ChemPattern产品手册6解卷积质谱法解决方案
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解卷积质谱指纹图谱解决方案共提供 3 种特殊类型的提取离子流色谱图的叠加显 示，除了解卷积峰所代表的单一化合物提取离子流色谱图外，还包括解卷积总离 子流色谱图，以及解卷积残差（背景）总离子流色谱图。后两者既可在解卷积过 程中添加，也可以通过质量色谱图对话框（5.5质量色谱图）单独添加。
基线过滤
凡与基线的相似度高于所设定阈值的提取离子流色谱图将被舍弃（图 6-8，图 6-4）。 该参数通常不宜过低，以避免峰型较低矮的拖尾峰被误识为基线的一部分。
共有碎片离子检测与数据平滑
共有碎片离子检测尝试解析连续的碎片离子色谱图是否分属不同的化合物（图 6-9 右）。与之一同设定的峰平滑功能则有助于改善解卷积化合物峰型，并可获得
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图6-7 原始质谱图 与解卷积质 谱图的对比
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F7
图左 1~左 3：依次显示对应保留时间的某化合物的原始解卷积质谱图、合并同位素质谱图，以及合 并同位素和加合离子的质谱图。右 1 图：总离子流色谱图中某保留时间的原始质谱图局部放大。显 示相对 GC-MS 而言，LC-MS 通常本底干扰更强，因此较高的解卷积残差通常在所难免。
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F4
6.2 质谱解卷积
质谱解卷积对总离子流色谱图中的色谱重叠峰所代表的共洗脱化合物进行质谱数据 的重构，从而获得化合物的单一色谱峰和准分子离子峰信息。该方法的介绍详见 12.27 质 谱解卷积。
访问质谱解卷积操作的方法为在树型列表内选中任意样品的前提下单击 编辑菜单 解卷积。对应的选项及描述详见下表：
项目名称
描述
选项
质谱 TIC 解卷积
设定质谱图解卷积的参数。分为基本参数和高级 参数两部分。
峰匹配阈值
设置解卷积时的不同碎片离子质量色谱图的匹 配阈值，以进行基于相似度的合并。0.5-1 可选， 值越高则匹配越严格。
该章节讨论的内容适用于采用 ESI/MS、APCI/MS 等 API 软电离技术的复杂样品的液质 联用定性、定量分析，也可用于 EI/MS 等气质联用复杂样品的分析。
除另有说明外，该章节仅讨论质谱解卷积技术、及化合物分子特征匹配等内容。其他 内容如数据导入和质谱数据预处理等，请参考5.质量色谱法解决方案，关于共有模式建立等 内容，请参考3.柱色谱法解决方案。
解卷积质谱法解决方案本章介绍以液质联用lcms和气质联用gcms数据为基础的质谱解卷积技术即共流出组分的重叠色谱峰解析亦称多元分辨技术在chempattern先进化学计量学系统解决方案软件中的应用包括数据处理步骤方法指南和操作规范等内容从而展示如何开展基于质谱解卷积技术的复杂体系高内涵分析和先进质量控制等多种分析任务
取值范围：0.5～1
设定一个最小解卷积峰的峰高阈值，以排除所获 最小相对峰高（%） 得的痕量峰，从而简化解卷积结果。该值以相对
于最大强度峰的百分比值计算。
取值范围：0～100
解卷积质量色谱图 设置需要添加的解卷积质量色谱图
无、解卷积离子流图、 解卷积背景离子流图、全部 添加
高级设置
调整以下设置可能会对解卷积分析速度和结果 产生较大的影响，需要根据实际图谱情况确定最 合适的参数。
取值范围：0.01～1
解卷积信噪比
设定解卷积时的峰强度信噪比阈值，强度低于该 值的离子峰将被过滤掉。较大的设定值会提高解 卷积的速度，但相应会损失一定精度。
取值范围：1～100
基线过滤
设定判定碎片离子质量色谱图是否为本底噪音 的阈值，0.5-1 可选。高于该值的碎片离子将被 视为本底。值越低则过滤的离子越多。
峰匹配阈值
峰匹配阈值越高则不同离子碎片提取离子流图之间的匹配越严格，所获得的解卷 积色谱峰的峰置信度也越高。特别是对于色谱保留时间极为接近的化合物，需要 在较高的峰匹配阈值下得以正确区分（图 6-5 左）。相应的，在误识率降低的同 时，也会由于背景噪音造成的离子碎片间的测量误差影响匹配结果，从而导致潜 在的拒识率升高的趋势。
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F6
图6-4 典型解卷积 结果示意图
左图：由图中可观察到所有多个色谱峰相重叠的情况均得到了较好的解卷积。图中最右侧两个拖尾 严重包埋在基线中的共洗脱化合物也得到了正确的解析；右图：开启数据平滑后的解卷积结果对比。
图
解卷积质谱指纹图谱解决方案中的样品图谱可保存和显示色谱峰积分结果或解卷积 积分结果二者中的一种。也就是说样品即可进行常规的色谱峰积分，也可进行色谱峰解卷 积，并且常规积分结果可作为解卷积时的参照信息。但只有进行过解卷积的图谱才被视为 有效样品，并参与共有模式的生成和化学计量学解析等后继分析任务中。
离子峰容差
离子峰容差反映了质谱图中所测得质量数的精确程度，需要根据当前样品图谱的 具体情况进行有针对性的设定。一般而言，高分辨 LC-MS 质谱的合理取值在 0.05-0.10 道尔顿（Da，Dalton）之间，而低分辨 GC-MS 质谱为 1.0 道尔顿左右。 如果数值设置较真实精确度偏高（偏小的 Da 值），则不同扫描中的相同质荷比碎 片离子将被错误归类，从而导致解卷积结果变差甚至失真。
质谱解卷积样品图谱视图提供样品的解卷积色谱图显示及交互式辅助操作功能。图谱 显示区域由样品总离子流色谱图（TIC）与色谱峰解卷积离子流色谱图等质量色谱图叠加 显示窗口，以及质谱图窗口共同组成。（图 6-1）。关于该视图的基础操作，详见 5. 2 质谱 总离子流色谱图视图。
图6-1 质谱解卷积解决 方案样品图谱视
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F8
校正后的精确化合物保留时间（图 6-4 右）。但除了自动平滑外，必要时仍需要 根据图谱的扫描频率考察不同的平滑窗口参数，以避免过度平滑造成的数据失真。
图6-8 解卷积对基 线的识别示
图6-5 低采样频率 质谱解卷积
示意图
上图演示了解卷积方法对超低采样频率（间隔>3s）ESI/MS 负离子模式质谱图的适应性。对于 峰顶点仅相差 1 个扫描点的两个大小基本一致且拖尾严重的化合物（左图中）也能够予以正 确区分（匹配阈值 0.91）。
图6-6 复杂样品质 谱解卷积示
意图
左图：药用植物重楼（Paris Polyphylla var.Yunnanensis）提取物的 UPLC-QTOF 的 ESI 负离子模 式 TIC 图谱，运行时间 50min；右图：解卷积总离子流色谱图 39.5~42min 的局部放大图，图 中显示在最小峰高 0.5%设定下该范围所检测到的 25 化合物的解卷积色谱峰。而整个样品图 谱中可检出置信度>0.90，相对峰高>1.0%的解卷积化合物>200 个。
最小相对峰高
通过解卷积分析，质谱数据中所有乃至含量极微的可测化合物纤毫毕现，完整表 征了复杂体系分析样本的海量信息，这一特点在高浓度（过载）样品的高分辨质 谱图中尤为突出（图 6-6）。但保留过于微量的化合物并不会对分析结果起到增强 的作用，反而为样品间的化合物识别和匹配形成额外干扰，并且使得分析结果冗 长繁复。因此可使用最小峰高阈值将低于设定限度以下的微量化合物排除在解卷 积结果之外，从而有助于分析目标的集中与明确。
离子峰合并
离子峰合并所提供的合并同位素峰以及合并加合离子选项，可用来辅助简化所提 取的化合物纯质谱图（图 6-7），而不同的选项设置对解卷积结果本身基本没有影 响。两种方法的用途顾名思义，需要注意的是由于可能的加合离子类型较多，因 此只提供了对 ESI 负离子模式下最常见的[M+Cl]－, [M+HCOO]－, [M+CH3COO]－等 3 种加合离子与[M-H]－离子间的自动识别与合并，其他可能的加合类型需要由用 户自行（Paris Polyphylla var.Yunnanensis）提取物的 UPLC-QTOF 的 ESI 负离子模式 TIC 图谱 解卷积结果 0~4.5min 局部放大图。从图中可以观察到解卷积过程对于箭头所示区域中构成基线的 碎片离子有着较强的识别能力。注：为了便于比较对保留时间 0.5min 左右处的溶剂峰也进行了解卷 积处理。
取值范围：0.5～1
共有碎片离子检测
是否对邻近化合物的共有碎片离子进行检测。这 会降低检测结果的拒识率但也会同时提高误识
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二项式平滑窗口
离子峰合并 样品操作 应用于所有图谱
率。需要同时设定质量色谱图平滑选项。
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6. 解卷积质谱法解决方案
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F1
本章介绍以液质联用（LC-MS）和气质联用（GC-MS）数据为基础的质谱解卷积技术 （即共流出组分的重叠色谱峰解析，亦称多元分辨技术）在 ChemPattern 先进化学计量学 系统解决方案软件中的应用，包括数据处理步骤、方法指南和操作规范等内容，从而展示 如何开展基于质谱解卷积技术的复杂体系高内涵分析和先进质量控制等多种分析任务。
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F3
除了解卷积离子流色谱图外，质谱解卷积结果还可以质谱等高线图（图 6-2）的 形式进行更详细的显示，详见5.6质谱等高线图。
图6-2 解卷积质谱热图
显示模式
解卷积列表的内容和操作方法详见 3.3.2 样品图谱视图及数据。在此基础上，在解卷 积解决方案中还相应增加了每个解卷积色谱峰的基峰离子和解卷积峰置信度信息。
该解决方案的样品图谱显示窗口在质谱总离子流色谱图视图的基础上，还提供如下解 卷积结果交互式显示功能：
当样品图谱经过解卷积后，在图谱窗口中将显示解卷积色谱峰，并在右下角的样 品状态栏高亮显示对应的提示信息；
解卷积峰之间通常相互重叠，因此每次单击图谱中的色谱峰区域内部，将依次循 环高亮显示所选区域内的每个色谱峰，并在列表栏中选中对应的色谱峰信息，以 及在质谱窗口中显示对应化合物解卷积后的纯质谱图；
解卷积一词在质谱的不同应用领域中所指代的含义不同，此处是指对色谱重叠峰进行基于质谱数据 的解卷积，从而重构化合物的单一色谱峰和“纯”质谱图。详见 12.27 质谱解卷积。
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F2
6.1 质谱解卷积样品图谱视图
信噪比
高信噪比适用于定性任务，有助于排除基线噪音和来自相邻化合物的碎片离子的 干扰，使所获得的解卷积质谱图较为“纯净”。低信噪比（如<10）下可减少解卷 积残差，但会相应地增加解卷积时间。对于首次进行解卷积的未知样品图谱，可 在摸索解卷积最佳参数阶段时选择较大的解卷积信噪比，以提高运算速度。待所 有参数确定后，如有必要再以较小的信噪比进行最终的精确解卷积。
解卷积范围
设定解卷积作用范围。其中，基于积分结果为快 速解卷积方法，基于选择范围的解卷积结果较详 细但相对计算较慢。
基于积分结果、基于所 选范围
解卷积开始（min） 设定质谱解卷积的色谱开始时间
解卷积结束（min） 设定质谱解卷积的色谱结束时间
离子峰容差（Da）
设定不同扫描质谱图之间的同一个碎片离子的 质荷比漂移范围的容差。
F5
设置对质量色谱图进行二项式平滑的窗口大小。
自动、7、11、15、19、
窗口值越大，则平滑效果越强。
25
是否在解卷积化合物质谱图中合并同位素峰以 及加合离子峰。开启后可起到简化质谱图的作 用。
选择一个针对样品的操作
否、合并同位素峰、合 并同位素峰及加合离子 （+Cl, +HCOO, +CH3COO）
是否将当前操作应用于所有图谱
在解卷积进行过程中将显示进度对话框，提示当前的步骤进度并对可能的错误信息进 行显示。解卷积过程中可点击取消按钮随时中止过程，并恢复样品到操作前的状态。
图6-3 解卷积进度
对话框
解卷积参数优化说明
解卷积的通常结果如图 6-4 所示。对于快速分析预览以及样品图谱质量较好的情况而 言，仅设置解卷积基本参数即可。如需提高解卷积分辨率或改善复杂样品的解卷积结果， 则可有针对性的调整解卷积高级选项内的参数配置。以下对解卷积参数的作用和对结果的 影响进行具体说明，原理部分详见 12.27 质谱解卷积。
基线过滤
凡与基线的相似度高于所设定阈值的提取离子流色谱图将被舍弃（图 6-8，图 6-4）。 该参数通常不宜过低，以避免峰型较低矮的拖尾峰被误识为基线的一部分。
共有碎片离子检测与数据平滑
共有碎片离子检测尝试解析连续的碎片离子色谱图是否分属不同的化合物（图 6-9 右）。与之一同设定的峰平滑功能则有助于改善解卷积化合物峰型，并可获得
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图6-7 原始质谱图 与解卷积质 谱图的对比
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图左 1~左 3：依次显示对应保留时间的某化合物的原始解卷积质谱图、合并同位素质谱图，以及合 并同位素和加合离子的质谱图。右 1 图：总离子流色谱图中某保留时间的原始质谱图局部放大。显 示相对 GC-MS 而言，LC-MS 通常本底干扰更强，因此较高的解卷积残差通常在所难免。
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6.2 质谱解卷积
质谱解卷积对总离子流色谱图中的色谱重叠峰所代表的共洗脱化合物进行质谱数据 的重构，从而获得化合物的单一色谱峰和准分子离子峰信息。该方法的介绍详见 12.27 质 谱解卷积。
访问质谱解卷积操作的方法为在树型列表内选中任意样品的前提下单击 编辑菜单 解卷积。对应的选项及描述详见下表：
项目名称
描述
选项
质谱 TIC 解卷积
设定质谱图解卷积的参数。分为基本参数和高级 参数两部分。
峰匹配阈值
设置解卷积时的不同碎片离子质量色谱图的匹 配阈值，以进行基于相似度的合并。0.5-1 可选， 值越高则匹配越严格。
该章节讨论的内容适用于采用 ESI/MS、APCI/MS 等 API 软电离技术的复杂样品的液质 联用定性、定量分析，也可用于 EI/MS 等气质联用复杂样品的分析。
除另有说明外，该章节仅讨论质谱解卷积技术、及化合物分子特征匹配等内容。其他 内容如数据导入和质谱数据预处理等，请参考5.质量色谱法解决方案，关于共有模式建立等 内容，请参考3.柱色谱法解决方案。
解卷积质谱法解决方案本章介绍以液质联用lcms和气质联用gcms数据为基础的质谱解卷积技术即共流出组分的重叠色谱峰解析亦称多元分辨技术在chempattern先进化学计量学系统解决方案软件中的应用包括数据处理步骤方法指南和操作规范等内容从而展示如何开展基于质谱解卷积技术的复杂体系高内涵分析和先进质量控制等多种分析任务
取值范围：0.5～1
设定一个最小解卷积峰的峰高阈值，以排除所获 最小相对峰高（%） 得的痕量峰，从而简化解卷积结果。该值以相对
于最大强度峰的百分比值计算。
取值范围：0～100
解卷积质量色谱图 设置需要添加的解卷积质量色谱图
无、解卷积离子流图、 解卷积背景离子流图、全部 添加
高级设置
调整以下设置可能会对解卷积分析速度和结果 产生较大的影响，需要根据实际图谱情况确定最 合适的参数。
取值范围：0.01～1
解卷积信噪比
设定解卷积时的峰强度信噪比阈值，强度低于该 值的离子峰将被过滤掉。较大的设定值会提高解 卷积的速度，但相应会损失一定精度。
取值范围：1～100
基线过滤
设定判定碎片离子质量色谱图是否为本底噪音 的阈值，0.5-1 可选。高于该值的碎片离子将被 视为本底。值越低则过滤的离子越多。
峰匹配阈值
峰匹配阈值越高则不同离子碎片提取离子流图之间的匹配越严格，所获得的解卷 积色谱峰的峰置信度也越高。特别是对于色谱保留时间极为接近的化合物，需要 在较高的峰匹配阈值下得以正确区分（图 6-5 左）。相应的，在误识率降低的同 时，也会由于背景噪音造成的离子碎片间的测量误差影响匹配结果，从而导致潜 在的拒识率升高的趋势。
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图6-4 典型解卷积 结果示意图
左图：由图中可观察到所有多个色谱峰相重叠的情况均得到了较好的解卷积。图中最右侧两个拖尾 严重包埋在基线中的共洗脱化合物也得到了正确的解析；右图：开启数据平滑后的解卷积结果对比。
图
解卷积质谱指纹图谱解决方案中的样品图谱可保存和显示色谱峰积分结果或解卷积 积分结果二者中的一种。也就是说样品即可进行常规的色谱峰积分，也可进行色谱峰解卷 积，并且常规积分结果可作为解卷积时的参照信息。但只有进行过解卷积的图谱才被视为 有效样品，并参与共有模式的生成和化学计量学解析等后继分析任务中。
离子峰容差
离子峰容差反映了质谱图中所测得质量数的精确程度，需要根据当前样品图谱的 具体情况进行有针对性的设定。一般而言，高分辨 LC-MS 质谱的合理取值在 0.05-0.10 道尔顿（Da，Dalton）之间，而低分辨 GC-MS 质谱为 1.0 道尔顿左右。 如果数值设置较真实精确度偏高（偏小的 Da 值），则不同扫描中的相同质荷比碎 片离子将被错误归类，从而导致解卷积结果变差甚至失真。
质谱解卷积样品图谱视图提供样品的解卷积色谱图显示及交互式辅助操作功能。图谱 显示区域由样品总离子流色谱图（TIC）与色谱峰解卷积离子流色谱图等质量色谱图叠加 显示窗口，以及质谱图窗口共同组成。（图 6-1）。关于该视图的基础操作，详见 5. 2 质谱 总离子流色谱图视图。
图6-1 质谱解卷积解决 方案样品图谱视
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校正后的精确化合物保留时间（图 6-4 右）。但除了自动平滑外，必要时仍需要 根据图谱的扫描频率考察不同的平滑窗口参数，以避免过度平滑造成的数据失真。
图6-8 解卷积对基 线的识别示
图6-5 低采样频率 质谱解卷积
示意图
上图演示了解卷积方法对超低采样频率（间隔>3s）ESI/MS 负离子模式质谱图的适应性。对于 峰顶点仅相差 1 个扫描点的两个大小基本一致且拖尾严重的化合物（左图中）也能够予以正 确区分（匹配阈值 0.91）。
图6-6 复杂样品质 谱解卷积示
意图
左图：药用植物重楼（Paris Polyphylla var.Yunnanensis）提取物的 UPLC-QTOF 的 ESI 负离子模 式 TIC 图谱，运行时间 50min；右图：解卷积总离子流色谱图 39.5~42min 的局部放大图，图 中显示在最小峰高 0.5%设定下该范围所检测到的 25 化合物的解卷积色谱峰。而整个样品图 谱中可检出置信度>0.90，相对峰高>1.0%的解卷积化合物>200 个。
最小相对峰高
通过解卷积分析，质谱数据中所有乃至含量极微的可测化合物纤毫毕现，完整表 征了复杂体系分析样本的海量信息，这一特点在高浓度（过载）样品的高分辨质 谱图中尤为突出（图 6-6）。但保留过于微量的化合物并不会对分析结果起到增强 的作用，反而为样品间的化合物识别和匹配形成额外干扰，并且使得分析结果冗 长繁复。因此可使用最小峰高阈值将低于设定限度以下的微量化合物排除在解卷 积结果之外，从而有助于分析目标的集中与明确。
离子峰合并
离子峰合并所提供的合并同位素峰以及合并加合离子选项，可用来辅助简化所提 取的化合物纯质谱图（图 6-7），而不同的选项设置对解卷积结果本身基本没有影 响。两种方法的用途顾名思义，需要注意的是由于可能的加合离子类型较多，因 此只提供了对 ESI 负离子模式下最常见的[M+Cl]－, [M+HCOO]－, [M+CH3COO]－等 3 种加合离子与[M-H]－离子间的自动识别与合并，其他可能的加合类型需要由用 户自行（Paris Polyphylla var.Yunnanensis）提取物的 UPLC-QTOF 的 ESI 负离子模式 TIC 图谱 解卷积结果 0~4.5min 局部放大图。从图中可以观察到解卷积过程对于箭头所示区域中构成基线的 碎片离子有着较强的识别能力。注：为了便于比较对保留时间 0.5min 左右处的溶剂峰也进行了解卷 积处理。
取值范围：0.5～1
共有碎片离子检测
是否对邻近化合物的共有碎片离子进行检测。这 会降低检测结果的拒识率但也会同时提高误识
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二项式平滑窗口
离子峰合并 样品操作 应用于所有图谱
率。需要同时设定质量色谱图平滑选项。
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F1
本章介绍以液质联用（LC-MS）和气质联用（GC-MS）数据为基础的质谱解卷积技术 （即共流出组分的重叠色谱峰解析，亦称多元分辨技术）在 ChemPattern 先进化学计量学 系统解决方案软件中的应用，包括数据处理步骤、方法指南和操作规范等内容，从而展示 如何开展基于质谱解卷积技术的复杂体系高内涵分析和先进质量控制等多种分析任务。
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除了解卷积离子流色谱图外，质谱解卷积结果还可以质谱等高线图（图 6-2）的 形式进行更详细的显示，详见5.6质谱等高线图。
图6-2 解卷积质谱热图
显示模式
解卷积列表的内容和操作方法详见 3.3.2 样品图谱视图及数据。在此基础上，在解卷 积解决方案中还相应增加了每个解卷积色谱峰的基峰离子和解卷积峰置信度信息。
该解决方案的样品图谱显示窗口在质谱总离子流色谱图视图的基础上，还提供如下解 卷积结果交互式显示功能：
当样品图谱经过解卷积后，在图谱窗口中将显示解卷积色谱峰，并在右下角的样 品状态栏高亮显示对应的提示信息；
解卷积峰之间通常相互重叠，因此每次单击图谱中的色谱峰区域内部，将依次循 环高亮显示所选区域内的每个色谱峰，并在列表栏中选中对应的色谱峰信息，以 及在质谱窗口中显示对应化合物解卷积后的纯质谱图；
解卷积一词在质谱的不同应用领域中所指代的含义不同，此处是指对色谱重叠峰进行基于质谱数据 的解卷积，从而重构化合物的单一色谱峰和“纯”质谱图。详见 12.27 质谱解卷积。
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6.1 质谱解卷积样品图谱视图
信噪比
高信噪比适用于定性任务，有助于排除基线噪音和来自相邻化合物的碎片离子的 干扰，使所获得的解卷积质谱图较为“纯净”。低信噪比（如<10）下可减少解卷 积残差，但会相应地增加解卷积时间。对于首次进行解卷积的未知样品图谱，可 在摸索解卷积最佳参数阶段时选择较大的解卷积信噪比，以提高运算速度。待所 有参数确定后，如有必要再以较小的信噪比进行最终的精确解卷积。
解卷积范围
设定解卷积作用范围。其中，基于积分结果为快 速解卷积方法，基于选择范围的解卷积结果较详 细但相对计算较慢。
基于积分结果、基于所 选范围
解卷积开始（min） 设定质谱解卷积的色谱开始时间
解卷积结束（min） 设定质谱解卷积的色谱结束时间
离子峰容差（Da）
设定不同扫描质谱图之间的同一个碎片离子的 质荷比漂移范围的容差。
F5
设置对质量色谱图进行二项式平滑的窗口大小。
自动、7、11、15、19、
窗口值越大，则平滑效果越强。
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选择一个针对样品的操作
否、合并同位素峰、合 并同位素峰及加合离子 （+Cl, +HCOO, +CH3COO）
是否将当前操作应用于所有图谱
在解卷积进行过程中将显示进度对话框，提示当前的步骤进度并对可能的错误信息进 行显示。解卷积过程中可点击取消按钮随时中止过程，并恢复样品到操作前的状态。
图6-3 解卷积进度
对话框
解卷积参数优化说明
解卷积的通常结果如图 6-4 所示。对于快速分析预览以及样品图谱质量较好的情况而 言，仅设置解卷积基本参数即可。如需提高解卷积分辨率或改善复杂样品的解卷积结果， 则可有针对性的调整解卷积高级选项内的参数配置。以下对解卷积参数的作用和对结果的 影响进行具体说明，原理部分详见 12.27 质谱解卷积。