质谱知识——自学笔记

心中u你

作者：知乎
质谱术语篇（来自“质谱生物”公主号）

概述

1、质谱：将样品分子在离子源内离子化后，裂解成各种质荷比（m/z）的离子，进而在电场和磁场的作用下被分离，并被检测器测定，按m/z的大小排列而成的图谱，称为质谱。
2、液质联用（Liquid chromatography-mass spectrometry，LC-MS）：将液相色谱的分离性能和质谱的质量分析能力结合在一起的一种化学分析技术。LC-MS具有高灵敏度和选择性，通常用于复杂基质中化合物的分析和鉴定。
3、质谱法（Mass Spectrography）：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。
4、质谱图：以检测器检测到的离子信号强度（通常为相对强度）为纵坐标，离子质荷比为横坐标所作的谱图。
5、质量数：是指原子核内质子数和中子数的总和。根据计算方式的不同，化合物的质量是分为整数质量、单一同位素质量和平均质量。
6、质荷比（m/z）：离子的质量（以原子量单位计）与它所带电荷（以电子电量为单位计）的比值，叫做质荷比，简写为m/z。
质谱结构

1、离子源：  使样品分子电离产生离子的部件，常见的离子源有EI、CI、ESI、APCI、APPI、MALDI等。     
2、质量分析器：  是指将不同质荷比的离子进行筛选或分离的部件，常见的质量分析器有单四级杆、三重四级杆、离子阱和TOF。      
3、四极杆：  四极杆由四根平行的钼金属杆组成（有的厂家不是钼金属）。杆的横截面是圆形的（有的是双曲面），与中心轴等间距。DC和RF电压同时加在杆上。相对的两个杆组成一组，加相同的DC和RF电压。相邻杆电压振幅相同，极性相反。电压的组合将离子根据质荷比（m/z）分开。在特定DC和RF电压条件下，仅有一种m/z的离子有稳定的运动轨道，沿杆轴向运动，传输至检测器。基于四极杆的工作模式，四极杆也叫质量过滤器。
质谱数据采集

1、全扫描（full scan）：  是指检测一段质荷比范围离子的采集方式，由每个采样点提取一张质谱图。     
2、选择离子监测（Selected Ion Monitoring ，SIM）：  又称单离子监测。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，而其他离子不被记录。      
3、多反应监测（Multiple Reaction Monitoring，MRM）：  MRM是MS1选择一个（或多个）特征离子，经过碰撞解离，到达MS2再进行离子检测，只有符合特定条件的离子才能被检测到。因为经过了2次选择，因而比单四级杆质量分析器的SIM方式选择性，排除干扰能力和专属性更强、信噪比也更高。      
4、中性丢失扫描 (Neutral Loss Scan)：  是指MS1扫描所有离子，所有离子进入碰撞室碎裂后，MS2和MS1相差固定质量联动扫描，检测丢失该固定质量中性碎片（如质量数为15、18、45）的离子对，得到中性碎片谱。      
5、母离子扫描 (Precursor Ion Scan)：  是指MS1扫描电压选择母离子（如分子离子）（全扫描），进入碰撞室碎裂后，MS2固定扫描电压，只选择某一特征离子质量，该特征离子是由所选择的母离子产生的，由此得到所有能产生该子离子的母离子谱。母离子扫描一般用于同系物的分析。      
6、子离子扫描 ( Product Ion Scan)：  是指MS1固定扫描电压，选择某一质量离子（母离子）进入碰撞室，发生碰撞解离产生碎片离子，由MS2进行全扫描。得到的所有碎片离子都是由选定的母离子产生的，没有其他干扰，称为子离子谱。子离子扫描主要用于化合物结构分析。      
7、质量歧视效应(Mass discrimination effects)：  是指质谱仪对不同质量的离子产生偏差响应的现象。四极杆分析器有质量歧视效应，即高质量端灵敏度下降。因为高质量区域的测定需要高的分辨率，离子传输率与分辨率有关，较高的分辨率对应较低的传输率。传输率降低的另一原因是进入四极场的入口边缘场效应，高质量的离子入射速度低，在入口边缘处停留时间长，导致散射损失，使高质量端的灵敏度下降。      
8、总离子流图（TIC）：  在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图。      
9、离子强度：  离子强度表示每种离子的量的大小，可直观显示为响应信号的强弱或谱峰的高低。离子强度可分为绝对强度和相对强度。      
10、分子离子：  是指样品分子失去或得到一个电子形成的[M]+。     
11、准分子离子：  指与分子存在简单关系的离子，通过它可以确定分子量，例如分子得到或失去一个质子生成的[M+H]+或[M-H]-。     
12、母离子：  又称前体离子，是指能通过特定反应产生特定的产物离子的离子。     
13、子离子：  又可称为产物离子，是指由某一母离子通过特定反应产生的离子。因子离子可以进行多次解离，所以子离子只是相对而言的。     
14、碎片离子：  由前体分子离子发生碎裂产生的产物离子。但是解离出的碎片离子可能会加合其他的带电微粒，因此产物离子未必会是碎片离子，但碎片离子必然是产物离子。      
15、加合离子：  是指在被测分子上加上一个具有明显质量的带电微粒如钠离子（Na+），钾离子（K+）等形成的离子。     
16、多电荷离子：  一般由电喷雾离子源产生，是指带有两个或以上电荷的离子，常见于多肽和蛋白质的分析中。     
17、同位素：  是指具有相同质子数，但中子数不同的同一元素，如氢的三种同位素：氕、氘和氚。     
18、基质效应：  因受检测体系中其他共存化合物（如：磷脂）的影响，待测化合物离子的信号强度降低或异常增高的现象。基质效应分为相对基质效应和绝对基质效应
方法验证

1、选择性（干扰）：选择性所测试的是将目标分析物和样本中其他成分区分开的能力。干扰物质是指，对目标分析物的测定产生影响或干扰的外源性或内源性物质。干扰研究是评估某项方法是否会被常见的干扰物所影响。      
2、残留：残留是指分析系统中前面进样样本的分析物去除不完全造成的。如果不对残留进行评估，实验精密度和准确度结果的真实性是存在疑问的。      
3、特异性：特异性是指在样品中存在干扰成分的情况下，分析方法能够准确、专一地测定分析物的能力。     
4、精密度与准确度：精密度是指在确定的分析条件下，相同介质中相同浓度样品的一系列测量值的分散程度。通常用质控样品的批内和批间相对标准差(RSD)来考察方法的精密度。一般RSD应小于15%，在LLOQ附近RSD应小于20%。  准确度是指在确定的分析条件下，测得的生物样品浓度与真实浓度的接近程度(即质控样品的实测浓度与真实浓度的偏差)，重复测定已知浓度分析物样品可获得准确度。一般应在85%~115%范围内(一般偏差应少于15 %)，在LLOQ附近应在80%~120%范围内。      
5、标准曲线和定量范围：标准曲线反映了所测定物质浓度与仪器响应值之间的关系，一般用回归分析法(如用加权最小二乘法等)所得的回归方程来评价。应提供标准曲线的线性方程和相关系数，说明其线性相关程度。标准曲线高低浓度范围为定量范围，在定量范围内浓度测定结果应达到试验要求的精密度和准确度。      
6、定量下限：定量下限是标准曲线上的最低浓度点，表示测定样品中符合准确度和精密度要求的最低浓度。其准确度应在真实浓度的80%~120%范围内，相对标准差(RSD)应小于20%。至少应由5个标准样品测试结果证明。      
7、样品稳定性(Stability)：根据具体情况，对生物样品在室温、冰冻和冻融条件下以及不同存放时间进行稳定性考察，以确定生物样品稳定的存放条件和时间，应在确保样品稳定的条件下进行测定。还应注意考察储备液的稳定性以及样品处理后的溶液中分析物的稳定性，以保证检测结果的准确性和重现性。      
8、提取回收率：从生物样本基质中回收得到分析物质的响应值除以标准品产生的响应值即为分析物的提取回收率。也可以说是将供试生物样品中分析物提取出来供分析的比例。

原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/664967553