串联质谱一般扫描模式之精读
串联质谱法两种扫描方式检测干血滤纸片上氨基酸含量的精密度和准确度

a
and
clinical evaluation
assay
highly
sensitive
PCR—revel3[,e hybridization
of
for detection
and identification
anogenital
human papillonmvims.J Clin Microbiol,1999,37:2508-2517.
方法学评价方面的研究。本文旨在通过分析中性丢失法和 多反应监测法检测干血滤纸片上氨基酸含量的精密度和准 确度性能验证情况,选择最适扫描方式,为实验室开展该项 目检测提供方法学依据。 一、材料与方法 1.标本来源:美国疾病控制中心质控部门提供的 2009年度用于大规模室间质评的定值质控纸片,批号分别 为921、922、923、924。定值纸片上含有5种定值氨基酸,分 别为蛋氨酸(Met)、异亮-亮氨酸(Leu—tie)、苯丙氨酸(Phe)、
other HPV types.J
Dis,2001.183:8-15.
of 27
【5]Gravitt PE,Peyton CL,Apple RJ,et a1.Genotyping
papillomavims types by
using
human
a
L1
consensus
PCR products by
single・hybridization,reverse line blot Micmbiol,1998。36:3020-3027.
本岛津公司),APl2000型质谱分析仪(美国ABI公司),
万方数据
主堡捡笙医堂盘查垫!Q生垒月筮塑鲞筮鱼翅£坠!』!坐丛鲤:』婴!垫!Q,!些箜:盟璺§ 96孔板氮吹仪(北京众益中和生物技术有限公司)。5种氨 基酸同位素内标(2H3.Met
液相色谱质谱联用技术LC-MSMS的五种扫描模式

液相⾊谱质谱联⽤技术LC-MSMS的五种扫描模式具有液相⾊谱LC前端的串联质谱MS,特别是三重四极质谱(也称为“串联”)质谱(LC-MS/MS),这种仪器在过去的⼗⼏年⾥逐渐取代了GC-MS和单四极质谱检测器(LC-MS),成为⽬前质谱实验中⽤到的主要仪器之⼀。
液相⾊谱质谱联⽤技术LC-MS/MS仪器包括(i)⼤⽓压电离源,通常为ESI源(图1B)或⼤⽓压化学电离源(图1C),由(ii)离⼦⼊⼝和聚焦组件(Q0)耦合,提供从⼤⽓压到真空的转换和离⼦聚焦,进⼊(iii)第⼀质量过滤装置(Q1),接着进⼊(iv)碰撞室(Q2),该碰撞室充满⽤于碰撞诱导离解(CID)的低压⽓体,接着进⼊(v)第⼆质量过滤装置(Q3),最后进⼊(vi)离⼦检测器(电⼦倍增器)(图1A)。
液相⾊谱质谱联⽤技术仪可以在仪器灵敏度和质量分辨率范围内进⾏五种不同的扫描模式:图2:液相⾊谱质谱联⽤技术LC-MS/MS的五种扫描模式1. 全扫描:扫描两个质量过滤器(Q1和Q3)的整个(或部分)质量范围,⽽Q2不包含任何碰撞⽓体。
此实验可以查看样品中包含的所有离⼦(图2)。
2. ⼦离⼦扫描:在Q1中选择⼀个特定的m/Q,⽤碰撞⽓体填充Q2使所选m/Q碎裂,然后扫描Q3的整个(或部分)质量范围。
该实验可以查看所选前体离⼦的所有碎⽚/产物离⼦(图2)。
3. 前体离⼦扫描:扫描Q1的整个(或部分)质量范围,在Q2中填充碰撞⽓体,将扫描范围内的所有离⼦碎⽚化,然后Q3选择⼀个特定的m/Q分析。
此实验可以通过检测产物离⼦和检测之前的m/Q的时间相关性,确定哪个m/Q前体离⼦可能产⽣所选产物离⼦(图2)。
4. 中性丢失扫描:在Q1的整个(或部分)质量范围内扫描,⽤碰撞⽓体填充Q2使扫描范围内的所有离⼦碎裂,然后在预定范围内扫描Q3,该预定范围对应前体扫描范围内每个潜在离⼦发⽣的特定质量的碎裂引起的损失。
该实验可以识别失去选定的通⽤化学基团的所有前体,例如失去与甲基相对应的质量的所有前体(图2)。
串联质谱一般扫描模式之精读

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。
图,筛选具
子通过
有特征子离
子(结构)
的分子
子离子扫描 锁 定 一 个 母 打碎(CID),扫 描 给 定 质 子 离 子 质 谱
离子
并让所有离 量范围的所 图,研究母
子通过
有碎片子离 离子的结构
子
特征
中 性 丢 失 扫 扫 描 所 有 的 打碎(CID),对 与 Q1 保 持 中 性 丢 失 子
描
母离子
描
围 内 的 所 有 通过
母离子
常规质谱, 了解样品的 基本组分
选择性单离 锁定一个母 不打碎,全 实施指定离 提 取 离 子
子 监 测 扫 描 离 子 ( 目 标 通过
子信号强度 (质量)色
(SIM)
物)
随时间变化 谱图,定量
的监测扫描 分析
多 反 应 监 测 锁 定 一 个 母 打 碎 ( CID ) ,选 择 一 个 子 提 取 离 子
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
Q1
Q2
Q3
图谱,用途
CN6 串联质谱法

肽键及其断裂
肽键断裂的说明
♨ CID中,肽键的断裂方式有非常多的可能 性。关于具体的断裂方式,可以去查询生 物化学方面的书籍。
♨ 通常,我们只考虑b系列和y系列。原因 是我们使用的电压较低,其他系列的离子 不易产生。
0.089
1.556 24.871 386.23 5958.36 92016.7 1418510
Database Searching
对于一张不完美的质谱图,有这么多的组 合可以生成之。但是,幸运的是,我们还有 这个蛋白序列数据库。 虽然组合有那么多,但是在这个数据库的 限制之下,组合数就大大的减少了。 所以我们可以从数据库里搜索最好的匹配 质谱图的多肽,这样就有了二级质谱的数据 库搜索算法。
二、串联质谱法(MS/MS)鉴定蛋白质技术 1.原理
20种氨基酸根据肽的氨基酸残基不同有多种排列方式 20n种,如三肽203种,四肽204种排列方式,出现频率为 1/160000 。5-6个氨基酸序列片段可决定蛋白的特异性 。 MS/MS可以检测到每一肽段的序列。根据一级质谱测 得的精确分子质量和MS/MS所得到的序列信息,结合蛋 白质数据库搜索,大大增加了蛋白质鉴定的准确性。
第三节 质谱前蛋白质或多肽 样品制备方法和关键步骤
一、质谱前的样品纯化、浓缩 Zip Tip是纯化、浓缩蛋白质和肽段的 理想工具。有关使用的详细说明,见网址: /ziptip
二、染色方法与质谱分析的兼容性
考马斯亮蓝染色法
微克级检测水平;具有
线形动力学范围,适合定量;易于使用且与质谱 分析的兼容性好。缺点是无法检测到低丰度蛋白
质谱扫描模式(优选.)

质谱扫描模式SIM :单离子检测扫描(single ion monitoring)SRM :选择反应检测扫描(selective reaction monitoring)MRM :多反应检测扫描(multi reaction monitoring)质谱都有几种工作模式:(1)Full Scan:全扫描,指质谱采集时,扫描一段范围,选择这个工作模式后,你自己来设定一个范围,比如:150~500 amu。
对于未知物,一定会做这种模式,因为只有Full Scan了,才能知道这个化合物的分子量。
对于二级质谱MS/MS或多级质谱MSn时,要想获得所有的碎片离子,也得做全扫描。
(2)SIM:Single Ion Monitor,指单离子监测,针对一级质谱而言,即只扫一个离子。
对于已知的化合物,为了提高某个离子的灵敏度,并排除其它离子的干扰,就可以只扫描一个离子。
这时候,还可以调整一下分辨率来略微调节采样窗口的宽度。
比如,要对500 amu的离子做SIM,较高高分辨状态下,可以设定取样宽度为1.0,这时质谱只扫499.5~500.5 amu。
还有些高分辨率的仪器,可以设定取样宽度更小,比如0.2 amu,这时质谱只扫499.9~500.1 amu。
但对于较纯的、杂质干扰较少的体系,不妨设定较低的分辨率,比如取样宽度设为2 amu,这时质谱扫描499~501 amu,如果没有干扰的情况下,取样宽度宽一些,待测化合物的灵敏度就高一些,因为噪音很低;但是有很强干扰情况下,设定较高分辨,反而提高灵敏度信噪比,因为噪音降下去了。
(3)SRM:Selective Reaction Monitor,指选择反应监测,针对二级质谱或多级质谱的某两级之间,即母离子选一个离子,碰撞后,从形成的子离子中也只选一个离子。
因为两次都只选单离子,所以噪音和干扰被排除得更多,灵敏度信噪比会更高,尤其对于复杂的、基质背景高的样品。
我们不妨把它看成二级质谱的SIM,上述关于SIM的特点也适用,即分辨率高些,抗背景排干扰的能力就更强。
高效液相色谱-串联质谱法

高效液相色谱-串联质谱法高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)是一种现代化分析技术。
它结合了高效液相色谱(HPLC)和串联质谱(MS/MS)两种分析方法,能够快速、准确、灵敏地分析复杂的混合样品中的多种化合物。
HPLC-MS/MS技术的基本原理是将样品通过高效液相色谱进行分离,然后以极高的分辨率将分离后的化合物导入串联质谱分析仪中进行质谱检测和分析。
HPLC部分能够通过改变流速、温度、化合物间隔、载气、反应物、固相分离等方法来分离样品中的成分。
MS/MS 部分则能够通过改变离子源、离子传输、离子选择和离子检测等方式检测化合物。
具体来说,HPLC-MS/MS技术的实现过程如下:需要准备一定量的样品。
样品通常是一种混合物,需要进行分离和净化。
这可以通过一系列的化学方法和生物技术实现。
将样品注入到高效液相色谱仪中进行分离。
高效液相色谱仪通过改变环境条件可以分离出复杂混合物中的单个分量,比如改变洗脱剂的浓度、PH值、离子强度来调整样品中化合物的排列顺序。
高效液相色谱仪具有高速分离和高效洗脱的特点,具有处理大量和复杂样品的能力。
接着,通过HPLC输出的流缓和制备离子源,离子源生成的离子对化合物分子进行离子化。
这个过程利用化合物分子上的R基或者H+来形成游离气态的化合物离子。
然后,将产生的离子通过串接质谱进行分析。
在离子进入串联质谱仪的离子源之前,需要将它们选择性的分离为固定质量和电荷比的离子,这可以通过一系列的电子和电场进行控制来实现。
所得到的离子被送至陷入式离子阱,通过对离子的激发和断裂等过程,形成包含多种离子片段的离子质谱图谱。
这些离子片段遵循一定的质量电荷比的规律,可以通过特征峰和离子质量比等独特的质谱性质来鉴别。
将这些片段的数据输入到质谱数据库中,与已知化合物的质谱数据进行比对。
这样,就能够得到混合物中的每个化合物的特定质谱图谱,从而通过质量分析进行结构确认和鉴定。
HPLC-MS/MS技术的优点是明显的,该技术具有高效和灵敏的特点,能够分析非常低的浓度样品成分。
串联质谱原理及应用

串联质谱原理及应用串联质谱(tandem mass spectrometry,简称MS/MS)是一种高效的质谱分析技术,它通过将质谱仪与多级质谱仪相结合,能够实现对复杂样品的高灵敏度、高分辨率的分析。
串联质谱原理及应用广泛应用于生物医学、环境科学、食品安全等领域。
串联质谱的原理是将样品分子经过质谱仪进行离子化,然后通过碰撞诱导解离(collision-induced dissociation,CID)或其他方式将离子进一步解离成多个离子片段。
这些离子片段再经过第二个质谱仪进行质量分析,从而得到更加精确的分析结果。
串联质谱具有许多优点。
首先,它能够提供更高的灵敏度和分辨率,从而能够检测到低浓度物质。
其次,由于离子片段的产生是可控的,因此可以选择性地分析感兴趣的化合物。
此外,串联质谱还可以通过多级碰撞诱导解离(multiple collision-induced dissociation,MCID)的方法,对复杂样品进行更加深入的结构分析。
在生物医学领域,串联质谱被广泛应用于蛋白质组学、代谢组学和药物代谢动力学等研究中。
通过对蛋白质和代谢产物进行串联质谱分析,可以获得它们的精确分子量和结构信息,从而揭示其功能和代谢途径。
此外,串联质谱还可以用于药物代谢动力学研究中,通过分析药物及其代谢产物的质谱图谱,可以了解药物在体内的代谢转化过程、代谢产物的结构以及其对生物体的作用机制。
在环境科学领域,串联质谱被广泛应用于环境污染物的检测和分析。
例如,在水体中存在着各种有机污染物和微量元素等,这些污染物对人类健康和环境造成潜在威胁。
利用串联质谱技术可以对这些污染物进行准确的定量和定性分析,从而为环境保护和治理提供科学依据。
在食品安全领域,串联质谱也发挥着重要作用。
食品中存在着各种农药残留、兽药残留、食品添加剂等有害物质,这些物质对人体健康构成潜在威胁。
利用串联质谱技术可以对食品中的有害物质进行快速、准确的检测和分析,从而保障食品安全。
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 。
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
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)
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)
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锁 定 一 个 母 打碎( CID ), 扫描给定质 离子 并让所有离 量范围的所 子通过 有碎片子离 子 对 与 Q1 保 持 中 性 丢 失 扫 扫 描 所 有 的 打碎( CID ), 描 母离子 并让所有离 恒定质量差 子通过 子离子联动 扫描 子离子扫描
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。
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
Q1 方式 Q1 全 扫 描 扫 扫 描 一 定 范 描 围内的所有 母离子 选择性单离 锁定一个母 子监测扫描 离子(目标 (SIM) 物) Q2 Q3 不 打 碎 , 全 全通过 通过 图谱,用途 常规质谱, 了解样品的 基本组分 提 取 离 子 (质量)色 谱图,定量 分析 提 取 离 子 (质量)色 谱图,定量, 有效消除假 阳性
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,
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)
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. Multiple reaction monitoring for quantitative biomarker analysis in proteomics and metabolomics. 4. Global Profiling and Novel Structure Discovery Using Multiple Neutral Loss/Precursor Ion Scanning Combined with Substructure Recognition and Statistical Analysis (MNPSS): Characterization of Terpene-Conjugated Curcuminoids in Curcuma longa as a Case Study
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。 /instrument/54-261873-1.html
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. 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。
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。
串联质谱一般扫ห้องสมุดไป่ตู้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。
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
不打碎,全 实施指定离 通过 子信号强度 随时间变化 的监测扫描 多 反 应 监 测 锁 定 一 个 母 打 碎 ( CID ) , 选择一个子 (MRM) 离子(目标 并让所有离 离子,实施 物) 子通过 该离子信号 强度随时间 变化的监测
续上
方式 母离子扫描 Q1 Q2 Q3 扫 描 所 有 的 打碎( CID ), 锁定一个子 母离子 并 让 所 有 离 离子 子通过 图谱,用途 母离子质谱 图,筛选具 有特征子离 子(结构) 的分子 子离子质谱 图,研究母 离子的结构 特征 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