质谱发展历史 基础知识

n
B、灵敏度 一定浓度样品产生响应时，最低的浓度
值。
D、分辨率 质谱分辨不同质荷比离子的能力
分辨率R=M/ΔΜ
a
=M₁/(M₂－ M₁) b
a 公式定义为单峰的质荷比与其半峰宽之比 b公式定义为相邻的相交10％的两个峰M₁ M₂
按a 式计算的分辨率约为b式计算的两倍。
不同分辨率谱图效果
E：分子量的表述方式
使用高能量的氙原子Cs+离子或甘油-NH4+集团喷射样品靶 上的样品和基质表面,基质是溶解样品的非挥发性溶剂,样品 从基质中解吸附并汽化,离子化.
基质的作用是溶解样品;吸收大部分能量,有助于样品离子化 并保护样品不被高能量撞击破坏.
FBI优缺点
❖ 优点
❖ 1、质量数可以做到7000Da。 ❖ 2、快速。 ❖ 3、软电离方式，碎片离子少。 ❖ 4、容易引入阳离子形成
2、灵敏度高达femtomole级。
2、对某些化合物特别敏感，污染难
3、软电离，可观察生物分子非共价反 清洗。
应。
3、样品需先气化，混合物不适用。
4、易于和LC串联，直接分析流速为 4、带多电荷，在分析混合物时，产
1ml/min的LC洗脱液。
生混乱。
5、没有基质干扰。
5、定量时需内校准。
6、适于联四极杆质量分析器、离子阱 质量分析器做结构分析。
D: ESI离子源
Electrospray Ionization
4000v强电场中，样品溶液通过毛细管喷嘴喷出，带 电液滴被静电场吸向质谱人口，同时伴随干燥或加 热干燥气体吹送，使液滴表面溶剂挥发,液滴体积变 小，表面电荷密度变大，当同种电荷之间的库仑斥 力达到雷利极限时，突破表面张力，液滴爆裂为更 小的带电液滴，这一过程不断重复，使最终的液滴 非常细小，呈喷雾状，此时液滴表面电场非常强大， 使分析物离子化，带单电荷或多电荷。
D、傅立叶回旋共振质量分析器 fourier Transform-Ion Cyclotron Resonance
质量精度最高，达± 0。001％
几种质量分析器的比较
第三节：质量分析器的串联
目的：碰撞诱导产生碎片离子，进行结构解析 Collision-induced dissociation(CID)
第二章 质谱仪的组成
离子源
质量过滤/分析器
进样部分
检
样品板 LC或GC
+ ++
+++ + + ++ + + ++
+ +
++
+++ +++
++++++ +++
+
+
+
+
测 器
EI源 FAB源 MALDI源 ESI源
Quadruopole Ion trap Time-of-flight
电子倍增器 闪烁计数器
阳离子化没有这一缺点，常用在ESI离子方式中， 糖类非常适合这一电离方式，一般多加Na+. 阴离子化: 分子失去一个质子，带上正电荷，这种离子化方式 适合酸性物质，如酚类、羧酸和磺酸。
第三章 质量分析器（过滤器）
第一节：质量分析器的主要指标 A、质量范围（ｍ/ｚ） 所能测量的质荷比范围 [M+nH]ⁿ⁺
The following components are ACCEPTABLE Acetic or formic acid Acetonitrile, ethanol Guanidine/HCl 4M Hexafluoroisopropanol up to 40% Methanol Sodium chloride 10 mM Urea 1M
1、单同位素质量monoisotopic mass
最轻的稳定同位素的质量（也有说自然界中丰度最 大的同位素的质量）。 只有高分辨率的质量分析器才能分离出单同位素峰。
2、化学平均分子量M 根据同位素质量及丰度计算出平均质量，
所有元素的平均质量给出分子的平均质量。
3、最高峰质量 即未分辨开质谱峰最高处的质量数。
第一节 进样部分
要求： 大气压下的样品要进入高真空的质谱仪，
而不影响仪器的真空度。 方式：
进样板进样 进样头进样 毛细管进样（从气相色谱及液相色谱柱）
第二节 离子源
▪ A :EI源 Electron Ionization
▪
是1980年以前的主要离子化方式,只能用于远远小于生物有机分子的小分子
(400Da以下)的检测,样品需经过汽化(通常热解吸附)进入电离区,与电子流撞击.电子流
1956年
GC-MS开始联用
1959年
质谱首次用于peptide sequencing
1965年
离子共振质谱出现
1968年
电喷雾离子源Electrospray Ionization
1973年
LC-MS
1974年
Fourier transform ion cyclotor resonance MS
1987-1988年 Matrise_assisted laser desorption ionization
2、MS/MS方式： Q₁作为分析器选择母离子(前体离子），Q₂
作为碰撞室产生子离子，子离子由Q₃分析。 3、MS³方式：
三级四极杆的几种扫描模式
1、子离子扫描模式：即MS/MS。 2、前体离子扫描模式：
Q₁依次将所有离子输入Q₂碰撞解离，Q₃设定一个特定子离 子值，只检测此特定子离子， Q₃与Q₁联接，当检测器检测到 子离子时，质谱仪记录的是Q₁中的子离子值，质谱图显示的 是所有产生相同子离子的母离子。 3、中性丢失扫描： Q₃扫描与Q₁有一特定质量差异的子离子，谱图显示的是所 有特定中性分子丢失的母离子。
离子阱质量分析器
三维的四极杆，RF加在环形电极上。
C、飞行时间质量分析器 Time-of-Flight Analyzer
离子的E=U·Z=½ mv²
飞行时间t= L v
t=const· m z
反射飞行时间质量分析器(RETOF-MS)
Uref
TOF对真空度的要求非常高10⁻⁷Torr
MALDI源一般同时联接Time-of-Flight Analyzer和RETOF
品光降解。
4、串联质谱功能较弱，除非接反 射装置进行源后衰变测量。
5、不能分析非共价键相互作用。 6、定量时需要内校准。 7、如没有反射飞行装置，不能分
析多肽修饰。
8、对各种赋形剂的容忍度低（如 含磷酸缓冲液，大于150mM的盐
等。
Sample submission
In solution, as concentrated as possible, volume 10-20 ul Minimum Concentration 10 pmol/microliter Use 200ul PCR-style eppendorf tubes
电荷数和质量数的计算
已知
mj=(m+nj)/nj
相
mk=(m+nk)/nk
对
丰
nj= nk+1
度
推算出
nj=(mk-1) /(mk- mj)
nk=(mj-1) /(mk-mj)
mk mj
m/z
m=mj·nj-nj
=mk·nk-nk
ESI优缺点
优点
缺点
1、质量数可达70，000Da
1、耐盐能力低。
DC+RF
四极杆质量分析器的 优点
四极杆质量分析器通常与EI、ESI源联接 1、能容忍相对低的真空度（约10x10⁻⁵Torr） 2、m/z可达3000， ESI离子源产生的多电荷
生物分子离子m/z正好多在3000以内。 3、开销低廉。
B、离子阱质量分析器
三维的四极杆，RF加在环形电极上。
环形电极
7、带多电荷，允许质量范围窄的设备 检测高质量数的离子。
8、带多电荷，通过计算平均值给出更 精确的质量数。
9、特别适于测多肽的修饰。
10、样品前处理简单可直接分析RPHPLC脱盐处理的溶液。
E: 其他离子化方式
阳离子化: 以非共价键结合的方式向中性分子加上正电荷。 尤其适合质子化不稳定的的分子，质子化是共价键 结合，电荷从质子向分子发生转移，这以过程会造 成分子的不稳定，使分子裂解。
常用基质
1、α氰基－4羟基－肉桂酸
Hale Waihona Puke CCA2、3,5－二甲氧基－4－羟基肉桂酸 SA
3、龙胆酸（2,5－二羟基苯甲酸 DHB
4、吡啶甲酸
PA
5、3－羟基吡啶甲酸
3HPA
多肽 蛋白 聚合物
MALDI源由氮激光器产生短周期脉冲激光，产生的 多为单电荷离子，效率很高，即使只有极少的样品 也可分析
表述方式要看分子量及分辨率而定，当m/z 高时单同位素峰已不是丰度最大的峰， m/z >8000时Μ与最高峰质量趋于一至。
第二节 质量分析器的种类
A、四极杆质量分析器Quadrupole Analyzer
A、B极性相反，加上一个直流电压DC，叠加一个射频电 场RF，扫描时固定RF频率， DC： RF保持比率不变，数值 递增，使m/z小到大的离子依次通过，取得一张完整的质谱 图。
C:
MALDI 激光解吸附离子源
Matrix-Assisted laser Desorption/Ionization
MALDI源的出现解决了生物大分子的离子化难题， 离子化过程与FBI有相似之处。
1、使用基质，但基质为固体。