质谱仪简介

在过去的几年中,质谱(MS)在技术和应用方面经历了惊人的发展。MS是一种技术,它产生气相分析物离子,根据其质荷比(m/z)分离并检测这些离子。

质谱仪由三个主要部分组成,包括离子源、质量分析器和检测器系统。在质谱实验中,分析的过程按顺序分为五个阶段,包括进样、分析物电离、质量分析、离子检测和数据处理。

质谱仪

质谱仪

离子源的常见类型有:
电子电离(EI)化学电离(CI)快速原子轰击(FAB)基质辅助激光解吸电离(MALDI)电喷雾电离(ESI)大气压光电离(APPI)大气压化学电离(APCI)

质量分析器的常见类型有:
飞行时间、四级杆、线性四极离子阱、三维四极杆离子阱、傅立叶变换离子回旋共振(FT-ICR)、Orbitrap。

检测器的常见类型有:
电子倍增器、微通道板检测器、Daly检测器、焦平面检测器。

串联质谱(MS/MS)依次组合了不同的质量分析器,以提高功能性并允许多重实验。串联质谱仪可以进行多轮质谱分析,通常被某种形式的分子碎裂分开,串联MS分子碎裂的常见方法包括:

1. 碰撞诱导解离(CID)
2. 高能碰撞解离(HCD)
3. 电子捕获解离(ECD)
4. 电子转移解离(ETD)

进样

虽然进样系统实际上并不是MS的一部分,但在保持高真空要求的同时使样品进入离子源是很重要的。进样可能涉及单个样品或接于色谱分离后。大多数现代质谱仪都与高效液相色谱(HPLC)组合在一起,它结合了液相色谱仪的物理分离能力和质谱仪的质量分析能力。此外,对于某些研究(如蛋白质组学),色谱分离可以提前进行分析。

分析物电离

在质谱分析中,电离是指产生气相离子以进行后续质量分析。电离技术一直是确定可以通过质谱分析哪些类型样品的关键。MS中有各种类型的电离方法,如根据分析物分子的物理状态进行分类。如电子电离(EI)和化学电离(CI)是气相电离技术,通常用于气相色谱-质谱(GC-MS)中;电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)作为液相电离技术,被广泛用于液相色谱-质谱(LC-MS)中。

质量分析

质量分析是质谱的核心部分,气相离子产生后,被传输到质量分析器中并根据m/z被分析。质量分析器有使用静态或动态场的各种类型,每种分析器都有各自的优缺点,有一些重要的特征被用来测量质量分析器的性能。质量范围决定了质量分析器测量离子的m/z极限;扫描速度是指分析器在特定质量范围内测量的速率;质量精度是指m/z的测量误差与真实m/z之间的差;质量分辨率则是指区分m/z稍有不同的两个峰的能力。

离子检测

离子通过质量分析器后,被检测器检测并转化为可用信号。检测器能够从入射离子产生与其丰度成正比的电流。由于在特定瞬间离开质量分析器的离子数量一般很小,因此通常需要放大来获得可用信号。一些检测器被用于一次计数单个质量的离子,因此它们会在一个点上依次检测所有离子的到达。其他类型的检测器(如照相板或图像电流检测器)可对多个质量进行计数,并沿一个平面同时检测所有离子的到达。

数据处理

质谱获得的数据可用于定量分析、分子测定、结构解析或序列测定。质谱可以产生各种类型的数据。质谱是相对丰度与m/z的关系图,是最常见的数据表示形式。质谱的解释需要多种技术(如数据库)的结合。在这里,我们收集了一些可免费访问的数据库,这些数据库可能有助于蛋白质组学和代谢组学中的数据处理。

蛋白质组学和代谢组学常用数据库

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