摘要：眾所周知，單位質(zhì)量分辨的質(zhì)譜儀（如單四極桿質(zhì)譜儀），質(zhì)荷比的測定僅僅只能準確到0.1-0.5 Da，因此只能靠測定大致的質(zhì)量數來(lái)進(jìn)行定性分析。本文介紹了一種新穎的質(zhì)譜校正技術(shù)——MassWorks^TM，它不僅校正質(zhì)量軸，同時(shí)對質(zhì)譜峰形函數進(jìn)行校正。通過(guò)質(zhì)量軸校正，既便是在單位質(zhì)量分辨的質(zhì)譜上也能得到0.00x Da高質(zhì)量精度，這樣使得單分辨質(zhì)譜儀通過(guò)色譜分離后，對未知離子或離子碎片進(jìn)行元素組成分析成為可能；軟件的同位素峰形線(xiàn)性輪廓校正（CLIPS^TM）充分利用了同位素分布信息，可以大大提高元素組成分析的精度，使得在單分辨質(zhì)譜上測定未知物分子式的能力得到進(jìn)一步提高。

 

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    單四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀因其價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，靈敏度高，適用于多種類(lèi)型化合物，便攜甚至可以移動(dòng)使用等特點(diǎn)，已成為環(huán)境和其他應用領(lǐng)域的一件常規分析儀器。借助譜庫檢索（如NIST譜庫）該類(lèi)儀器廣泛用于已知化合物的常規分析，由于其相對的單位質(zhì)量分辨和不具有串聯(lián)質(zhì)譜功能，該類(lèi)儀器往往還不滿(mǎn)足未知化合物或新化合物定性分析的要求。

    由文獻報導可知，即使是單位質(zhì)量分辨的質(zhì)譜也可以獲得很高的質(zhì)量精度，這使得我們對未知物或其碎片的元素組成進(jìn)行分析成為可能，并且大大促進(jìn)了代謝物或者其他化合物的鑒定分析能力�；�合物的元素組成鑒定是qTOF或FTMS等高分辨質(zhì)譜系統的代表性功能，但這類(lèi)儀器使用和維護成本較高。在不改變硬件系統基礎上，更精細和全面的第三方質(zhì)譜校正軟件，可以幫助我們在常規的單位質(zhì)量分辨儀器上獲得必要的高質(zhì)量精度。軟件在GC/MS的應用中，儀器自帶的校正標樣（如PFTBA），可以直接用于校正方法，只是需要在測定前對部分設定值進(jìn)行恰當得調整。此外，由于EI離子化方式廣泛應用于GC/MS系統，在很多情況下，分子離子碎裂成一些明顯的碎片離子，通過(guò)對這些離子的高精確質(zhì)量測定可獲得非常準確的分子離子和碎片結構的額外信息。

    本文演示了殺蟲(chóng)劑在安捷倫5973N MSD上測定后，應用MassWorks^TM軟件進(jìn)行校正，來(lái)獲得分子離子和碎片離子的精確質(zhì)量和元素組成的過(guò)程。在不具備高分辨質(zhì)譜或串聯(lián)質(zhì)譜的情況下，用單四極桿質(zhì)譜測定后，采用MassWorks^TM軟件進(jìn)行校正，可以大大提高常規分析的定性確證能力。

 

    樣品信息：PFTBA校正標樣和17種有機氯殺蟲(chóng)劑混合標樣（1ng/ul），含有約50ng/ul的 PCB 209（decachlorobiphenyl, C₁₂O₁₀）

    質(zhì)譜條件：PFTBA和混標在50-550 m/z質(zhì)量范圍內以2^2的掃描速率（A/D 樣品數＝4）獲得原始掃描數據。

    數據獲得與分析：圖1顯示了數據處理的概要流程。把控制閥調到ON位置連續注入5分鐘以獲得PFTBA校正標樣的質(zhì)譜輪廓圖。類(lèi)似的，在混合樣品GC/MS分析時(shí)，在整個(gè)19分鐘的GC分離程序中反復收集質(zhì)譜輪廓模式掃描信息。使用Cerno Bioscinence的MassWorks^TM軟件中專(zhuān)門(mén)的時(shí)間窗口，從PFTBA質(zhì)譜掃描的平均結果進(jìn)行精心設計和全面的質(zhì)譜校正。這個(gè)獨特的校正過(guò)程既校正了質(zhì)量軸，同時(shí)校正了質(zhì)譜峰形函數，這是獲得質(zhì)量精度的關(guān)鍵。接著(zhù)將這個(gè)校正函數應用到每個(gè)GC/MS的掃描數據文檔，通過(guò)一個(gè)數學(xué)定義的峰形對稱(chēng)方法鎖定在精確的質(zhì)量數值，將每個(gè)原始質(zhì)譜圖轉換成校正之后的格式。接著(zhù)可以將峰檢測應用于精確和可靠的計算分子離子/它們的碎片離子的質(zhì)量位置，以通過(guò)在列出的小質(zhì)量偏差目錄范圍內的可能結構來(lái)實(shí)現化合物鑒定的目的。這個(gè)可能的目錄可以通過(guò)在MassWorks中的CLIPS^TM（Calibrated Line-shape Isotope Profile Search）進(jìn)一步優(yōu)化和大大的收縮范圍，它通過(guò)整個(gè)同位素輪廓圖來(lái)確定元素組成，高選擇能力通過(guò)全面的質(zhì)譜校正獲得唯一的可能性^[7]。

 

    PFTBA包括分子離子的12個(gè)離子被用來(lái)進(jìn)行全面的MassWorks校正。表1列出的是它們的元素組成和理論計算的精確質(zhì)量。校正將原始質(zhì)譜掃描轉換為完全校準的質(zhì)譜掃描，平均掃描為80－131。圖2是同一校正離子的原始和校準質(zhì)譜圖。這個(gè)校正可以應用到這個(gè)過(guò)程中所有掃描以檢查質(zhì)量精度。一旦校準了一個(gè)質(zhì)譜掃描，既便是在這個(gè)單位質(zhì)量分辨的數據中也可以精確的測定質(zhì)譜峰。表1列出了所有12個(gè)校正離子校正掃描（進(jìn)樣早期獲得）和測試掃描（進(jìn)樣后期獲得）的計算質(zhì)量數和質(zhì)量偏差�？梢钥闯霰M管測試質(zhì)量偏差在2.4mDa之內，校正質(zhì)量偏差卻在0.5mDa只內。

 

    盡管表1的結果顯示了校正離子自己在超過(guò)5分鐘掃描具有很好的質(zhì)量精度，我們需要將這個(gè)校正運用到不同進(jìn)樣的其他質(zhì)譜掃描這樣一個(gè)更嚴格的測試，使它更適宜一個(gè)真正的色譜分離過(guò)程。殺蟲(chóng)劑混合樣品的GC/MS分析將會(huì )作為一個(gè)真正的質(zhì)譜校正測試，它在真正色譜分離過(guò)程中對不同進(jìn)樣和離子的適用性不同于校正離子。圖3顯示了PCB 209相應于色譜洗脫的8次質(zhì)譜掃描平均的精確質(zhì)量報告�？梢钥吹�，報告的精確質(zhì)量數均與根據它元素組成計算的理論值相差4 mDa之內。由于這個(gè)分子離子是已知的，而且能夠很容易的被確證，所以鑒定它的一些EI碎片離子是更有興趣的。在424 Da附近的離子碎片，報告的單一同位素的精確質(zhì)量為423.7428Da，通過(guò)設定C, H, N, O和 Cl這幾個(gè)可能的元素組成進(jìn)行搜索，結果C₁₂C₈⁺（準確的質(zhì)量數423.7503Da）以-7.5 mDa的質(zhì)量偏差排在候選者中的17位。然而當把整個(gè)同位素分布引入到CLIPS匹配，C₁₂C₈⁺變成匹配最高的候選者，并且這正是這個(gè)碎片唯一正確的結構（圖4），盡管質(zhì)量檢測誤差稍微大一點(diǎn)。

 

    圖5中在12.52分鐘的一個(gè)小的色譜峰在235Da附近有一個(gè)很強的離子信號，通過(guò)7次掃描獲得的精確單一同位素質(zhì)量為235.0057Da。根據這個(gè)單一同位素質(zhì)量設定C, H, N, O和Cl為可能的元素進(jìn)行元素組成檢索，得到C₁₃H₉Cl₂⁺（準確質(zhì)量位235.0081 Da，或質(zhì)量誤差為-2.4 mDa）排在候選者中的21位。后來(lái)通過(guò)CLIPS匹配變?yōu)槠ヅ涠茸詈玫暮蜻x者，這個(gè)正好是殺蟲(chóng)劑p,p’-DDD的一個(gè)著(zhù)名EI碎片的位置正確結構。

    為了演示這個(gè)精測質(zhì)量方法在未知化合物鑒定方面的應用，在精測質(zhì)量之前對圖5中GC/MS進(jìn)樣最后TIC上升部分進(jìn)行平均，以便幫助鑒定可能的GC色譜柱流失。圖6（上）是TIC信號上升部分相關(guān)的平均質(zhì)譜圖。通過(guò)精確質(zhì)量鑒定，結合CLIPS，在設定C, H, N, O和Si為可能元素時(shí)檢索得到了幾個(gè)可能的元素組成候選者和他們的理論同位素圖，如圖6（下）。這些可能的候選者能通過(guò)柱化學(xué)知識進(jìn)一步優(yōu)化以提高對柱流失的理解。

 

    這篇應用實(shí)例展示了在單位質(zhì)量分辨的單四極桿GC/MS系統上通過(guò)全面和精心設計的質(zhì)譜校正，包括質(zhì)量軸和峰形校正可獲得高質(zhì)量精度的能力。校正可方便的用儀器自帶的校正標樣，通過(guò)注入測量法并應用于真實(shí)在線(xiàn)色譜分離的GC/MS進(jìn)樣過(guò)程。質(zhì)量偏差因這種外部校正可控制在幾個(gè)mDa。這種包括峰形校正的全面校正與CLIPS相結合能夠大大的提高在GC/MS實(shí)驗中真正位置化合物結構的元素組成鑒定能力。