14_单电荷单体与多电荷多聚体的LC/MS鉴定及相对定量

2026-05-18 15:19:29, 绿绵科技北京绿绵科技有限公司

1. 质谱准确度与谱图重叠离子种类的分析

液相色谱 / 质谱（LC/MS）是一种高效且应用广泛的分析工具，可用于化学品、聚合物和生物分子的分析，这是因为它能够基于这些分子的质荷比（m/z）以及各自的同位素分布，对其实现高特异性检测。出于同样的原因，质荷比相互接近的离子（例如由单电荷单体、双电荷二聚体或多电荷多聚体所产生的离子），因其质谱信号相互重叠，构成了颇具挑战性的分析难题；尤其当这些离子在质谱系统的离子源区域内形成时，彼此之间无法通过色谱实现分离。

在本文中，采用一种全新方法，即便使用常规的单位质量分辨率液相色谱 / 质谱系统，也能够对这类离子物种进行鉴定与相对定量分析。

使用一组质谱校准标准品（例如质谱调谐标准溶液），既可以在原始轮廓模式（Profile）下采集质谱数据，也可以对其进行校准，从而获得由单体与任意数量多电荷多聚体组成的混合物的高准确度轮廓质谱图。与此同时，能够精确计算出每一种可能存在的离子的离散同位素分布，这些分布随后可被转换为轮廓模式理论质谱图，且与经过校准的质谱峰形保持一致。

将采集并校准后的混合物轮廓质谱图，与针对每一种可能组分计算得到的理论轮廓图进行最小二乘回归分析，既可以检测这些可能组分的存在与否，也能测定它们的相对浓度。谱图准确度（Spectral Accuracy）指标可用于表征拟合优度，即判断是否已纳入正确的候选组分，从而实现可靠的鉴定与分析。

2. MS TrueCal™技术：质量准确度提升 100 倍，实现高谱图准确度

采集轮廓模式（原始扫描 vs 质心）质谱数据是保留有关元素组成的所有关键信息的关键，并且任何实测的轮廓模式质谱数据均由两部分组成：

1）由元素组成产生的离散同位素分布；

2）质谱仪器与调谐参数所特有的峰形

为实现真正意义上的精准质谱分析，采用一种同时兼顾质量位置与质谱峰形的新型质谱校准方法（TrueCal）至关重要。该方法在低分辨质谱系统上可通过已知标准品实现，在高分辨质谱系统上则可利用待测化合物自身的单同位素峰完成。

对于高分辨飞行时间质谱或轨道阱质谱数据，可仅进行峰形校准，将实际测得的峰形转换为已知的理想数学函数；这一自校准过程以待测未知物自身测得的单同位素峰作为标准，被称为 sCLIPS。

低分辨 TrueCal 技术结合 CLIPS 分子式鉴定：通过已知元素组成的内标或外标，同时校准质荷比位置与质谱峰形，可使单四级杆或三重四级杆质谱的质量准确度提升 100 倍，从 0.x 量级提升至 0.00x 量级。将此校准过程中获得的无与伦比的谱图准确度相结合，在常规气相色谱 / 质谱或液相色谱 / 质谱工作条件下，借助 CLIPS（校准线型同位素轮廓检索）技术测定未知化合物的元素组成具备了实际可行性

3. 结果与讨论

3.1 GC/MS上尼古丁分子离子连续脱氢系列离子的定量分析

一个分离度良好、包含纯尼古丁的气相色谱峰，其电子轰击质谱在分子离子 M⁺附近呈现双峰，这表明在电子轰击电离与碎裂过程中可能发生连续脱氢。

尼古丁的EI-MS谱图

借助 MassWorks 软件中的离子系列（Ion Series）分析功能，可在多种离子共存的情况下，将所有离子纳入考量并完成混合物分析。

CLIPS searh与Ion Series参数设置

这一能力得益于 TrueCal 校准流程，该流程能够对每一种纯组分（离子）的质谱进行理论计算，并与校准后的实际质谱精准拟合，最终得到各组分的相对浓度。

尼古丁分子离子连续脱氢产生的系列离子m/z156-162的浓度结果

3.2 LC/MS上双电荷二聚体的确证

一个分离度良好、包含纯化合物的液相色谱峰，其单位分辨率质谱经 CLIPS 分析仅得到 81.8% 的谱图准确度，这表明存在潜在的谱图干扰。

直接CLIPS Search分析的谱图准确度仅为81.8%

在尝试包括额外加氢在内的若干种谱图干扰因素后，拟合效果并未得到明显改善；由此推测，双电荷二聚体可能是导致同位素簇之间拟合不佳的原因，并将其纳入 CLIPS 检索。

Ion Series设定为二聚体

拟合效果得到显著改善，谱图准确度提升至 96% 以上，这一结果有力证实了双电荷二聚体的存在，该离子很可能在电喷雾离子源内生成。

加入Ion Series分析条件后，谱图准确度提升至96%

4. 结论

将质谱轮廓模式数据校准为高准确度全轮廓数据，不仅能够在单位分辨率的单四级杆或三重四级杆质谱上，实现未知物的精确质量元素组成测定，还支持复杂离子系列分析，包括对离子源（本研究验证的气相色谱电子轰击源或液相色谱电喷雾源）内部生成的附加离子进行鉴定与分析。

关于MassWorks 软件

MassWorks软件是由 Cerno Bioscience 公司开发的一款革命性的MS数据定性分析软件，能帮助我们在低分辨率的四极杆GC/MS、LC/MS直接测定化合物的精确质量，并通过独有的谱图准确度概念确定出准确的分子式。MassWorks软件同样适用于高分率质谱（TOF、Orbitrap）的定性分析。