电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用.
电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用
桑志红综述杨松成审校
（国家生物医学分析中心北京100850）
摘要本文综述了电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用。由于电喷雾电离质谱可产生多电荷峰，因此大大扩大了检测的分子质量范围，同时灵敏度高，另外它可与HPLC 及高效毛细管电泳分离技术联用，扩大了质谱在蛋白质化学研究中的应用。
关键词电喷雾电离；质谱；蛋白质化学
在有机化合物结构的鉴定中，质谱、核磁、红外及紫外等分析手段，从不同的侧面提供了化合物的结构信息。质谱以质量分析为基础，灵敏度高，可提供化合物的分子量、分子式（高分辨质谱）以及一些有关的结构信息。经典的有机质谱要求待测物能气化，有一定纯度，热稳定性好等条件，因此，极性高，不易气化，热不稳定以及不纯的化合物难以用经典质谱测定。近年来随着有机质谱在质谱硬件、软件、电离技术的发展，以及与各种分离方法相联（如色质联用技术）的接口的不断完善，扩大了化合物的检测范围，在分子量测定方面，已从化学小分子扩展到生物大分子，可测定的分子量达到几十万道尔顿。
质谱有多种电离方法，包括场解吸、等离子体解吸、激光解吸、快速粒子轰击、热喷雾电离和大气压电离等。每一种电离方法都有一定的分子量检测范围，一般认为热喷雾的分子量检测最大范围约8ku，快原子轰击为25ku。但是随着分子质量的增加，所有分析方法的灵敏度均有所下降。
电喷雾电离质谱（ESI-MS）由于可以产生多电荷峰，与传统的质谱相比扩大了检测的分子质量范围，同时提高了灵敏度，使一种M/Z限制在一定范围的四极质谱，就可以分析分子质量超过200ku的蛋白质[1]。另外ESI-MS方法产生一系列的多电荷峰，可以得到准确的分子量，它还可与HPLC和高效毛细管电泳（CE）分离方法相连接,扩大了质谱在生物领域的应用。
电喷雾现象的出现可以追溯到两个世纪之前，但真正把电喷雾作为一种电离方法的创新性的研究是由Dole等在大约30前开始的，他们研究的目的是用电喷雾来产生气态大离子。1984年Yamashita等把大气压电喷雾电离技术与四极质谱结合起来，同年，Alexandror把它和磁质谱结合起来。1988年Fenn研究小组报道了用ESI-MS得到了带有45个正电荷分子量为40ku的蛋白质，随后ESI-MS在生物大分子的研究领域进入了一个全新的发展阶段。到
目前为止，该法已经能够分析质量范围大约在200ku的蛋白质。
1．电喷雾电离过程
附图电喷雾质谱的电离接口示意图
如附图所示，在毛细管管口加一高电压，作用于经喷雾头进入离子化室的溶液，再将3~6kV的电压加到毛细管和相对的电极之间，电压导致毛细管末端的液滴表面的电荷增强，高电压导致液体表面分裂和多电荷液滴的形成，与毛细管子相对的电极携带的正或负电荷以产生正或负电荷液滴。对于电喷雾的整体而言，带电液滴的形成是整个电喷雾过程的第一步，而接下来的离子化是进行电喷雾分析的关键。而带电液滴形成分子离子的机制还不清楚。Iribane和Thomson提出场辅助离子蒸发假设。在这种模型中，处于液滴表面的离子是由于带电液滴的溶剂在空气中蒸发，当场力在液滴表面达到临界点时由液相直接进入气相完成离子化的过程。而Rollgen等提出了不同的假设机理，他认为当液滴在大气压下蒸发时，随着溶剂的蒸发，由于液滴直径变小，液滴表面电荷密度增加，当液滴表面电荷达到雷利极限（Raleigh limit），液滴进一步裂变，再次达到雷利极限，再一次“爆炸”，如此循环，当溶剂从小液滴中完全蒸发后形成分子离子。Abbas和Latham的实验证实了从液滴生成分子离子的这一假设。
对于大分子化合物离子化过程的形成可用带电残渣模型理论加以解释，该理论认为大分子气相离子的形成是基于溶剂蒸发，由库仑爆裂辅助及较小液滴的相互排斥而导致液滴形成仅含有一个分子离子的气相离子，此过程所需能量很低，不会导致分子裂解。但是通过离子源内离子传输区的碰撞诱导解离（CID）电压设置可得到一些有效的碎片离子，但这只对一些不稳定结构有效，并且ESI-MS的CID质谱与电子轰击质谱（EI）及快原子轰击质谱（FAB）有一定的不同，可能是由于前者的开裂环境比EI及FAB源更为复杂，因此在对化合物结构
的获得上有一定的制约。随着现代技术的发展，电喷雾与串联质谱（MS-MS）相连，即能为化合物提供很多结构信息。
2．电喷雾电离质谱的分子质量的检测
由于ESI-MS的分子离子状态不是由于裂解（除非在高能量下发生碰撞诱导解离进入真空系统）而得到，因此对于生物大分子的分子量测定变得比较容易。ESI-MS得到的是一簇多电荷的质谱峰群，它的分子质量的测定可从以下假设中得出：（1）两相邻峰相差一个电荷；（2）电荷是由于分子离子质子化形成的。任何两个峰都可有效地测定分子质量。方程式（1），（2）描述了分子质量Mr和多电荷离子（P1，P2）以及它们各自所带电荷（Z1，Z2）之间的关系。
P1Z1=Mr+MaZ1=Mr+1.0079Z1(1)
P2Z2=Mr+1.0079Z2（2）
当P2>P1时解（1）、（2）方程，得
Z1=J（P2-1.0079）/（P2-P1）（3）
通过Z1可得到准确的分子质量。于是可将一簇多电荷峰的质谱图转化成化合物[M+H]+或[M+H]-的质谱图。
3．电喷雾电离质谱用于多肽与蛋白质分析
质谱用于分析生物活性分子的研究，灵敏度高，并能最有效地与色谱联用，适用于复杂体系中痕量物质的鉴定或结构测定。因此它已经成为解决生命科学中分析研究的重要手段。随着电喷雾电离技术的广泛应用，多肽与蛋白质分析近年来取得了相当大的成功[2~5]。
ESI-MS可分为正离了ESI-MS和负离子ESI-MS，一般而言，多肽与蛋白质的ESI-MS 分析总是以正离子方式进行，这是因为蛋白质中含有较多的碱性氨基酸（Arg,Lys和NH2端）具有足够大的离解常数以确保蛋白质在酸性溶液中最可能地多重质子化。而负离子ESI-MS 一般用于分析拥有酸性官能团（诸如羧基、磷酸基等）的分子如核苷酸。负离子ESI-MS以（M-nH）n-的电荷形式出现，通常比正离子ESI-MS的灵敏度低，灵敏度的下降是由于Na+代替了H+的原故，当核苷酸分子量增加时，磷酯钠加合物也同时增加。这个结果使峰加宽，灵敏度下降。
大多数蛋白质的ESI-MS的一个特点是平均电荷状态随分子量的增加而呈近似的线性关系。对蛋白质而言，被检测到的最大荷电状态与碱性氨基酸肽段数目加上-NH2端也成近似的线性关系。含有丰富二硫键的蛋白质比那些没有形成二硫键的分子量较小的分子得到的电荷少，可能的原因是在这些蛋白质中交叉连接的肽链不可能完全展开的原因。ESI-MS的主
要缺陷是不易处理复杂混和物，因为它们产生一系列复杂的多电荷离子不易分辨。以下是ESI-MS在蛋白质化学研究中的一些应用。
3.1分子质量的检测
蛋白质的分子质量是一个重要的参数，而目前常用于测定蛋白质分子量的方法，如凝胶电泳或超速离心法，只有5%的精度，使蛋白质分子质量的估计不可靠。ESI-MS中所形成的多电荷离子可以直接用来准确地和高灵敏度地确定多肽与蛋白质的分子量。因为ESI-MS 不仅可与四极质谱相连，它还能与磁质谱、离子阱、飞行时间质谱及付里叶变换回旋共振仪相连，在pmol数量极的水平或更少的样品检测中当分辩率1000时可达到0.005%的精度[6]，降低分辩力，对于肽在四极质谱上的检测限可到30fmol，Green等（7）用电喷雾电离-付里叶变换回旋共振质谱仪测定了质量相差很小的蛋白质。当样品量非常少时，在实验中样品的处理成为一个限制因素，这时电喷雾质谱可与液相色谱和毛细管电泳相连来发挥它的优越性。另外由于ESI-MS可以产生多电荷峰使检测的分子质量范围大大扩大，使M/Z限制在一定范围的四极质谱，就可以获得分子量超过200ku的蛋白质，但是，虽然它可检测分子质量超过100ku的分子，但是分析非常复杂，这是因为此时的蛋白质的多电荷峰非常复杂，难以分辨，这可能是ESI-MS不能很好地分析复杂糖蛋白的主要原因，因为糖部分的不均一性能产生大量的重叠峰。
3.2肽谱
肽谱是一个蛋白质通过酶解，得到的肽片段被分离和分析所得到的。这种方法很多年来一直用来检测蛋白质的一级序列。现在，肽谱与质谱结合称为质量肽谱。它的用途有：（1）确定蛋白质序列，尤其是重组DNA技术生产的蛋白质。这个过程是将胰酶酶解后的肽的分子质量与由从理论计算得到的分子质量相比较。在ESI-MS和MALDI-MS出现以前，序列测定是很复杂的过程，需要HPLC条件的优化，分离所有酶解碎片，通过氨基酸分析，肽序列分析几步来分析所有碎片。这需要很长时间，而现在随着ESI-MS和MALDI-MS及MS-MS 的出现，这些过程只需要相当短的时间。Loo等（8）和Owens等（9）用ESI电离技术进行了肽的序列分析；（2）确定和鉴别翻译后的修饰。大多数蛋白质在生物合成后都要进行翻译后修饰，在许多情况下翻译后修饰对蛋白质生物活性是至关重要的，目前质谱可能是最好的方法来检测翻译后修饰。Liu 等（10）通过毛细管电泳与电喷雾电离串联质谱相连检测了重组修饰后的蛋白质。（3）测定蛋白质降解产物，几乎所有的蛋白质降解产物与原蛋白分子质量上均有变化，质谱从原理上可以检测这种降解产物，但是对于Mr超过20ku的大蛋白质，质谱不能提供足够的分辨率来测定只有一个分子质量的变化。因此通常是由肽谱和质谱确定蛋白质的降解产物。将蛋白质酶解后的碎片用ESI-MS可找出与没降解蛋白质碎片的不同，来确证蛋白降解产物；（4）测定蛋白质的代谢产物，Wroblewski等[11]用ESI-MS研究了体外人生
长激素的代谢产物和去(64,65)-人胰岛素原的代谢产物；(5)配基结合键，Sall等[12]用肽谱和ESI-MS确定了配基位点。
用现代技术如ESI-MS和MALDI-MS都可在很短的时间内得到蛋白质酶解后的质量肽谱，ESI-MS的优点是在肽谱图中能够得到Mr低于400u的小分子肽段。因此它可以鉴定一些在其他质量肽谱图中不能区分的肽谱。它的另一个特点是能与HPLC系统直接相连来分析酶解后的碎片不需要任何纯化。ESI-MS所产生的多电荷离子特别适用于串联质谱分析，这是因为多电荷离子容易碎裂，使碰撞活化灵敏度提高并且可以选择感兴趣的离子进行碰撞，用来检测目标肽段，可得到完全的序列信息，因此在质量肽谱中应用ESI-MS可提供一种快速证实蛋白质一级结构的方法。
3.3分析肽的合成产物
ESI-MS是一种简单、快速的方法，可用来证实肽的合成产物和确定许多合成副产物[13]，用质量分析（1）确证粗肽混合物中的产品；（2）指导纯化过程；（3）证实最终产物的质量和纯度。四极质谱和离子阱仪器广泛应用为化学家提供了很宽的选择范围。
3.4研究非共价蛋白复合物
由于ESI-MS的温和的电离过程可以使以很弱的非极性共价键相互结合的完整的蛋白复合物直接被检测出来[14]。这些蛋白复合物包括蛋白质与肽的复合物，蛋白质与金属离子的复合物，蛋白质与核酸的复合物以及亚蛋白质结构之间的结合。用ESI-MS分析非共价蛋白复合物具有特殊的灵敏性及快速分析等特点。它在蛋白质/DNA复合物的研究中具有很高的发展前景，通常研究蛋白质/DNA所用的方法是电泳迁移率变动分析（EMSA），而ESI-MS 可以得到由EMSA所不容易获得的更详细的结果。色氨酸抑制子（15）及维它命D受体（16）用ESI-MS分析，得到了其它技术所不能获得的信息。免疫缺陨病毒蛋白质复合物也成功地用ESI-MS进行了测定（17），Ganem等还成功地应用ESI-MS检测了非共价受体-配基复合物.
3.5寡核苷酸的测定
在ESI-MS和MAILD-MS出现以前用快原子轰击质谱和等离子体解吸质谱（PDMS）只能检测到限制在10个碱基以内的寡核苷酸。寡核苷酸的电喷雾质谱是由Covey首次测定的。他在负离子模式下检测了oligomers达到14个碱基。Stults等[18]在电喷雾中应用铵离子代替钠离子，寡核苷酸用含有醋酸铵的乙腈水溶液溶解，被铵盐处理过后，离子检测可达到48个碱基。
3.6蛋白质折叠过程
蛋白质的折叠是包含多肽链的氨基酸序列的信息转换成一个特定的三维结构的过程。这
种信息是如何形成具有生物活性的结构知之甚少。现在ESI-MS作为一种新的技术来阐明蛋白质的折叠过程，通过分析电荷状态分布和应用H/D交换技术，ESI-MS被用来展示关于蛋白质的三维结构[19]。最早Chowdbury等提出折叠与非折叠蛋白质可产生不同的电荷分布，他们观察到天然蛋白质的电喷雾质谱含有较低的静电荷，而去折叠蛋白质的电喷雾质谱产生一个较宽毓的电荷峰且带较高的电荷。
4结语
当今社会生命科学蓬勃发展，特别是随着基因组计划的快速、大规模推进，以及蛋白质组概念的出现，使生命科学的研究开辟了一个崭新的研究领域，而以ESI-MS及TOF-MS 为代表的现代质谱技术的不断完善与发展，为生命科学研究提供了必要的技术手段。
最新发展的超灵敏度的纳升电喷雾串联质谱技术（nano-ESI-MS-MS）的出现，可在最小的样品消耗量下获得最大灵敏度，灵敏度可高达fmol，已被成功地用于二维凝胶电泳分离的蛋白质的鉴定。另外Mcromass最新开发的Zspray API接口可有效地防止接口的污染，并适合于液相色谱非挥发缓冲剂，适合于与各种HPLC的载液条件相连。随着ESI-MS技术的成功发展，以及能较好地与HPLC及CE分离手段相连机，扩展了质谱仪分析化合物的范围，特别是在生物化学领域获得了日益广泛的应用，ESI-MS已成为当今质谱界最为活跃的领域。
参考文献
1 Feng R,Konishi Y.Analysis of antibodies and other large glycoproteins in the mass range of 150,000-200,000Da by electrospray.Anal Chem，1992,64(18)：2090~2095
2 Ngugen D N, Becker GW, Riggin RM. Protein mass spectrometry:applications to analytical biotechnology. J.Chromatogr. A.,1995,705（1）：21~45.
3 陈绍农，潘远江，陈耀祖.多肽及蛋白质质谱分析.质谱学报,1995,16(3):15~21
4 Ashton DS,Beddell CR,Green BN,etal.Rapid validation of molecular structures of biological samples by electrospray-Mass spectrometry.FEBS Lett.1994,342(1):1~6
5 Arnott D,Shabanowitz T,Hunt DF.Mass spectrometry of proteins and prptides :Sensitive and accurate mass measurement and sequence analysis.Clin Chem,1993,39(9):2005~2010
6 Smith RD, Loo JA, Edmods CG, et al. New developmants in biochemical mass spectrometry:electrospray ionization.Anal Chem,1990,62(9):882~899.
7 Green MK, Vestling MM, Johnston MV, et al. Distinguishing small molecular mass differences of proteins by mass spectrometry. Anal Biochem.，1998,260(2):204-211.
8 Loo JA, Muenster H, Magnetic sector-ion trap mass spectrometry with electrospray ionization for high sensitivity peptide sequencing. Rapid Commun Mass Spectrom. 1999;13(1):54-60
9 Owens DR, Bothner B, Phung Q, et al. Aspects of oligonucleotide and peptide sequencing with MALDI and electrospray mass spectrometry. Bioorg.Med.Chem. 1998,6(9):1547-1554.
10 Liu T, Shao XX, Zeng R, et al. Analysis of recombinant and modified proteins by capillary zone electrophoresis coupled with electrospray ionization tandem mass spectrometry. J chromatogr A，1999,855(2):695-707
11 Wroblewski VJ,Kaiser RE,Becker GW.Proteolysis of human growth hormone by rat thyroid gland in vitro:application of electrospray mass spectrometry and N-terminal sequencing to elucidate a metabolic pathway. Pharm Res ,1993,10(8):1106~1114
12 Sall DJ,Kaiser RE .Characterization of the interaction between human alpha-thrombin and methyl 3-(2-methyl-1-oxopropoxy)[1]benzothieno[3,2-b]furan-2-carboxylate9L Y8063030using electrospray mass spectrometry and tandem mass spectrometry. J Med Chem,1993,36(16):2350~2355
13 Burdick DJ,Stults JT. Analysis of peptide synthesis products by electrospray ionization mass spectrometry. Methods Enzymol, 1997,289:499~519
14 Loo JA.Studying noncovalent protein complexes by electrospray ionization mass spectrometry. Mass Spectrometry Reviews,1997,16(1):1~23
15 Potier N, Donald LJ, Chernushevich I, et al. Study of a noncovalent trp repressor: DNA operator complex by electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry. Protein Sci.1998,7(6):1388-1395
16 Veenstra TD, Benson LM, Craig TA,et al. Metal mediated sterol receptor-DNA compler association and dissociation determined by electrospray ionization mass spectrometry. Nat Biotechnol.1998,16(3):262-266
17 Loo JA, Holler TP, Foltin SK, et al. Application of electrospray ionization mass spectrometry for studying human immunodeficiency virus protein complexes. Proteins. 1998,2:28-38
18 Murray KK. DNA spequencing by mass spectrometry.J.mass Spectrometry,1996, 31(11):1203~1215.
19 Winston RL,Fitzgarald MC.Mass spectrometry as a readout of protein structure and function. Mass Spectrometry Reviews,1997,16(4):165~179
(完整word版)APCI和ESI电离源的区别
APCI源和ESI源 APCI 和ESI 都是API源中两种离子化方法： ESI 为电喷雾，即样品先带电再喷雾，带电液滴在去溶剂化过程中形成样品离子，从而被检测。 APCI 为大气压力化学电离源，样品先形成雾，然后电晕放电针对其放电，在高压电弧中，样品被电离，然后去溶剂化形成离子，最后检测。 1）原理上：APCI利用电晕放电离子化，气相离子化。ESI利用离子蒸发，液相离子化。 2）适用范围：APCI 使用于中等极性，小分子化合物，且具有一定的挥发性。而ESI 使用于极性化合物和生物大分子。 3）多电荷：APCI不能生成一系列多电荷离子，所以不适合分析大分子。ESI 能生成一系列多电荷离子，特别适用于蛋白，多肽类等生物分子。 ESI主要用于极性、大分子有机物，APCI一般用于弱极性、小分子有机物。ESI易形成多电荷离子，因而可测大分子。APCI主要产生单电荷离子，限于四极杆的质量分析范围，一般测定分子量低于1000的有机物。ESI 除与四极杆、离子阱匹配外，也可配合TOF、FTICR用于生物大分子的研究。APCI应用范围较窄，常见如某些环境污染物检测、甘油三酯检测等，一定程度上互补了ESI的应用。 ESI 的软电离程度较APCI 的还小，但其应用范围较APCI 的大，只有少部分ESI 做不出，可以用APCI 辅助解决问题，但是APCI还是不能解决所有ESI 解决不了的问题。 电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。这样，一个分子量为10000Da的分子若带有10个电荷，则其质荷比只有1000Da，进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。根据这一特点，目前采用电喷雾电离，可以测量分子量在300000Da以上的蛋白质。 大气压化学电离源主要用来分析中等极性的化合物。有些分析物由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生足够强的离子，可以采用APCI方式增加离子产率，可以认为APCI是ESI的补充。APCI 主要产生的是单电荷离子，所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。用这种电离源得到的质谱很少有碎片离子，主要是准分子离子。 APCI与ESI源都能分析许多样品，而且灵敏度相似，很难说出哪一种更合适。同时至今没有一个确切的准则判断何时使用某一种电离方式更好。但是通常认为电喷雾有利于分析生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更适合于分析极性较小的化合物。 APCI源不能生成一系列多电荷离子，所以不适合分析生物大分子。而ESI源由于它能产生一系列的多电荷离子，特别适合于蛋白质，多肽类的生物分子。 ESI和APCI共同点: 1、使用高电压元件和雾化气喷雾法产生离子 2、通常产生(M+H)+或(M-H)-等准分子离子 3、产生极少的碎片，但可以控制产生结构碎片 ４、非常灵敏的电离技术。 不同点: 1、生成离子的方式不同，ESI：液相离子化；APCI：气相离子化 2、样品兼容性
浅析电喷雾质谱仪中的电喷雾系统
浅析电喷雾质谱仪中的电喷雾系统 王化斌 刘钟栋 郑隆钰 卢奎 (郑州工程学院,郑州 450052) 曹书霞 (郑州大学,郑州 450052) 刘艳 (清华大学,北京 100084) 摘 要:本文主要介绍了电喷雾质谱仪中的电喷雾部分的基本组成及基本原理。主要包括电喷雾的过程、喷雾源、气相离子的选择以及在电喷雾系统中发生的相关气相化学反应。最后介绍了电喷雾质谱的优缺点。 关键词:电喷雾,电喷雾质谱仪 The Basic Construction and Principles of the Electro_spray System in Electro_spray Mass Spectrometry Wang Huabin,Liu Zhongdong,Zheng Longyu,Lu Kui (Zhengzhou Institute of Technology,Zhengzhou 450052) Cao Shuxia (Zhengzhou University,Zhengzhou 450052) Liu Yan (Tsinghua University,Beijing 100084) Abstract:This article mainly introduced the basic construction and principles of the electro_spray sys tem of electro_spray mass spectrometry including the processes of electro_spraying,sampling gas phase ions and the accompanying chemical reactions and last the authors gave a roughly summary of the electro_spray mass spectrometry s advantages and disadvantages. Key words:Electro_spray,Electro_spray mass spectrometry 前言 电喷雾作为一种产生气相离子的方法是由Dole和他的合作者们于1968年提出的,在1973年,Dole等人提出将电喷雾与传统质谱仪联用,而 95
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高中化学方程式：电离方程式 来源:网络资源 | 作者:未知 | 本文已影响1237 人 1、酸的电离(H2SO4、HNO3、HCl、HBr、HI、H3PO4、HF、H2SO3、CH3COOH、H2CO3、H2S、HNO 2、C6H5OH、HCN、HClO) H2SO4==2H++SO42- 或：H2SO4+2H2O==2H3O++SO42- HNO3==H++NO3- 或：HNO3+H2O==H3O++NO3- (以下雷同) HCl==H++Cl HBr==H++Br HI==H++I H3PO4 H++H2PO H2PO H++HPO HPO H++PO HF H++F H2SO3 H++HSO HSO H++SO CH3COOH H++CH3COO H2CO3 H++ H++ H2S H++ H++ HNO2 H++NO C6H5OH H++C6H5O- (苯酚不是酸，显酸性) HCN H++CN HClO H++ClO H2O H++OH 2H2O H3O++OH 2、碱的电离(NaOH、KOH、Ba(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH) 3、NH3?H2O) NaOH==Na++OH KOH==K++OH Ba(OH)2==Ba2++2OH Mg(OH)2 Mg2++2OH Al(OH)3 Al3++3OH 酸式电离：Al(OH)3 H++ +H2O NH3?H2O +2OH Ca(OH)2==Ca2++2OH (澄清石灰水) Ca(OH)2 Ca2++2OH (石灰悬浊液) 3、盐的电离(NaCl、Na2SO 4、NaHSO4、Na2SO3、NaHSO3、MgSO4、CaSO4、Al2(SO4)3、CuSO4、AlCl3、AgNO3、CH3COONa、NH4NO3、FeCl3、Na2CO3、NaHCO3、Na2S、NaHS、NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4、KI、NaBr、NaClO、AgCl、CaCO3) NaCl==Na++Cl Na2SO4==2Na++ NaHSO4==H++Na++ Na2SO3==2Na++ NaHSO3==Na++HSO3- (错误书写：NaHSO3==Na++H++SO42-) MgSO4==Mg2++ Al2(SO4)3==2Al3++3 CuSO4==Cu2++ AlCl3==Al3++3Cl AgNO3==Ag++NO3
液相质谱-电喷雾离子源(ESI)的五大常见问题
液质联用技术是目前最常用的一种分析检测仪器，今天小编通过问答形式，详细介绍一下液质联用中的ESI离子源技术，透过原理，解答您在分析过程中的常见的疑惑。 一、ESI电喷雾离子源的基本原理是什么？ 图1. 三重串联四极杆质谱构造图 我们通过分解的方式来窥探一下ESI产生离子化的基本过程 液相色谱作为进样系统和分离系统： 待分析物通过液相色谱系统在色谱柱上得到分离，被流动相带入电喷雾针。
图2. ESI电喷雾离子源构造图 ●电喷雾针： 电喷雾针为套管式结构，中空管道，如上图，中间为流动相通道，两侧翼为雾化气通道，电喷雾针中的喷雾气，形成喷雾压力，流动相液体随喷雾气，被压入大气压气化腔室（见图1）形成喷雾。 ●电场梯度： 在喷雾针、和离子锥孔处的反电极之间形成电场梯度，液滴在此处形成正离子或负离子，正负离子形成与化合物的性质相关。 ●脱溶剂气： 被加热的逆向的反吹气，与液滴发生热量交换，使得带电液滴脱溶剂化，库伦爆炸在此过程中反复进行，最终形成裸露的气相离子，通过离子传输组件，进入四极杆质量过滤器中。 ●加热鞘气（辅助脱溶剂化）：
加热的鞘气，在喷针的两端，和喷针平行处，其作用，一个是热量交换，使得带电液滴气化，另外一个目的是实现离子聚焦，防止离子的逃逸。 二、质谱中的各种“气”和各种“电压”，您了解吗？ 反吹气（又名气帘气或者脱溶剂气）： 反吹气，和气帘气，脱溶剂气其实是不同的名称，从锥孔（或者毛细管）出来的加热气，运动轨迹和离子运行轨迹相反，所以有的叫它”反吹气”，又因为这种加热的气体，对于进入离子
通道前的带电液滴，与之进行热量交换，起到了脱溶剂化的效果，又被称为“脱溶剂气”，在与离子传输相反的道路上，它形成了一道像窗帘一样，阻隔了中性分子进入离子通道的路线，降低了本底干扰，所以也被称为”气帘气”。 ?喷雾气： 我们可以看到，雾化气在喷雾针平行的方向上，其主要作用在于形成喷雾压力，使得经过喷针的液流，形成细小的雾滴（此过程带电和雾化同时进行）。 ?碰撞气： （基于3Q质谱来说明），则是在质谱的碰撞池中，将来自于第一个四级杆筛选过滤后传输来的离子，与之发生碰撞，离子被撞碎后，送到第三个四极杆，由于为了防止产生碎片的复杂性，碰撞气只传递动量，不参与反应，所以一般采用高纯的惰性气体。 ?电喷雾电压： 这个施加在喷雾针上的电压，主要是用来将经过色谱柱后的流动相，到达喷雾针处形成的液滴，使之带上电荷，改变电压的正负性，其可使得液滴带上正电荷或者负电荷，这个喷雾电压，实际上使得在喷雾针到反电极之间形成电场梯度，带电机理可以看作一种电泳机制。
电化学研究方法总结及案例
电化学研究方法总结及案例\
目录1. 交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述 1.2电化学极化下的交流阻抗 1.3 浓差极化下的交流阻抗 1.4复杂体系的交流阻抗 2. 电化学暂态测试方法 2.1 电化学暂态测试方法概述 2.2 电化学极化下的恒电流暂态方法 2.3 浓差极化下的恒电流暂态方法 2.4 电化学极化下的恒电位暂态方法 2.5 浓差极化下的恒电位暂态方法 2.6动电位扫描法 3.原位（in situ）电化学研究方法 4.案例 参考文献
1.交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述 交流阻抗法是指小幅度对称正弦波交流阻抗法。就是控制电极交流电位（或控制电极的交流电流）按小幅度（一般小于10毫伏）正弦波规律变化，然后测量电极的交流阻抗，进而计算电极的电化学参数。由于使用小幅度对称交流电对电极极化，当频率足够高时，以致每半周期所持续的时间很短，不致引起严重的浓差极化及表面状态变化。而且在电极上交替地出现阳极过程的阴极过程，即使测量讯号长时间作用于电解池，也不会导致极化现阶段象的积累性发展。因此这种方法具有暂态法的某些特点，常称为“暂稳态法”。“暂态”是指每半周期内有暂态过程的特点，“稳态”是指电极过程老是进行稳定的周期性的变化。 交流阻抗法适于研究快速电极过程，双电层结构及吸附等，在金属腐蚀和电结晶等电化学研究中也得到广泛应用。研究电化学体系的阻抗图谱,获得电极反应体系的控制步骤和动力学参数、反应机理以及各因素的影响规律，方法有两种： 1)等效电路方法 理论：建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的等效电路，理论推导出其阻抗图谱。 测试方法：由阻抗图谱对照理论画出对应的等效电路。 优缺点：此法直观,但一个等效电路可能对应不止1个等效电路。 2）数据模型方法 理论：建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的理论数据模型，理论计算出其阻抗图谱。 测试方法：由阻抗图谱对照理论获得数据模型。 优缺点：此法准确，但实际电化学体系复杂模型难以建立，正在发展中。 阻抗、导纳与复数平面图 1）阻抗:Z= E / I 而如正弦交流电压E = Emsinωt 等，E 、I 、 Z 均为角频率ω (=2πf )或频率 f 的函数。 2) 导纳:Y Y=1/Z 3) 阻抗的矢量表示与复数平面图 Z 可以表示为实—虚平面的矢量: Z = A + jB Z 可由模数 Z 和相角φ来定义: φ φ sin cos Z B Z A == 2 2B A Z += A B tg = φ 阻抗谱：阻抗随交流信号角频率或频率的变化关系
质谱 离子源
液质联用和气质联用 气质联用仪(GC-MS)： 适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图，可与标准谱库对比。 GC-MS一般采用EI和CI离子源。 EI：电子电离源，最常用的气相离子源，有标准谱库 CI：化学电离源，可获得准分子离子。PCI，NCI 液质联用(LC-MS)： 不挥发性化合物分析测定，极性化合物的分析测定，热不稳定化合物的分析测定，大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析测定； 液质的离子源种类比较多，这里只列主要的几个。 大气压电离（API）（包括大气压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压光电离APPI） ESI 为电喷雾，即样品先带电再喷雾，带电液滴在去溶剂化过程中形成样品离子，从而被检测，对于极性大的样品效果好一些； APCI 为大气压力化学电离源，样品先形成雾，然后电晕放电针对其放电，在高压电弧中，样品被电离，然后去溶剂化形成离子，最后检测，对极性小的样品效果较好。 APPI：大气压光电离源，适用于弱极性的化合物，如多环芳烃等 ESI 的软电离程度较APCI 的还小，但其应用范围较APCI 的大，只有少部分ESI 做不出，可以用APCI 辅助解决问题，但是APCI还是不能解决所有ESI 解决不了的问题，一般用ESI 和 APPI 搭配使用比 ESI 和APCI 的应用范围更广一些。 电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。这样，一个分子量为10000Da的分子若带有10个电荷，则其质荷比只有1000Da，进入了一般质谱仪可以分析的范围之内。根据这一特点，目前采用电喷雾电离，可以测量分子量在300000Da 以上的蛋白质。电喷雾电离源是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性强的大分子有机化合物，如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源的最大特点是容易形成多电荷离子。这样，一个分子量为10000Da的分子
炔类药物及其代谢物的高效衍生-电喷雾质谱分析
分类号 学校代码１０５４２密级 学号２０１００２１２１３６６ 炔类药物及其代谢物的高效衍生 一电喷雾质谱分析 Ｈｉｇｈｌｙ—ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｆｏｒＥＳＩ－ＭＳｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆａｌｋｙｎｙｌｄｒｕｇｓａｎｄｔｈｅｉｒ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ ?…‘ 研究生姓名指导教师姓名、职称学科专业研究方向 朱卫桃 郭宾副教授 药物分析 色谱与药物分析 湖南师范大学学位评定委员会办公室 二零一三年五月
摘要 本文研究的炔类药物是指化学结构中含有炔基基团的化合物，包括人工合成和天然来源药物，如长效雌激素、孕激素、单胺氧化酶抑制剂、烯二炔类抗生素、逆转录酶抑制剂等，在人工避孕、降血糖、抗癌等方面应用较广。多数炔类药物在服用后的体内代谢过程复杂，其检测难点是含量低、结构多样、基质干扰大，同时又因离子化问题（如炔类激素）Ｉ琨ＮＴ高灵敏度和选择性质谱的运用。为实现复杂生物基质中炔类药物的有效分析，本论文从分子结构修饰入手，探索新型的样品衍生化策略，进而建立一种高效、专一、灵敏的高效液相色谱．质谱生物体液检测方法，因此在拓展常规质谱检测技术的运用范围上具有重要的方法学意义。 基于炔类药物结构有着相同的炔基基团，本课题利用点击化学反应原理将叠氮化合物与待测物分子环化加成，生成质荷比增大的衍生物离子，不仅提高了分析物在电喷雾质谱中的离子化效率，而且有效降低基质中的杂质干扰；同时该方法具有产率高、副产物少、产物易于分离、反应条件简单等优点，便于对炔类药物的进行定量分析。这种基于学科交叉优势的新型检测筛选方法很适合“一锅法’’对生物基质中的多种端基炔类激素的同时定量检测和代谢物的定性鉴别。该方法被成功运用于相关激素类药物及其复杂代谢产物的检测和筛查。 本论文的主要工作如下： １．基于叠氮．炔点击反应的化学原理，首先优化筛选出一种高效
生物质谱技术
生命科学被誉为２１世纪的最前沿科学之一，随着人类第一张基因序列草图的完成和发展，生命科学的研究也将进入一个崭新的后基因组学，即蛋白质组学时代。正如基因草图的提前绘制得益于大规模全自动毛细管测序技术一样，后基因组研究也将会借助于现代生物质谱技术等得到迅猛发展。本文拟简述生物质谱技术及其在生命科学领域研究中的应用。 １．质谱技术 质谱（ＭａｓｓＳＰｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）是带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小顺序排列的图谱。质谱仪是一类能使物质粒子高化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离，并检测强度后进行物质分析的仪器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。 质谱分析的基本原理 用于分析的样品分子（或原子）在离子源中离化成具有不同质量的单电行分子离子和碎片离子，这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能并形成一束离子，进入由电场和磁场组成的分析器，离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，其焦面接近于平面，在此处用检测系统进行检测即可得到不同质荷比的谱线，即质谱。通过质谱分析，我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。 质谱技术的发展 质谱的开发历史要追溯到２０世纪初Ｊ．Ｊ．Ｔｈｏｍｓｏｎ创制的抛物线质谱装置，１９１９年Ａｓｔｏｎ制成了第一台速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程碑。
电喷雾质谱
电喷雾电离质谱（电喷雾部分）的简介 ESI-MS的大概结构 电喷雾质谱主要有两部分组成, 电喷雾部分和质谱仪部分。电喷雾部分可以提供一种相对简单的方式, 使非挥发性溶液相的离子转入到气相; 而质谱仪部分则可以提供一种灵敏的、直接的检验。 ESI的基本原理 ESI 是一种离子化技术, 它将溶液中的离子转变为气相离子而进行MS分析。电喷雾过程可简单描述为: ：样品溶液在电场及辅助气流的作用下喷成雾状带电液滴，挥发性溶液在高温下逐渐蒸发，液滴表面的电荷体密度随半径减少而增加，当达到雷利极限时，液滴发生库伦爆破现象，产生更小的带电微滴。上述过程不断反复，最终实现样品的离子化。由于这一过程即没有直接的外界能量作用于分子，因此对分子结构破坏较少，是一种典型的“软电离”方式。
ESI过程 ESI过程中大致可以分为液滴的形成、去溶剂化、气相离子的形成3 个阶段。 液滴的形成和雾化 样品溶液通过雾化器进入喷雾室, 这时雾化气体通过围绕喷雾针的同轴套管进入喷雾室, 由于雾化气体强的剪切力及喷雾室上筛网电极与端板上的强电压( 2~6 kV) ,将样品溶液拉出, 并将其碎裂成小液滴。随着小液滴的分散, 由于静电引力的作用, 一种极性的离子倾向于移到液滴表面, 结果样品被载运并分散成带电荷的更微小液滴。液滴的形成及电喷雾过程如图2 所示。 去溶剂化和离子的形成进入喷雾室内的液滴, 由于加热的干燥气-氮气的逆流使溶剂不断蒸发, 液滴的直径随之变小,并形成一个“突出”使表面电荷密度增加。当达到Rayleigh( 雷利) 极限时, 电荷间的库仑排斥力足以抵消液滴表面张力时, 液滴发生爆裂, 即库仑爆炸, 产生了更细小的带电液滴, 离子的形成如图 3所示。
表面解吸常压化学电离源的研制及应用_陈焕文
仪器装置与实验技术 表面解吸常压化学电离源的研制及应用 陈焕文 *1,2 赖劲虎1 周瑜芬1 郇延富2 李建强 1 张燮1 王志畅1 罗明标 1 1 (东华理工学院,抚州344000) 2 (吉林大学化学学院,长春130021) 摘 要 根据表面解吸常压化学电离源(SDA PC I)对表面痕量待测物进行常压解吸化学电离的原理,自行研制了SDAPCI 电离源及其与线性离子阱(LTQ )质谱仪的接口,成功地在LTQ 上实现了表面解吸常压化学电离。此方法无需样品预处理,直接利用电晕放电产生的H 3O +在常压下对待测样品进行表面解吸化学电离,避免了甲醇等有毒试剂的使用。在优化的仪器参数条件下,分别用正/负离子模式成功地检测了片剂药品中的氯雷他定、乙酰氨基酚等活性成分和其它不同表面上TNT 、氨基酸和多肽等物质,对这些常见物质的检出限不高于10pg /c m 2。采用氩气作为电离试剂,观测到乙酰氨基酚、多肽等物质形成的自由基阳离子,提出了在氩气氛围中获得自由基阳离子的可能机理。实验表明SDA PC I 具有灵敏度较高,选择性好,适用范围宽等特点,适合用于药品、食品等非破坏、无污染检测以及对复杂基体物质进行快速现场分析。关键词 表面解吸常压化学电离质谱,表面分析,化学电离,自由基阳离子 2007-01-15收稿;2007-04-02接受本文系国家自然科学基金(N o .20505003)和科技部仪器升级改造项目(No .2006S J 156100)资助*E-m ai:l c hw 8868@g m ai.l co m 1 引 言 离子源是质谱仪的关键部件之一。为拓宽质谱仪的应用领域,提高分析测试的效率,开发出许多新型的离子源,例如用于生物大分子分析的电喷雾电离(ESI) [1] 、稍后出现的解吸离子化(D I) [2] 则形成了 包括等激光解吸离子化(LD I)[3] 、基体辅助激光解吸离子化(MALD I)[4] ,二级离子质谱(SI M S)[5] 和快 原子轰击(FAB)[6] 等多种电离方式的离子源系列,为特定形式的固体样品的质谱分析提供了有效途径。在20世纪70年代出现了大气压化学电离(APC I) [7,8] ,使液相中弱极性化合物的质谱分析成为可 能,而且进一步提高了质谱分析的灵敏度。但是,无论是ESI/APC I 还是经典解吸电离,都需要对待分析样品进行特定的转化后才能够进行质谱分析,尤其是对复杂基体样品的预处理,其过程更加繁琐,难以满足现代分析的实际需要。 2004年,Takats 等[9] 发明了电喷雾解吸电离(DESI)技术,能够将表面吸附的低蒸汽压物质直接进 行解吸电离,从而可以在无须样品预处理的情况下对复杂基体样品进行快速质谱分析[10~16] 。但是,DESI 也具有如灵敏度不高,需要使用笨重的高压钢瓶,不能直接分析粉末样品,且须将甲醇等有毒试剂喷射到样品表面,造成受检产品污染等缺点,因此,难以在药品、食品等相关领域得到实际应用。 本研究成功地结合DESI 与APC I 技术的优点,研制了表面解吸常压化学电离源(SDAPC I)。在无须样品预处理的前提下,可以对各种不同表面吸附的痕量非挥发性物质进行常压解吸化学电离,大幅度提高了灵敏度。同时,由于可利用空气中水分作为电离试剂,不使用有毒试剂和笨重的钢瓶等,能够直接对粉末样品进行分析,有利于在小型质谱仪上进行复杂物质的现场快速质谱分析。 2 原 理 2.1 常压化学电离 表面解吸常压化学电离源(SDAPC I)充分结合了APC I 和DESI 的优点。在APC I 中,待测物质必须 第35卷2007年8月 分析化学(FENX IHUAXU E) 仪器装置与实验技术 Ch i nese Journa l o f Ana l y ti ca l Chem istry 第8期1233~1240
离子源
目前，气相质谱和液相质谱的联用已经越来越普及。作为质谱仪中的一个重要组成部分—离子源有哪些种类以及各自不同的用途呢？ 首先对于气相质谱（GS/MS）来说，主要有电子轰击电离源（EI）、化学电离源（CI）和场致电离源（FI）及场解吸电离源（FD）。EI是利用一定能量的电子与气相中的样品分子相互作用（轰击），使分子失去电子，电离成离子。当分子离子具有的剩余能量大于其某些化学键的键能时，分子离子便发生碎裂，生成碎片离子。其优点在于它是非选择性电离，只要样品能气化都能够离子化，且离子化效率高、灵敏度高；能够提供丰富飞结构信息，是化合物的指纹谱；有庞大的标准谱库供检索。其缺点在于不适用于难挥发、热不稳定的样品，而且只能检测正离子，不检测负离子。CI是指引入一定的反应气进入离子化室，反应气在具有一定能量的电子流的作用下电离或裂解，生成的离子和反应气分子进一步反应或和样品分子发生离子分子反应，通过质子交换使样品分子电离。其优点在于可以通过控制反应，根据离子亲和力和电负性选择不用的反应试剂，用于不同化合物的选择性检测。其缺点在于也不适用于难挥发和热不稳定样品，谱图重复性不如EI图谱，而且反应试剂容易形成较高的本底，影响检测限。FI和FD是一种软电离方式，由一个电极和一组聚焦透镜组成，形成高达几千伏的强电场，使气态分子的电子被拉出而电离。其优点在于几乎没有碎片离子，没有本底，图谱很干净。缺点在于仅适用于扇形磁场质谱和飞行时间质谱仪，我们常见的四级杆质谱和离子肼质谱都不能配置FI和FD源，而且高压容易产生放电效应，操作也更难一些。EI源是我们最常见的气质离子源。
对于液相质谱（LC/MS）来说，主要有大气压离子源（API）、快原子轰击源（FAB）和基质辅助激光解析电离源（MALDI）三种电离方式。API主要给出分子量信息，一定条件下可以提供有限的信息结构，它又包括电喷雾电离（ESI）和大气压化学电离（APCI）。ESI是指样品溶液从毛细管流出时，在电场及辅助气流的作用下喷成雾状的带电液滴，液滴中溶剂被蒸发，使液滴直径变小，发生“库伦爆炸”，把液滴炸碎，此过程不断重复，形成样品离子。其优点在于能够给出分子量信息，适合于离子型和极性分析物，灵敏度高，高分子量测定，适合毛细管高效液相色谱，缺点在于对液相的流速有一定的限制，在高盐浓度下对离子有抑制。APCI是指样品被迫通过一根窄的管路喷雾针，使其得到较高的线速度，并且给喷雾针高温加热及雾化气，使液流在脱离管路的时候快速蒸发成液体，然后再大气压条件下利用尖端高压放电而使分析物发生气相化学电离。其优点在于使用方便，耐用性好，灵敏度高，可以匹配高流速，适合于非极性至弱极性样品，小分子样品以及抗菌素和碱性药物等。其缺点在于有可能发生热裂解，有低质量端的化学噪声大，有限的结构信息。因此ESI和APCI是互补的。FAB离子化能力强，适用于强极性、挥发性低、热稳定性差和相对分子质量大的样品，对非极性样品灵敏度下降、低质量区以下产生较多干扰峰。MALDI的准分子离子峰很强，几乎没有碎片离子，可以直接分析蛋白质酶解后多肽混合物，对样品中杂质的耐受量较大，适用于多肽、蛋白质、糖蛋白、DNA片段、多糖及其他生物技术产品的分析。API源是我们最常用的液质离子源。 ELEMENT GD双聚焦辉光放电质谱仪
现代电化学研究方法
第二篇 Techniques Used for The Study of Structure and Dynamics of Elecrode/Solution Interface In Situ methods: 1. Transmission Through Optically Transparent Electrodes; 2. Ultraviolet-Visible Reflectance Spectroscopy; Ellipsometry as a spectroscopic tool; 3. Infrared Vibrational Reflectance Spectroscopy; 4. Raman Vibrational Spectroscopy; 5. Photoelectrochemistry or Photocurrent Spectroscopy; Acoustoelectrochemical methods (Photoacoustic Spectroscopy; 6. Ultrasonic Vibration Potentials); 7. Electron Spin Resonance (ESR); 8. M?ssbauer Spectroscopy; 9. Scanning Probe Microscope (SPM) e.g. Scanning Tunneling Spectroscope (STM), Atomic Force Microscope (AFM); 10. EXAFS, X-ray diffraction (X-ray Spectroscopy); 11. Nonlinear Optical Techniques (SHG, SFG, SEHRS); 12. Neutron Diffraction 13. EQCM;
电离辐射源
电离辐射源 每个在地球上生存的人都会受到电离辐射源的照射，这种照射来自于空间，也来自土壤、空气，另外人们最常接触到的比如X光机、CT及核医学应用的131I 18F 等都是我们常见的电离辐射源，那么这些电离辐射源分类及相关剂量贡献是怎样的呢？具体来说，本部分内容包括： ?天然辐射源 ?人工辐射源 请你仔细观看教学录像，然后完成随后的案例分析，最后进行自我检测，以巩固所学。 案例分析回馈（电离辐射源） 碘-131是一种人工放射性同位素，正常情况下自然界是不会存在的，其符号 I-131，半衰期8天，它的原子核内有78个中子，而碘的稳定性核素原子核有74个中子，碘131是β衰变核素，发射β射线（99%）和γ射线（1%）。碘131 属高毒性核素，敏感器官是甲状腺。人体若在短期内受到大剂量辐射，近期可引起甲状腺炎、甲状腺功能减退，远期可发生甲状腺结节和癌变。 对放射性核素碘-131来说，它既放出高传能线密度粒子，又放出低传能线密度的射线，所以既要防止内照射又要防止外照射。如在医学上操作碘-131时，工作人员在利用时间、距离、屏蔽防护的同时，还要利用通风柜等设施进行操作，做到内外防护兼顾，并需具备处理废水、废物的设施，如废水衰变池和废物储存箱等。 自我检测 1.正常本底地区，天然辐射源对成年人造成的平均年有效剂量约为________。 A. 20 mSv／年； B. 2.4 mSv／年； C. 5 mSv／年 2. 3.在人工辐射源中，对人类照射剂量贡献最大的是________。 A. 核电； B. 医疗照射； C. 氡子体 4. 5.天然辐射源对成年人造成的平均年有效剂量当量
A. 其中2／3来自内照射 B. 其中2／3来自外照射 C. 其中2／3来自宇宙照射 6. 网上活动二 比起日本福岛核电站相对一过性的核污染，我们更需注意生活中的辐射，试思考我们身边每天都在接受的哪些辐射反而更应该引起注意？ 2011年3月，日本本州岛东部海域地震引发福岛核电站发生放射性物质泄漏，裂变产物碘-131是其中一种泄漏的放射物。放射性碘是由铀或钚和中子反应生成重要的核裂变产物之一，由于裂变碘在早期混合裂变产物中的份额较大，其中主要的是碘-131，因此放射性碘可以作为核爆炸或核反应堆泄漏事故的信号核素。 国家核事故应急协调委员会2011年3月26日发布消息称，在中国黑龙江省东北部空气中发现了极微量的人工放射性核素碘-131。对此，有关专家初步判断，这些极微量的放射性污染物是从近日本福岛核电站的地区由一个小环流带入中国的。这些核污染物更在国内引发一连串的抢盐事件，令国人闻之色变。 这种骇人听闻的碘-131，除了是核污染产物外，还有实际医用价值。在核医学中，碘-131可以通过碘化钠溶液被甲状腺的摄取量来检查甲状腺的功能。除此之外，碘131还可用来标记许多化合物，供体内或体外诊断疾病之用。如碘-131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。 思考问题 1.对于I-131这个核素对人体有何害处？ 2. 3.放射医护人员对I-131的防护工作又应有何装备呢？ 案例分析回馈（电离辐射源） 碘-131是一种人工放射性同位素，正常情况下自然界是不会存在的，其符号 I-131，半衰期8天，它的原子核内有78个中子，而碘的稳定性核素原子核有74个中子，碘131是β衰变核素，发射β射线（99%）和γ射线（1%）。碘131 属高毒性核素，敏感器官是甲状腺。人体若在短期内受到大剂量辐射，近期可引起甲状腺炎、甲状腺功能减退，远期可发生甲状腺结节和癌变。
离子源与质谱仪作用机理
离子源与质谱仪作用机理 质谱离子源及质量分析器的种类及作 用机理 课程名称掺伪掺杂食品鉴别与检验技术 学院专业姓名学号指导老师 二〇一四年七月 质谱离子源及质量分析器的种类及作用机理 质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，可用来分析同位素成分、有机物构造及元素成分等。其基本原理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正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，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。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。与色谱分析技术同为现代掺伪掺杂技术的支撑，色谱是一种分离的手段，而质谱是一种鉴定手段，检验过程中通常采用质谱联用技术。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。 质谱分析作为一种新型的现代仪器分析手段，因其高灵敏性、高准确性、高选择性、分析检测范围宽以及其定性、定量方面的强大功能等特点，在食品添加剂、激素、抗生素，农兽药残留等食品分析检测领域得到了广泛的应用。下面主要介绍几种主要：质谱离子源及质量分析器的种类及作
用机理。 1 离子源类型——“接口”技术 离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。它是各种类型的质谱仪不可缺少的部件。离子源的性能决定了离子化效率，很大程度上决定了质谱仪的灵敏度。常见的离子化方式有两种：一种是样品在离子源中以气体的形式被离子化，另一种为从固体表面或溶液中溅射出带电离子。在很多情况下进样和离子化同时进行。常用的离子源有以下几种。 1.1快原子轰击源(Fast Atomic bombardment，FAB) FAB是一种常用的离子源，由Barber研究小组于1981年研发成功并使用，适合于分析离子化能力强，极性强，分子量大、难气化、热稳定性差的样品，例如肽类、低聚糖、天然抗生素、有机金属络合物等，但对非极性样品灵敏度下降、低质量区以下产生较多干扰峰。FAB得到的质谱不仅有较强的准分子离子峰，而且有较丰富的结构信息。但是，它的分子量信息不是分子离子峰M，而往往是(M+H)+或(M+Na)+等准分子离子峰。FAB 主要用于磁式双聚焦质谱仪。 1.2电喷雾电离源(Electrospray ionization，ESI) 样品溶液经色谱柱分离，流经色谱管，到达喷雾针，针上加有3~5kV 的电压，在强电场和雾化气的作用下，溶液迅速雾化产生高电荷液滴，并形成扇状喷雾。在加热辅助气及高温条件下，溶剂迅速蒸发，带电液滴的表面积不断缩小，表面电荷密度逐渐增大。当密度达到“Rayleigh极限”时，带电雾滴中的样品就会由于雾滴发生“库伦爆裂”而分离出来，形成样品离子。带电的碎片离子就在电场的作用下进入质谱的质量分析器进行
电喷雾电离质谱的简介与改进
电喷雾电离质谱
电喷雾电离质谱（电喷雾部分）的简介与改进 摘要：本文主要围绕电喷雾电离质谱的电喷雾部分的结构，原理，电喷雾的过程，以及其优缺点和应用对其做了简要的介绍，并在最后提出了一些改进的建议。希望通过本文的介绍大家可以进一步了解电喷雾电离质谱，并引起大家对电喷雾电离质谱的重视，在以后的实际运用中使其发挥更大的作用。关键字：电喷雾电离质谱质谱分析 Abstract: This paper mainly introduces the structure, principle, electrospray ionization process of ESI in ESI-MS（electrospray ionization mass spectrometry）, as well as its advantages、disadvantages and application, and concludes with some suggestions for improvement。 Through this paper I hope all of you can learn more about ESI-MS, draw your attention on ESI-MS, and let ESI-MS play a greater role in the practical application。Keywords: ESI-MS Mass Spectrometry 引言：电喷雾作为一种产生气相离子的方法是由Dole 和他的合作者们于1968 年提出的, 在1973年, Dole 等人提出将电喷雾与传统质谱仪联用, 而到1984 年才被用于实验中。电喷雾质谱作为一种较新的分析手段, 它正越来越广泛地被人们所利用。自从90 年代以来, 关于电喷雾质谱发展、应用和功能方面的出版物呈指数上升。但是在日常学习生活中电喷雾质谱却鲜为人知，对于质谱部分的介绍有很多书籍可以参考, 但对于电喷雾部分,国内关于此方面系统介绍的书籍、文章却极少。因此在此做一些介绍，并针对在实际分析工作中存在的一些问题提出一些改进的意见。 ESI-MS的大概结构 电喷雾质谱主要有两部分组成, 电喷雾部分和质谱仪部分。电喷雾部分可以提供一种相对简单的方式, 使非挥发性溶液相的离子转入到气相; 而质谱仪部分则可以提供一种灵敏的、直接的检测方式。 图 1电喷雾质谱示意图
大黄蒽醌类化合物电喷雾质谱研究
文章编号:1000-2375(2006)04-0403-04 大黄蒽醌类化合物电喷雾质谱研究 马小红,沈少林,韩凤梅,陈 勇 (湖北大学中药生物技术湖北省重点实验室,湖北武汉430062) 摘 要:采用电喷雾-离子阱质谱(E SI -ITMS )法,通过一级质谱全扫描和二级质谱碰撞诱导解离技术, 研究5种大黄蒽醌衍生物(大黄素、芦荟大黄素、大黄酸、大黄素甲醚、大黄酚)的质谱行为及分子结构与裂解 规律间的关系,并对大黄药材中总游离蒽醌提取物进行了电喷雾质谱检测.实验结果显示,5种大黄蒽醌类化 合物一级质谱负离子出峰较好,被测样品均为基峰或第二强峰,未发现聚合体离子及加合离子产生,二级质谱 各碎片离子归属明确,特征性强.实验结果可应用于大黄蒽醌类化合物的结构分析及进一步的代谢产物研究, 并为大黄药材有效成分的鉴定提供了一种快速,灵敏的检测方法. 关键词:大黄;蒽醌;电喷雾质谱;特征图谱 中图分类号:O657.63;Q946.88 文献标志码:A 收稿日期:2006-04-13 基金项目:科技部攻关项目(2001BA701A01)和湖北省杰出青年基金项目(2002AC004)资助 作者简介:马小红(1968- ),女,实验师;陈勇,通讯作者 大黄(Radix et rhizoma rhei )为蓼科植物掌叶大黄(Rheum palmatum L )、唐古特大黄(Rheum tanguticum Maxim .)或药用大黄(Rheum officinale Baill )的干燥根及根茎[1],其主要药效成分为1,8-二 羟基蒽醌类衍生物,包括大黄素(emodin )、大黄酚(chr ysophanol )、大黄酸(r hein )、大黄素甲醚(physcion )、芦荟大黄素(aloe -emodin )等.这类物质及其甙类具有泻下、抗菌、抗癌等多种生理活性,临床应用非常广泛[2] .对于大黄蒽醌类物质的分离、含量测定、药理研究等一直是一个非常活跃的领域,多见文献报道[3,4].但迄今为止,还少见大黄蒽醌类化合物电喷雾离子阱质谱(ESI -ITMS )电离规律方面的研究报道.电喷雾质谱离子化条件温和、谱图简单,特别适用于极性和热不稳定的天然化合物的分析,其一级质谱主要产生准分子离子峰,而多级质谱能提供化合物的结构信息,是研究分子结构的灵敏、快捷和有效的现代分析方法[5～8].本文中应用E SI -ITMS 技术研究并探讨了5种大黄蒽醌衍生物一级质谱行为规律及二级质谱裂解规律,分析了该类化合物分子结构与其质谱裂解规律之间的关系,并对大黄药材总蒽醌提取物进行了电喷雾质谱检测.研究结果为该类化合物的结构分析提供了理论依据,同时也为大黄药材有效成分鉴定提供了一种快速、灵敏的检测方法.1 实验 1.1 仪器和试剂 Finnigan LCQ Duo 型质谱仪(包括电喷雾电离(ESI )源,TSP P4000泵,TSP AS3000自动进样器,Xcalibur 数据分析软件1.10版),宁波新芝JY92-Ⅱ超声波细胞破碎仪,大黄素、大黄酸、大黄素甲醚、芦荟大黄素、大黄酚对照品和大黄对照药材均购自中国药品生物制品检定所,Fisher 公司色谱纯甲醇,超纯水,其他试剂为国产分析纯. 1.2 质谱条件 ESI 离子源喷雾电压:4.5kV ;毛细管温度:200℃;毛细管电压:45V ;鞘气(N 2)流速:40个单位;流动相:甲醇∶0.01mol ·L -1乙酸铵水溶液(50∶50V /V );流速:0.20mL ·min -1;正、负离子一级质 谱全扫描及二级质谱全扫描分析.1.3 样品制备 分别准确称取大黄素、大黄酸、大黄素甲醚、芦荟大黄素和大黄酚配制成1.0g /L 甲醇储备液,进样分析前用甲醇稀释5倍后直接进样.准确称取0.50g 大黄药材粉末,置100mL 离心管中,加20mL 甲醇浸泡30min 后,超声提取30min ,功率300W .药材提取液经浓缩后用乙醚萃取,乙醚萃取 第28卷第4期2006年12月湖北大学学报(自然科学版)Journal of Hubei University (Natural Science ) Vol .28 No .4 Dec .,2006
电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用.
电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用 桑志红综述杨松成审校 （国家生物医学分析中心北京100850） 摘要本文综述了电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应用。由于电喷雾电离质谱可产生多电荷峰，因此大大扩大了检测的分子质量范围，同时灵敏度高，另外它可与HPLC 及高效毛细管电泳分离技术联用，扩大了质谱在蛋白质化学研究中的应用。 关键词电喷雾电离；质谱；蛋白质化学 在有机化合物结构的鉴定中，质谱、核磁、红外及紫外等分析手段，从不同的侧面提供了化合物的结构信息。质谱以质量分析为基础，灵敏度高，可提供化合物的分子量、分子式（高分辨质谱）以及一些有关的结构信息。经典的有机质谱要求待测物能气化，有一定纯度，热稳定性好等条件，因此，极性高，不易气化，热不稳定以及不纯的化合物难以用经典质谱测定。近年来随着有机质谱在质谱硬件、软件、电离技术的发展，以及与各种分离方法相联（如色质联用技术）的接口的不断完善，扩大了化合物的检测范围，在分子量测定方面，已从化学小分子扩展到生物大分子，可测定的分子量达到几十万道尔顿。 质谱有多种电离方法，包括场解吸、等离子体解吸、激光解吸、快速粒子轰击、热喷雾电离和大气压电离等。每一种电离方法都有一定的分子量检测范围，一般认为热喷雾的分子量检测最大范围约8ku，快原子轰击为25ku。但是随着分子质量的增加，所有分析方法的灵敏度均有所下降。 电喷雾电离质谱（ESI-MS）由于可以产生多电荷峰，与传统的质谱相比扩大了检测的分子质量范围，同时提高了灵敏度，使一种M/Z限制在一定范围的四极质谱，就可以分析分子质量超过200ku的蛋白质[1]。另外ESI-MS方法产生一系列的多电荷峰，可以得到准确的分子量，它还可与HPLC和高效毛细管电泳（CE）分离方法相连接,扩大了质谱在生物领域的应用。 电喷雾现象的出现可以追溯到两个世纪之前，但真正把电喷雾作为一种电离方法的创新性的研究是由Dole等在大约30前开始的，他们研究的目的是用电喷雾来产生气态大离子。1984年Yamashita等把大气压电喷雾电离技术与四极质谱结合起来，同年，Alexandror把它和磁质谱结合起来。1988年Fenn研究小组报道了用ESI-MS得到了带有45个正电荷分子量为40ku的蛋白质，随后ESI-MS在生物大分子的研究领域进入了一个全新的发展阶段。到