液質(zhì)質(zhì)與ICP質(zhì)譜二聯(lián)機(jī)形態(tài)分析技術(shù)

利用高效的分離技術(shù)(如UPLC)與原子光譜質(zhì)譜技術(shù)(如ICP-MS)聯(lián)用是目前常用的元素形態(tài)分析手段之一,但原子光譜質(zhì)譜技術(shù)無(wú)法提供分析物的結(jié)構(gòu)信息,元素總量或者濃度的相關(guān)信息已逐漸無(wú)法全面覆蓋研究需要。而UPLC-MS/MS可獲得到待測(cè)物質(zhì)的分子質(zhì)量和離子碎片的信息,有助于推斷分析物的結(jié)構(gòu)。

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圖1 液相-ICP & ESI 質(zhì)譜二聯(lián)機(jī)示意圖

使用UPLC與ICP-MS/MS及ESI-MS/MS在線聯(lián)用,可同時(shí)獲得多維度的重要表征數(shù)據(jù)。如圖1所示,將待測(cè)樣品各組分經(jīng)UPLC分離后,ICP-MS/MS和ESI-MS/MS兩個(gè)質(zhì)譜作為檢測(cè)器通過(guò)遠(yuǎn)程電纜連接,允許同時(shí)開始運(yùn)行檢測(cè)。通過(guò)液相的保留時(shí)間及與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的對(duì)比,可對(duì)已知的化合物形態(tài)進(jìn)行定性,通過(guò)ICP-MS/MS、ESI-MS/MS同時(shí)獲得元素定性定量、化合物母離子、子離子碎片等關(guān)鍵信息。




UPLC與ICP-MS/MS及ESI-MS/MS在線聯(lián)用


使用UPLC與ICP-MS/MS及ESI-MS/MS在線聯(lián)用,可同時(shí)獲得多維度的重要表征數(shù)據(jù)。如圖1所示,將待測(cè)樣品各組分經(jīng)UPLC分離后,ICP-MS/MS和ESI-MS/MS兩個(gè)質(zhì)譜作為檢測(cè)器通過(guò)遠(yuǎn)程電纜連接,允許同時(shí)開始運(yùn)行檢測(cè)。通過(guò)液相的保留時(shí)間及與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的對(duì)比,可對(duì)已知的化合物形態(tài)進(jìn)行定性,通過(guò)ICP-MS/MS、ESI-MS/MS同時(shí)獲得元素定性定量、化合物母離子、子離子碎片等關(guān)鍵信息。


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圖2 液相-ICP & ESI 質(zhì)譜二聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)、原理示意圖


此方法具有對(duì)潛在未知化合物進(jìn)行表征的能力。如圖2所示,使用已知形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的保留時(shí)間進(jìn)行定性的前提下,在一個(gè)新的保留時(shí)間下出現(xiàn)的未知形態(tài)組分同時(shí)在ICP-MS/MS與ESI-MS/MS的色譜圖中出峰時(shí),可根據(jù)ICP-MS/MS得到元素定性定量信息,而針對(duì)ESI-MS/MS提供的化合物結(jié)構(gòu)碎片離子信息可通過(guò)篩選主要碎片離子峰,得到質(zhì)荷比與相對(duì)豐度的信息,隨后通過(guò)判斷分子離子峰的碎片脫落行為、篩選亞穩(wěn)離子、以重要離子質(zhì)荷比的奇偶性為依據(jù),判斷此化合的裂解類型與過(guò)程,推斷其官能團(tuán)與骨架結(jié)構(gòu)等信息,隨后按多種對(duì)已知結(jié)構(gòu)碎片及剩余結(jié)構(gòu)碎片進(jìn)行重組,得到可能的多類結(jié)構(gòu)式,根據(jù)質(zhì)譜或其它技術(shù)手段排除不可能存在的結(jié)構(gòu)式,最終得到潛在可能的結(jié)構(gòu)式①。


上述離子碎片數(shù)據(jù)的解析步驟過(guò)程,均有成熟理論分析作為依據(jù):有機(jī)分子在得到子離子的過(guò)程中,存在1)簡(jiǎn)單開裂(α-裂解、i-裂解、σ-裂解);2)重排裂解:已有的麥?zhǔn)现嘏藕湍鍰iels-Alder開裂,以及低能碰撞誘導(dǎo)離解中鍵裂解過(guò)程中氫重排的9條規(guī)則②。



應(yīng)用案例

以Se形態(tài)為例

本文Se形為例,利用譜育科技UPLC-ICP&ESI-MS/MS二聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行可行性驗(yàn)證與應(yīng)用示例。


  • UPLC條件優(yōu)化

本實(shí)驗(yàn)均采用譜育科技EXPEC 520型UPLC模塊進(jìn)行,詳細(xì)色譜工作條件見表1.


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表1 液相色譜工作條件


  • ICP-MS/MS條件優(yōu)化

在ICP-MS/MS中采用質(zhì)量轉(zhuǎn)移模式可有效消除Se所遭受的質(zhì)譜干擾,顯著降低檢出限:通入反應(yīng)氣O2,將Se+離子轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的SeO+產(chǎn)物離子的方法可以顯著消除質(zhì)譜干擾,其原理如下圖所示。

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圖3 O2反應(yīng)模式下MS/MS質(zhì)譜質(zhì)量轉(zhuǎn)移和干擾消除示意圖


  • ESI-MS/MS條件優(yōu)化

利用碰撞誘導(dǎo)解離產(chǎn)生的準(zhǔn)分子離子信息及碎片離子信息,選擇2~3個(gè)強(qiáng)度較大的特征產(chǎn)物離子建立MRM定量方法,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)硒形態(tài)的分析測(cè)定。表2給出了這幾種待測(cè)化合物的主要碎片結(jié)構(gòu)信息。


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表2 硒代氨基酸化合物的主要碎片結(jié)構(gòu)信息


  • 數(shù)據(jù)結(jié)果討論

    首先分別使用UPLC-ICP-MS/MS和UPLC-ESI-MS/MS對(duì)四種Se形態(tài)的分析進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果如圖4所示,硒代胱氨酸、甲基-硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸、硒代乙硫氨酸這4種硒形態(tài)完全分離,且峰形尖銳對(duì)稱。

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圖4 UPLC-ICP & ESI-MS/MS二聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定4種Se形態(tài)的譜圖


利用UPLC-ICP-MS/MS和UPLC-ESI-MS/MS相結(jié)合的測(cè)試方式,結(jié)果如圖4所示,上部分譜圖為UPLC-ICP-MS/MS端出峰情況,下部分譜圖為UPLC-ESI-MS/MS端出峰情況,4種硒形態(tài)的分離順序完全一致,硒形態(tài)完全分離且分離度均大于1.5,相對(duì)保留時(shí)間最小誤差約:0~0.3 min。



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