电喷雾傅立叶变换离子回旋共振高分辨质谱实验
电喷雾电离串联分析质谱
百泰派克生物科技
电喷雾电离串联分析质谱
质谱仪是由离子源、质量分析器和质量检测器三个核心部分组成的。
离子源负责将待分析物电离成离子，目前已开发建立了多种电离技术，如基质辅助激光解吸电离和电喷雾电离等。
电喷雾电离（Electrospray ionization，ESI）是一种软电离技术，其利用高电压使待分析物发生静电喷雾进而形成带电荷的气溶胶来产生用于质谱分析的离子。
电喷雾电离质谱可以与多种分离技术联用，即电喷雾电离串联质谱分析，如液相色谱-电喷雾-串联质谱技术，其大致分析思路是在离子化前采用高效液相色谱技术作为进样系统，将待分析物的各组分及杂质进行分离，然后再进行电喷雾电离质谱检测。
液相色谱与电喷雾串联质谱仪的偶联（LC-ESI-MS/MS），能快速灵敏的检测多肽或蛋白质的部分氨基酸序列，鉴定蛋白质或多肽侧链中存在的二硫键以及修饰位点（如磷酸化、糖基化、乙酰化、甲基化等）。
结合日益扩展的蛋白质数据库，还可以查询到待测的蛋白质分子的氨基酸全序列或鉴别其是否为新蛋白。
百泰派克生物科技采用Thermo公司最新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪结合Nano-LC纳升色谱技术，提供高效精准的电喷雾电离串联质谱分析服务技术包裹，您只需要将您的实验目的告诉我们并将您的样品寄给我们，我们会负责项目后续所有事宜，包括细胞培养、细胞标记、蛋白提取、蛋白酶切、肽段分离、质谱分析、质谱原始数据分析、生物信息学分析，欢迎免费咨询。
质谱法学习报告
《质谱法》学习报告摘要质谱（分析）法作为近代科学一种重要的分析方法正在越来越多的领域彰显它不可或缺的地位。
而在近几十年生命科学也开始蓬勃发展。
二者就此发生了融合，互相影响。
本文在简介质谱（分析）法的同时，重点阐述其在生命科学领域的重要作用。
关键词质谱法原理、装置、操作、质谱法与生命科学一、质谱法的原理质谱（分析）法是通过对被测样品离子的质荷比的测定来进行分析的一种分析方法。
主要利用电磁学原理，使带电样品的离子按质合比进行分离。
具体过程为：离子电离后经加速进入磁场中，其动能与加速电压及所带电荷数有关。
具有不同速率的带电粒子进入质谱分析仪器的电磁场中，根据所选择的分离方式，最终实现各种离子按质合比进行分离。
[1]二、质谱法采用的仪器1.原理利用运动离子在电场和磁场中偏转原理设计，用于进行质谱分析的仪器称为质谱计或质谱仪。
前者指用电子学方法检测离子，而后者指离子被聚焦在照相底板上进行检测。
质谱仪可以分成三个部分：离子化器、质量分析器与侦测器。
其基本原理是使试样中的成分在离子化器中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷离子，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，再利用电场或磁场使不同质荷比的离子在空间上或时间上分离，或是透过过滤的方式，将它们分别聚焦到侦测器而得到质谱图，从而获得质量与浓度(或分压)相关的图谱。
2.分类[2]（1）分类标准：应用角度①有机质谱仪（用途最广）气相色谱-质谱联用仪液相色谱-质谱联用仪其他有机质谱仪，主要有：基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪，傅立叶变换质谱仪②无机质谱仪火花源双聚焦质谱仪。
电感耦合等离子体质谱仪二次离子质谱仪辉光放电质谱仪③生物质谱分析生物质谱分析（Biological mass spectrometry）是以质谱分析技术用于精确测量生物大分子，如蛋白质，核苷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。
几种天然中药材的光谱分析
几种天然中药材的光谱分析中药材作为一种独特的医药资源，具有广泛的治疗作用和药用价值。
然而，中药材的种类繁多，其品质和成分也因种类、生长环境、采摘时间等因素而异。
因此，中药材分析成为了一个重要的研究领域。
通过分析中药材的化学成分和光谱特征，可以有效地鉴别中药材的真伪优劣，提高中药材使用的安全性和有效性。
本文将介绍几种天然中药材的光谱分析及其应用。
光谱分析是一种通过分析物质对光线的吸收、反射和散射等特性，推断物质成分和结构的方法。
中药材的光谱特征主要包括吸收峰和指纹图。
吸收峰是指中药材在特定波长下对光线的吸收达到最大值的现象，可以反映中药材中特定成分的含量。
指纹图则是指中药材在多个波长下对光线的吸收、反射和散射等特性的图形表示，可以用来鉴别中药材的种类和真伪。
丹参是一种常见的中药材，具有活血化瘀、消肿止痛等作用。
通过对丹参进行光谱分析，可以发现其具有明显的紫外吸收峰和红外指纹图。
紫外吸收峰可以反映丹参中黄酮类成分的含量，而红外指纹图则可以用来鉴别丹参的真伪和质量。
黄芪是一种常用的中药材，具有补气固表、利水退肿等作用。
通过对黄芪进行光谱分析，可以发现其具有多个紫外吸收峰和红外指纹图。
紫外吸收峰可以反映黄芪中多种成分的含量，而红外指纹图则可以用来鉴别黄芪的品种和质量。
中药材光谱分析的应用主要表现在以下几个方面：通过分析中药材的光谱特征，可以有效地鉴别中药材的种类、真伪和质量。
例如，可以利用红外指纹图对中药材进行“形谱比对”，判断其是否为同一品种；利用紫外吸收峰可以反映中药材中特定成分的含量，判断其质量优劣。
通过对中药材的光谱特征进行分析，可以深入了解中药材的化学成分和结构，为新药开发和天然药物研究提供理论依据。
例如，可以利用光谱分析方法研究中药材中新的活性成分，发现新的药用价值。
农药残留是影响中药材质量和安全性的重要因素之一。
利用光谱分析技术可以快速、准确地检测中药材中农药残留量。
例如，可以利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）方法对中药材中的有机氯农药残留进行检测和分析。
傅立叶变换离子回旋共振质谱及其在药学领域的应用
傅立叶变换离子回旋共振质谱及其在药学领域的应用张艺馨张筱宜王玉记王耀楠赵明(首都医科大学药学院#北京100069%摘要：傅立叶变换离子回旋共振质谱可以实现超高分辨率和质量精确度，在药物结构鉴定和元素分析中展现出强大的优势,并发展成为分析复杂混合物的强有力工具。
本文简述了傅立叶变换离子回旋共振质谱的分析特性以及在药学领域的应用。
关键词：傅立叶变换离子回旋共振质谱药学代谢组学蛋白质组学DOI：10.3969/j.issn.1001—232x.2021.02.014Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry and its application in the field of pharmacy. Zhang Yixin#Zhang Xiaoyi#Fang Yuji#Fang Yaonan#Zhao Ming(School o f Pharmacy#Capital Medical University#Beijing100069,China)Abstract：Fourier)ransformioncyclo)ronresonancemassspec)rome)ry(FT-ICR MS%canachieveul-tra-high resolution and quality accuracy.It shows strong advantages in the structure identification and element analysis of drug compounds,and is a powerful tool for the analysis of complex mixtures.In this pa-per,theadvantagesandtheapplicationofFT-ICR MSinthefieldofpharmacyaresummarized.Key words:Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry；Pharmacy；Metabonomics；Proteomics傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(fourier transformionion cyclotron resonance mass spectrometry,FT-ICR MS)是基于测量磁场中离子回旋频率而获得离子质荷比信息的分析仪器°自1974年Comisarow和Marshall1*发明的第一台FT-ICR MS仪器以来，其超高的分辨率(〉1000000)、高质量精度«1g ppm)等分析特性，使它成为代谢组学、蛋白质组学、石油组学和复杂混合物研究的重要工具口此外，它还可以与多种解离机制进行兼容，包括碰撞诱导解离(collision induced dissociation,CID)、红外多光子解离(infrared multiphoton dissociation,IRMPD)和电子捕获解离(electron capture dissociation,ECD)等，使FT-ICR MS成为大型复杂分子串联质谱分析的理想选择)31傅立叶变换离子回旋共振质谱1.1仪器构成FT-ICR MS包括进样系统、离子源、超导磁体、ICR分析池、数据处理系统等。
《电喷雾质谱》课件
环境检测
通过电喷雾质谱技术，可以 检测环境中的有机污染物、 重金属和农药等。
食品安全检测
电喷雾质谱可用于食品中农 药残留、添加剂和重金属等 有害物质的快速检测。
未来发展方向
技术创新
与其他技术的结合
不断推动电喷雾质谱技术的发展， 提高灵敏度、分辨率和数据处理 能力。
结合其他分析技术，如色谱、质 谱成像和光谱，提高分析能力和 实验效率。
应用推广和发展
拓展电喷雾质谱技术在生命科学、 材料科学和病理诊断等领域的应 用。
收集和分析质谱数据
1
数据收集
使用质谱仪收集离子信号，并获取质谱图谱和质谱峰的相关信息。
2
数据处理
对收集到的质谱数据进行预处理、基线校正和峰识别，以准确分析样品成分。
3
与质谱库比对
将质谱数据与质谱库中的标准谱图进行比对，以辅助鉴定物质结构。
应用
生物医学研究
电喷雾质谱在生物医学研究 中被广泛应用于药物代谢、 蛋白质分析和代谢组学研究。
电喷雾样品制备
样品制备方法
选择适当的样品制备方法， 如溶解、提取或纯化，以获 得高质量的样品。
溶液浓度选择
调整样品溶液的浓度，确保 在电喷雾过程中产生足够的 离子信号。
溶剂选择
选择合适的溶剂，以保证样 品在电喷雾过程中稳定且溶 解度良好。
电喷雾离子源
1 结构
电喷雾离子源通常由离子喷雾针、雾化气体和高压电源组成。
《电喷雾质谱》PPT课件
本课件将介绍电喷雾质谱技术的原理、样品制备、离子源、数据分析及应用 等方面的内容。让我们一起探索这个令人着迷的领域吧！
什么是电喷雾质谱？
• 定义：一种高灵敏度的质谱分析技术，用于分离和检测生物大分子和有机物。 • 原理：通过电喷雾离子源将样品溶液中的分子转化为带电离子，并在质谱仪中进行分析。 • 优点：高敏感性、高选择性、无需事前化学修饰、适用于复杂样品。
质谱原理（六）
质谱原理（六）ESI和APCI的异同！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。
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。
乌头碱的代谢产物去氧乌头碱的生物转化及其电喷雾串联质谱
碱和脂类生物碱．其中， 脂类生物碱的抗ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ害活性和毒性均低于乌头碱 ．对人参 四逆汤中生物碱的 研究结果表明， 脂类生物碱提取组分具有抗休克作用 ． 我们近 年来利 用 电喷雾 串联 质谱 技术对 含乌 头类植 物 的化学成 分及 相关复 方 中药 的配伍 进行 了系 统研究 娟 ． 为进一步 阐明乌头碱在肠内的代谢过程 ， 我们对乌头碱在人肠 内细菌中的代谢进行 了研 究， 发现在 乌头碱 的代 谢过程 中可发 生脱 羟基反 应 ， 生 了去 氧 乌头碱 （ ｅｘａｏｉｎ ， Ａ） 产 Ｄ ｏｙｃｎｔｅ Ｄ ．本文 利 ｉ 用离子阱电喷雾质谱仪的高灵敏度和多级串联的优势 ， 结合傅里叶变换离子 回旋共振质谱的高分辨率
双酯型 的去氧乌头碱的毒性较 高 ， 当它被肠 内细菌转化 为单酯型和脂类生物碱时会使其 毒性 降低 ． 关键词 去氧乌头碱 ； 内细菌 ； 肠 生物转化 ；电喷雾 串联质谱
０ ５ ６７ 文 献标 识码 Ａ 文章编号 ０ ５ －７０ ２０ ） １ ０ １ ５ ２ １ ９ （０ ７ １— ５ － ０ ２ ０ 中 图分 类 号
联系人简介 ： 淑莹 ， ， 刘 女 博士， 研究员 ， 博士生导师， 从事质谱分析研究，Ｅｍ ｉ ｓ ｉｌ＠ｙ ｏ ，ｏ ，ｎ — ａ ： ｙｕ ９ ａ ｏｃｒ ｃ ｌ ｌ ｈ ｎ
维普资讯
高 等 学 校 化 学 学 报
新鲜粪 便 ， ３ 于 ７℃厌氧 培养 ．每隔 ２ ４ｈ提取 样 品一 次 ， 二氯臼Ｉ 葛 ｏ Ｉ ３０ ｍｎ速度 离心 ， 用 ＿ ） 甲烷萃取 苗一 ５０ｒ ｉ ／ 用 【 。ｌ 暑 Ａ ，以 二氯 甲烷提 取液 经 ０４ ｍ微 孔 滤 膜 过 滤 ，于 一２ ．５ ０℃㈨ 存鲫 备 用 ．分 别加 Ｆｎｉ ｎＬ Ｑ 和 Ｉｎｐｃ 保 ， ∞ ∞ 用 ｉｎｇ Ｃ ａ ｏＳｅ ０ Ｆ ＩＲ 质 谱仪检测 ． ＴＣ Ｓ
现代仪器分析--有机质谱分析
1 挥发
Gas Sheath
N2
Nozzle
Needle Liquid Sheath
大气压
MS
+ ++ + ++
+ ++ 裂分 +++ + +
2
+ +++
1，2
(M+nH)+
联用LC,CE 溶剂的选择：极性 流量：1～20μ L/min
Ion Plume 真空
N2
(M+nH)+
+ +
+
• 静态仪器（空间）
– 单聚焦磁场分析器；双聚焦分析器
• 串联分析器
– 时间与空间组合 – 时间序列，如FT-ICR/IT MSn
固定DC/RF电压比值，离子因 两者电压或频率的改变而被扫描
扫描速度快
5
离子阱IT
+
飞行时间质量分析器TOF
+ + +
• 原理与四极杆的非常相似 • 离子被存储在RF和DC场中 • 扫描场逐出精确m/z的离子 • 结构简单，灵敏度高
离子挥发理论（1976，B A Thtomas，J B Fenn修正）
+ ++ ++ + + + + + ++ + ++ + 溶剂挥发
布朗运动到表面
• 可分析小分子（<1000Da），产生M±H • 更多是蛋白质和多肽等生化大分子化合物，给出多电荷QM 峰簇 [ M/(nz)] • 不适合非极性样品
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电喷雾傅立叶变换离子回旋共振高分辨质谱实验
一、电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振高分辨质谱
近年来随着质谱技术的不断进步，质谱分辨率越来越高，傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS) 是一种具有超高质量分辨能力的新型质谱仪，在石油组分相对分子质量范围(200 - 1000 Da)内分辨率高达几十万甚至上百万，可精确地确定由C、H、S、N、O及其主要同位素所组成的各种元素组合，使得从石油酸的分子元素组成层次上研究石油组成成为可能，即石油组学(Petroleomics)。
电喷雾(ESI)结合傅立叶变换离子回旋共振质谱可直接进样分析原油样品，不需做任何前处理，是从分子水平表征原油的一种强大手段。
下面将主要介绍电喷雾(ESI)与傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)的基本原理
1) 电喷雾(ESI)原理
电喷雾(ESI)是由Fenn发明的一种软电离技术，通常没有碎片离子峰，只有整体分子的峰，能够从高浓度复杂烃类基质中选择性地电离微量的杂原子极性化合物，广泛用作多种质谱仪的电离源。
图1 电喷雾电离源(ESI)示意图
ESI的工作原理是：样品溶液从具有雾化气套管的毛细管流出时，在电场和雾化气（通常是氮气）的作用下喷成雾状的带电微液滴；在热气体作用下，液滴中溶剂被快速蒸发，液滴直径不断变小，表面电荷密度不断增大。
当达到瑞利限度时，即表面电荷产生的库仑斥力与液滴表面张力大致相等，则会发生“库仑爆炸”，产生带电的更小微滴，最终把样品离子从液滴中排挤出来，形成的样品离子通过锥孔、聚焦透镜进入分析器后被检测。
产生的样品离子可能带单电荷或多
电荷，这和样品分子中的酸性和碱性基团数量有关。
通常小分子样品得到带单电荷的准分子离子；大分子样品则得到多种多电荷离子。
通常认为电喷雾可以用两种机制来解释：
（1）小分子离子蒸发机制：在喷针针头与施加电压的电极之间形成强电场,该电场使液体电,带电的溶液在电场的作用下向带相反电荷的电极运动,并形成带电的液滴,由于小雾滴的分散，比表面增大，在电场中迅速蒸发,结果使带电雾滴表面单位面积的场强极高，从而产生液滴的“爆裂”。
重复此过程，最终产生分子离子。
(2)大分子带电残基机制：首先也是电场使溶液带电，结果形成带电雾滴，带电的雾滴在电场作用下运动并迅速去溶，溶液中分子所带电荷在去溶时被保留在分子上，结果形成离子化的分子。
一般来讲,电喷雾方法适合使溶液中的分子带电而离子化。
离子蒸发机制是主要的电喷雾过程,但对质量大的分子化合物,带电残基的机制也会起相当重要的作用。
电喷雾也可测定中性分子,它是利用溶液中带电的阳离子或阴离子吸附在中性分子的极性基团上而产生分子离子。
ESI对石油中占绝大多数的烃类化合物没有电离作用，而在正离子和负离子模式下选择性地电离石油中微量的碱性（主要是碱性氮化物）和酸性（主要是环烷酸）化合物，中性氮化物一般会出现在负离子谱图中，但电离选择性较差。
2) 傅立叶变换离子回旋共振质谱仪简介
FT-ICR MS的核心是分析池，在垂直磁场方向上设置互相垂直的两组电极，一组电极激发电子使其以较大半径产生回旋运动，另一组则接收由周期性运动于两极之间带电离子产生的感应电流，检测极接收的高频电流周期与离子的回旋运动周期相同，根据不同质荷比离子的回旋周期不同的原理，就可通过检测电流信号的频率来计算离子的质荷比，而且信号的强度反映离子的丰度。
实际检测时多种质荷比离子同时进入检测池，FT-ICR MS用特定波形的高频电场，把某一质量范围内的离子同时激发到半径较大的回旋轨道上，各离子以各自的回旋频率运动，在检测极上就感应出叠加的多种频率电流信号，通过傅立叶变换可快速把时域谱变换成频域谱，再从频率换算成质荷比，最终获得各离子的质荷比及丰度。
FT-ICR MS无需将离子分离，同时检测不同离子的质荷比及丰度，具有较扫描型质谱(磁质谱、四极杆等)高得多的灵敏度；用感应电流检测离子的方式是非破坏性的，离子可继续被储存、分析，从而实现多级质谱分析。
它还具有两个重要的特点：超高分辨能力和质量精确度，很容易实现几十甚至上百万的分辨率，
新型仪器无需内标就能达到小于2 ppm的质量准确度。
图2 傅立叶变换离子回旋共振质谱仪分析池原理示意图
图3 傅立叶变换离子回旋共振质谱仪仪器结构示意图
二、实验目的
理解电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振高分辨质谱的基本原理、基本结构，掌握样品配制、开关机步骤、优化分析条件等基本操作和注意事项，学习分析软件的使用、简单识别谱峰、深入理解数据处理过程、判断谱图质量，掌握关键影响因素并能调试仪器参数至最佳分析条件，了解傅立叶变换离子回旋共振质谱仪在石油组成分析中的重要作用。
三、实验内容
1、通过配制样品，学习称量样品、选择溶剂及配制特定浓度样品的方法和注意事项；
2、确认仪器状况正常后，练习开关机步骤；
3、学习软件的使用和谱图识别，包括正负离子模式谱图、质量范围、质量重心、峰形好坏、仪器校准与内部校准方法、校准表的建立等；
4、通过调试关键参数，深入理解离子的产生、传输、检测和采集到的谱图之间的联系。
四、使用仪器
美国Bruker公司Apex-Ultra型9.4T傅立叶变换离子回旋共振质谱仪。
五、实验步骤
六、实验报告要求
1、基本信息：时间、地点、同组人员、指导老师、报告人
2、实验内容
3、质谱图数据处理
4、思考题：
(1) 高分辨质谱与气相色谱质谱仪的各自优势是什么？
(2) 使用高分辨质谱分析重质油组成有什么优势？。