被電離。化學電離可以產生待測化合物(M)的(M+H)+或(MH)特征離子或待測化合物與試劑氣體分子產生的加成離子。與電子轟擊電離質譜相比，化學電離質譜碎片離子較少，適用於電子轟擊電離無法獲得分子質量信息的化合物的分析。
5.2.3快原子轟擊(FAB)或快離子轟擊(LSIMS)電離高能中性原子(如氬)或高能銫離子，使置於金屬表面並分散在惰性粘性基質(如甘油)中的待測化合物電離，生成待測化合物與基質分子的(M+H)+或(MH)特征離子或加成離子。快原子轟擊或快離子轟擊電離非常適用於各種極性和熱不穩定化合物的分子質量測定和結構表征，廣泛應用於分子量高達10000的多肽、抗生素、核苷酸、脂類、有機金屬化合物和表面活性劑的分析。
液相色譜-質譜聯用儀使用快原子轟擊(FAB)或快離子轟擊電離時，需要在色譜流動相中加入1% ~ 10%的甘油，且流速必須保持很低(1 ~ 10μ l/min)。
5.2.4基質輔助激光解吸電離(MALDI)將溶解在適當基質中的試樣塗覆在金屬靶上，並用高強度紫外或紅外脈沖激光照射，以電離待測化合物。基質輔助激光解吸電離主要用於分子量在100000以上的生物大分子的分析，適合與飛行時間分析儀結合使用。
5.2.5電噴霧電離(ESI)電離在大氣壓下進行。待測溶液(如液相色譜流出液)通過末端有幾千伏高壓的毛細管進入離子源，氣體輔助霧化將產生的微小液滴中的溶劑去除，形成單電荷或多電荷的氣態離子。然後這些離子通過逐級減壓區從大氣壓轉移到質譜儀的高真空中。電噴霧電離可以在1 μ l/min ~ 1 ml/min的流速下進行，適用於研究分子量高達100000的極性化合物和生物大分子。它是液相色譜-質譜和毛細管電泳-質譜最成功的接口技術。
反相高效液相色譜常用的溶劑，如水、甲醇、乙腈等，非常有利於電噴霧電離，但純水或純有機溶劑作為流動相，不利於溶劑的去除或離子的形成；在高流速條件下，流動相含有少量的水或至少20% ~ 30%的有機溶劑，有助於獲得高的分析靈敏度。
5.2.6大氣壓化學電離(APCI)與化學電離的原理相同，但電離是在大氣壓下進行的。流動相在熱量和氮氣流的作用下霧化成氣態，通過幾千伏高壓的放電電極時離子化，產生的試劑氣體離子與待測化合物分子反應形成單電荷離子。正離子通常是(M+H)+，負離子是(MH)。大氣壓化學電離可以在高達2ml/min的流速下進行，是液相色譜-質譜聯用的重要接口之壹。
電噴霧離子源和大氣壓化學離子源常采用真空接口，便於相互更換。在選擇電噴霧電離或大氣壓化學電離時，分析人員不僅要考慮溶液的性質、組成和流速(如液相色譜流動相)，待測化合物的化學性質也很重要。電噴霧電離更適用於溶液中容易電離的極性化合物，以及化合物和生物大分子(如蛋白質、多肽等。)可以使用電噴霧離子源。常壓化學電離常用於分析分子量小於1500的小分子或弱極性化合物(如甾醇、類胡蘿蔔素)，主要產生(M+H)+或(MH)離子，碎片離子很少。
相對而言，電噴霧電離更適用於熱不穩定樣品，而大氣壓化學離子源易於與正相液相色譜聯用。許多中性化合物同時適用於電噴霧電離和大氣壓化學電離，並且都具有相當高的靈敏度。無論是電噴霧電離還是大氣壓化學電離，選擇正離子還是負離子電離方式主要取決於待測化合物的性質。
5.3質量分析器在高真空狀態下，質量分析器根據質荷比分離離子。質量範圍和分辨率是質量分析儀的兩個主要性能指標。質量範圍是指質譜儀可以測量的質荷比的範圍，分辨率是指質譜儀分辨質量差異很小的相鄰峰的能力。常用的質量分析器有扇形磁場分析器、四極分析器、離子阱分析器、飛行時間分析器和傅立葉變換分析器。
5.3.1扇形磁場分析儀離子源中產生的離子被加速電壓(V)加速，聚焦到扇形磁場中(磁場強度B)。在磁場的作用下，不同質荷比的離子按照各自的曲率半徑(r)發生偏轉和運動:
m/zB2r2/2V
通過改變磁場強度，不同質荷比的離子可以具有相同的曲率半徑(R)，然後通過狹縫出口到達檢測器。
扇形磁場分析儀可以檢測分子量高達15000的單電荷離子。當它與靜電場分析器組成雙焦點扇形磁場分析器時，分辨率可達105。
5.3.2四極分析器該分析器由平行排列的四個金屬桿電極組成。直流電壓(DC)和射頻電壓(RF)作用於電極，形成高頻振蕩電場(四極場)。在特定的DC電壓和射頻電壓條件下，只有具有壹定質荷比的離子才能穩定地穿過四極場到達檢測器。改變DC電壓和射頻電壓的大小，但保持其比值不變，可以實現質譜掃描。
四極分析器的可檢測分子量上限通常為4000，分辨率約為103。
5.3.3離子阱分析儀四極離子阱(QIT)由兩個端蓋電極和位於它們之間的環形電極組成。端蓋電極處於地電位，而環形電極被施加射頻電壓(RF)以形成三維四極場。在適當的射頻電壓下，四極場可以存儲所有質荷比大於壹定值的離子。采用“不穩定質量選擇”的模式，提高射頻電壓，可以使離子按照質量從高到低的順序從離子阱中射出。揮發性化合物的電離和質量分析可以在同壹個四極場中完成。通過設置時間序列，單個四極桿離子阱可以實現多級質譜(MSn)的功能。
線性離子阱(LIT)是壹種二維四極離子阱，在結構上相當於四極質量分析器，但其工作模式類似於三維離子阱。四極線性離子阱具有更好的離子存儲效率和存儲容量，提高了離子噴射效率，更快的掃描速度和更高的檢測靈敏度。
電噴霧電離或基質輔助激光解吸電離產生的生物大分子離子可以通過離子引導的方式進入離子阱分析儀進行分析。離子阱分析儀和四極桿分析儀的質量上限相近，分辨率為103 ~ 104。
5.3.4飛行時間分析儀(TOF)動能相同，質量不同，離子因飛行速度不同而分離。當飛行距離固定時，離子飛行所需時間與質荷比的平方根成正比，質量小的離子在短時間內到達探測器。為了確定飛行時間，將離子以不連續的組引入質量分析器，以確定初始飛行時間。離子群可以通過脈沖電離(如基質輔助激光解吸電離)產生，也可以通過門控制系統在給定時間將連續離子流引入飛行管。
現代飛行時間分析儀具有質量分析範圍寬(分子量上限約為15000)、離子傳輸效率高(尤其是快速譜圖獲取)、多種檢測能力、儀器設計和操作簡單、質量分辨率高(約為104)等特點，已成為生物大分子分析的主流技術。
5.3.5傅裏葉變換分析儀(FTMS)離子在壹定強度的磁場中回旋，其軌道隨振動的交變電場而變化。當交變電場的頻率與離子回旋頻率相同時，離子穩定加速，軌道半徑越來越大，動能不斷增加。當交變電場關閉時，軌道中的離子在電極上產生交變鏡像電流。計算機利用傅裏葉變換將鏡像電流信號轉換成光譜信號，獲得質譜。
待測化合物的電離和質量分析可在同壹分析儀中完成。傅裏葉變換分析儀適用於分子量高於10000的化合物，分辨率高達106，質荷比測定精確到千分之壹。
5.4串聯質譜法串聯質譜法(MSMS)是在時間或空間上結合兩個以上水平的質量分析。空間串聯是由兩個以上的質量分析器組成，如三級四極桿串聯質譜。由第壹級質量分析器(MS1)選出的先驅離子進入碰撞室活化分解，產生的碎片離子由第二級質量分析器(MS2)分析得到MSMS譜。時間序列質譜中，前體離子的選擇、碎裂和碎裂在同壹個質量分析器(如四極離子阱分析器)中完成。先驅離子的分裂可以通過亞穩態分裂、碰撞誘導分裂、表面誘導分裂和激光誘導分裂來實現。
串聯質譜不限於兩級質譜，多級質譜實驗也常表示為MSn。在實際應用中，串聯質譜可以通過產物掃描、前驅掃描、中性損失掃描和選擇性反應監測(SRM)的方式獲得數據，但值得註意的是，時間串聯質譜不能進行前驅離子掃描和中性損失掃描。
串聯質譜在未知化合物的結構分析、復雜混合物中待測化合物的鑒定、裂解途徑的闡明以及低濃度生物樣品的定量分析等方面具有很大的優勢。在醫學領域也有很多應用。例如，通過產物離子掃描可以獲得藥物、雜質或汙染物的前體離子的結構信息，有助於未知化合物的鑒定；產物離子掃描也可用於檢測肽和蛋白質片段的氨基酸序列。當質譜與氣相色譜或液相色譜聯用時，如果色譜未能完全分離化合物，串聯質譜可以選擇性地確定某壹組分的特征前體離子，從而獲得該組分的結構和數量信息，不受已有組分的幹擾。
在藥物代謝的研究中，串聯質譜可以用來尋找具有相同結構特征的代謝產物。由於代謝物可能含有與中性片段丟失相同的基團(如羧酸類容易丟失中性二氧化碳分子)，所以通過中性丟失掃描可以找到所有可能的代謝物。如果丟失的同壹個碎片是壹個離子，前體離子掃描方法可以幫助找到丟失碎片離子的所有前體離子。
選擇性反應離子檢測(SRM)可以消除生物基質對低濃度待測化合物定量分析的幹擾。例如，在藥代動力學研究中，待測藥物的離子信號可能被基質中其他化合物的離子信號掩蓋。通過用MS1和MS2選擇性地檢測特征前體離子和產物離子，可以實現對待測物質的專壹和靈敏的分析。
5.5信號檢測和數據采集來自質量分析器的離子束被檢測器轉換成電信號，被放大，被數據處理系統存儲並顯示為質譜圖。質譜通過測量待測化合物離子的質荷比和相對豐度，可以實現對樣品的定性和定量分析。
中性分子失去或俘獲壹個電子，即形成壹個與母體分子質量相同的分子離子。通過高分辨率質譜儀(分辨率>:104)或通過對照化合物的峰匹配測定，可以獲得待測化合物的分子組成和分子質量信息。分子離子斷裂不同的鍵產生各種碎片離子，斷裂方式(或碎片方式)與分子結構有關。通過測量碎片離子的質量和相對豐度，獲得裂解特征，可以推斷或確認待測化合物的分子結構。
質譜通過測量壹種或多種特定離子的豐度，並與已知參考物質的響應進行比較，可以實現高科技性質的定量分析。外標法和內標法是質譜中常用的定量方法，內標法的準確度更高。質譜中使用的內標化合物可以是待測化合物的結構類似物或穩定同位素標記物。前者的優點是成本較低，但使用穩定同位素(如2H，13C，15N)可以獲得更高的分析精度和準確度，尤其是在使用FAB或LCMS電離技術(如電噴霧電離)時。穩定同位素標記物是在樣品制備、分離和電離過程中始終保留同位素標記物的指示劑。