液質質與ICP質譜二聯(lián)機形態(tài)分析技術

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

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圖1 液相-ICP & ESI 質譜二聯(lián)機示意圖

使用UPLC與ICP-MS/MS及ESI-MS/MS在線聯(lián)用,可同時獲得多維度的重要表征數(shù)據(jù)。如圖1所示,將待測樣品各組分經UPLC分離后,ICP-MS/MS和ESI-MS/MS兩個質譜作為檢測器通過遠程電纜連接,允許同時開始運行檢測。通過液相的保留時間及與標準物質的對比,可對已知的化合物形態(tài)進行定性,通過ICP-MS/MS、ESI-MS/MS同時獲得元素定性定量、化合物母離子、子離子碎片等關鍵信息。




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,可同時獲得多維度的重要表征數(shù)據(jù)。如圖1所示,將待測樣品各組分經UPLC分離后,ICP-MS/MS和ESI-MS/MS兩個質譜作為檢測器通過遠程電纜連接,允許同時開始運行檢測。通過液相的保留時間及與標準物質的對比,可對已知的化合物形態(tài)進行定性,通過ICP-MS/MS、ESI-MS/MS同時獲得元素定性定量、化合物母離子、子離子碎片等關鍵信息。


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圖2 液相-ICP & ESI 質譜二聯(lián)機數(shù)據(jù)、原理示意圖


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


上述離子碎片數(shù)據(jù)的解析步驟過程,均有成熟理論分析作為依據(jù):有機分子在得到子離子的過程中,存在1)簡單開裂(α-裂解、i-裂解、σ-裂解);2)重排裂解:已有的麥氏重排和逆Diels-Alder開裂,以及低能碰撞誘導離解中鍵裂解過程中氫重排的9條規(guī)則②。



應用案例

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)質譜聯(lián)用儀進行可行性驗證與應用示例。


  • UPLC條件優(yōu)化

本實驗均采用譜育科技EXPEC 520型UPLC模塊進行,詳細色譜工作條件見表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中采用質量轉移模式可有效消除Se所遭受的質譜干擾,顯著降低檢出限:通入反應氣O2,將Se+離子轉化為相應的SeO+產物離子的方法可以顯著消除質譜干擾,其原理如下圖所示。

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圖3 O2反應模式下MS/MS質譜質量轉移和干擾消除示意圖


  • ESI-MS/MS條件優(yōu)化

利用碰撞誘導解離產生的準分子離子信息及碎片離子信息,選擇2~3個強度較大的特征產物離子建立MRM定量方法,即可實現(xiàn)對硒形態(tài)的分析測定。表2給出了這幾種待測化合物的主要碎片結構信息。


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表2 硒代氨基酸化合物的主要碎片結構信息


  • 數(shù)據(jù)結果討論

    首先分別使用UPLC-ICP-MS/MS和UPLC-ESI-MS/MS對四種Se形態(tài)的分析進行測定,結果如圖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,且峰形尖銳對稱。

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圖4 UPLC-ICP & ESI-MS/MS二聯(lián)質譜聯(lián)用儀測定4種Se形態(tài)的譜圖


利用UPLC-ICP-MS/MS和UPLC-ESI-MS/MS相結合的測試方式,結果如圖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,相對保留時間最小誤差約:0~0.3 min。



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