四极杆质谱仪论文（共6篇）
四极杆质谱仪论文 篇1
北京普析通用仪器有限责任公司创立于1991年,是从事科学仪器研制、开发、生产的高科技企业。公司于2009年10月正式推出M6单四极杆质谱仪(见图1)。本文主要介绍M6单四极杆质谱仪的主要性能和特点。
1 仪器结构
M6单四极杆质谱仪由5大系统组成:真空系统,离子源,质量分析器,检测器和主电路板系统。
1.1 真空系统
M6单四极杆质谱仪的真空系统由真空腔体、真空计、前级泵和后级泵构成。真空腔体由铝合金整体加工而成,离子源、四极杆和电子倍增器工作其中。与外界相连的电路和气路均采用馈通连接方式。前端设计有观察窗口,易于维护。
真空计为冷阴极电离型,测量范围1.0×10-5～1×102Pa。带一组继电器输出装置,用于真空保护,保护电子倍增器和离子源灯丝等。
前级泵采用宁波爱发科GLD-136小型直联型油旋板真空泵,最大几何抽速为165L/min。后级泵采用德国PFEIFFER涡轮分子泵,几何抽速为60L/S(标准配置)。
1.2 离子源
离子源是质谱仪核心部件之一。M6单四极杆质谱仪采用独立加热(最高温度350℃)的EI电子轰击源。最大灯丝发射电流为200μA。电子能量10～100eV可调,具备低电压操作功能。离子源设计为整体插入式,因此无需复杂操作便可维护离子源。
1.3 质量分析器
M6单四极杆质谱仪的质量分析器由金属钼加工而成,杆直径12mm。可以检测诸如多溴联苯醚类阻燃剂的大分子化合物(最大质量数可达1050)。主四极杆前端带有可拆卸的预四极过滤装置,从而大大降低对主四极杆的污染。另外预四极过滤装置加有随扫描质量变化的电压,可改善边缘场,提高离子入射效率,获得更好的检测灵敏度。
1.4 检测器
M6单四极杆质谱仪配备带高压转换打拿极的电子倍增器。
1.5 电子系统
电子系统由主控制板,主电路板,信号放大板,射频电源(RF)和软件系统组成。
1.5.1 主控制板
控制板主要功能是:(1)采集模拟电路输出的模拟信号,通过模拟/数字转换器转换成数字信号,经过预处理后传输给计算机;(2)接受计算机的数字信号,经过数字/模拟转换器转换成低电压模拟信号,控制高电压的模拟电路部件。
控制板通过使用100Mbps以太网控制接口,实现与软件系统之间的数据通讯。控制板使用32位嵌入式系统,48路12位100KHzADC,16路12位60KHzDAC,1路12位50MHzDAC,6路TTL电平数字输出,16路TTL电平数字输入,1路1 MHz 16位ADC模块,1路16位200KHzDAC输出,1路16位50MHzDAC(带2.5MHz截至频率滤波器)。
1.5.2 主电路板
主电路板是模拟信号控制系统。主要功能是EI源灯丝电流控制;离子源加热控制;推斥电极、透镜、电子能量电压控制;真空测量和保护,真空泵开启控制。
1.5.3 信号放大板
信号放大板是高速高精度微弱信号采集系统。主要功能是放大电子倍增器输出的高速变化微弱电流。(电流放大倍数为107)通过信号调理电路、高速高精度模拟数字转换器转换成数字信号,经测控系统转换成计算机可辨视的数据,而完成整个测量的过程。
信号放大板是质谱数据采集的核心模块,直接决定着仪器的测试精度。信号放大板在隔离电源、小信号放大、有源滤波、信号调理、数据采集、LVDS传输、高速时钟等方面都进行电磁兼容的设计。此外我们还设计屏蔽盒,防止RF射频干扰或者其他设备噪声的干扰。
1.5.4 射频电源(RF)
射频电源由一个射频发生器电路板和射频线圈组成,有屏蔽罩将它们保护起来。射频电源采用幅度扫描方式,在实现功率放大的同时,又保证线性度和稳定度。此外在射频的基础上叠加直流,并且射频和直流同时扫描,始终保持射频与直流的比值恒定。射频电源频率1MHz左右,幅度3500Vp-p。
1.5.5 软件系统
M6单四极杆质谱仪配备全反控中文软件,直观智能、操作方便。具备比较完备的定性和定量分析功能。轻松实现仪器控制、数据采集、数据处理和谱图检索(NIST08)[1]。
2 仪器性能指标
3 应用
使用M6单四极杆质谱仪已经在分析检测中得到应用,我们曾采用此仪器测定水果中的富马酸二甲酯(dimethyl fumarato,DMF)的含量,并获得满意的效果(见图2,3)[2]。
4结论
北京普析通用仪器有限责任公司的M6单四极杆质谱仪无论在硬件方面还是在软件方面都是一台设计理念先进,性能指标优良的仪器,代表着国内质谱仪器研发、生产的先进水平。
摘要：本文主要介绍M6单四极杆质谱仪的主要性能和特点,主要包括真空系统、离子源、质量分析器、检测器、电子系统以及软件系统。
关键词：质谱仪,真空系统,离子源,质量分析器,检测器,电子系统,软件系统
参考文献
[1] 盛龙生,苏焕华,郭丹滨.色谱质谱联用技术,北京:化学工业出版社,2006
[2] 窦宏亮,张小华,郑清林.水果中富马酸二甲酯的GC-MS测定,现代科学仪器,2010,(1) :68～70
四极杆质谱仪论文 篇2
四极杆质谱仪是目前最成熟、应用最为广泛的质谱仪器, 在环境科学、生命科学、化学、地质科学、医学等领域均有广泛的应用。
四极杆质谱仪的核心部件是四极杆质量分析器。四极杆质量分析器由4根电极按照一定方式组成, 它通过在四极杆上接入射频信号产生四极场, 离子在四极场中受到强聚焦作用而向分析器的中心轴聚焦。在理想的四极杆质量分析器中运动的离子运动轨迹在数学上可以用二阶线性微分方程Mathieu方程的解来描述, 利用离子在Mathieu方程解得稳定性图中所具有的特性, 可实现离子的质谱扫描。由于Mathieu方程的稳定图可以近似为一个锐角三角形, 其顶端近似为一个锐角, 从理论上来说, 具有理想四极场分布的四极杆质谱仪, 其质量分辨率可以是无限大的[1,2]。
理想的四极场质量分析器的极杆为4根相互平行且顶点在同一圆柱上、轴线正交的双曲柱, 但由于双曲柱面的机械加工难度很大, 因此在实际应用中, 通常用4根相互平行的圆柱极杆来代替。
四极杆质量分析器的几何误差对质谱仪性能有着决定性的影响, 区分不同类型几何误差的影响有利于实现有重点的几何精度控制, 提高产品性能, 有效降低生产成本。
在圆柱形四极杆的加工、装配过程中, 最重要的几何误差检测指标为4根圆柱能否形成完美的内切圆 (见图1a) , 如果对径极杆的母线距离不相等或者某根极杆的直径有偏差, 均不能形成完美的内切圆, 另外, 如果装配过程中的误差导致4根极杆不相互平行, 也会导致内切圆的误差。
对于内切圆误差对四极杆质量分析器性能的影响, 国内外学者进行较为深入的研究, 其中以D.J.Douglas等人的研究成果最为显著, 他们研究极杆的位置误差和尺寸误差对四极电场的影响[3], 并根据四极电场的参数计算对应四极杆质量分析器的质谱峰形状[4]和q-a稳定区图[5,6], 进而得到内切圆误差对四极杆质谱仪性能的影响。
但是, 在实际的加工和检测过程中, 发现仅仅保证完美的内切圆并不能充分保证极杆处于理想的位置上 (见图1b) , 此时, 对径极杆圆心的连线不相互垂直, 且4根极杆的圆心为一个矩形的4个顶点。由图1中可以看出, 传统的检测手段 (测量极杆的直径和直线度, 陶瓷基座对径母线的距离和平行度, 装配后极杆的平行度) 并不能检测出对径极杆圆心连线的角度误差。
本文采用数值模拟的方法对对径极杆圆心连线的角度误差对四极杆质量分析器性能的影响进行分析, 模拟计算角度误差存在时四极杆组件的电场分布情况、质谱峰以及稳定区图。
1 模型的建立和求解
为使研究的问题简化并且减小计算量, 模拟过程中进行如下的假设和简化[7]: (1) 离子主要是在四极电场的作用下运动, 忽略离子本身的热运动以及离子之间以及离子与缓冲气体之间的相互作用; (2) 假设极杆为4根相互平行的无限长圆柱, 忽略离子注入的边缘场效应; (3) 四极杆半径r与场圆半径r0之比r0/r=1.13[4]。
基于上述3点假设, 建立电场模型和离子运动模型, 进而求得电场分布情况以及质谱峰和稳定区图。
1.1 电场的计算
忽略离子电荷对空间电场造成的影响, 空间电场的电位φ满足拉普拉斯方程
如果采用如图2所示的坐标系, 则式 (1) 可以写为
因此, xy平面上的电势函数φ (x, y) 为调和函数, 将其进行泰勒展开并将r0进行归一化可得
其中, Re () 表示取函数的实部, Φ0为加于四极杆上的电压的值:Φ0=U+Vcos2ωt;A0为各极场的系数:A2为四极场系数, A4为八极场系数, 以此类推。当A2=1时且其它极场系数为0时, 为理想四极场, 此时
为计算非理想四极电场下各极场的系数, 采用电荷模拟法[8], 将4根极杆用处于极杆内的n个z方向上的无限长线电荷代替, 线电荷的电荷密度未知 (见图2) 。如果选取处于Z1, Z2, …, Zn (Zi=xi+y1) 处的n个点放置线电荷, 假设它们的电荷线密度分别为λ1, λ2, …, λn, 则坐标为Z0 (Z0=x0+iy0) 点处的电位为
在原电场的边界上选取n个点, 则这n个点的电位已知, 假设它们的坐标为Zbi, 电位为bi, 则有
解上述n元一次方程组, 即可得到等效线电荷的电荷线密度λi, 再根据式即可得到任意一点的电位值[9], 或者将其右边进行泰勒展开, 可得
1.2 离子轨迹的求解由牛顿第二定律
将式 (8) 展开可得[10]
式中, Rn和In分别为An的实部和虚部。结合式 (8) 、 (9) , 并且考虑到离子进入四极场中时电场的初始相位, 最终可得
其中
对方程的求解可以利用4阶龙格-库塔方法[11]。
1.3 离子的通过率
离子能否通过四极场到达离子检测单元, 不仅与离子以及电场的各项参数 (q, a) 有关, 还与离子射入四极场时x, y的初始位置x0, y0以及电场的相位ξ0相关。为确定某一有确定q值和a值的离子通过四极杆质量分析器的通过率, 选取N个不同初始位置和初始相位的离子, 计算它们的运动轨迹, 如果x和y方向的运动轨迹均处于±x0的范围之内, 则离子能通过四极场, 如果某一方向的轨迹超出±r0, 则离子不能通过四极场, 最终能通过四极场的离子数目Nt与N的比值Nt/N即为该离子的通过率。为简化计算并使计算结果接近真实情况, 离子应满足如下条件[12]: (1) 离子进入四极场时没有径向速度, 即x方向和y方向的初始速度为0; (2) 离子进入四极场的初始位置与中心点的距离不大于0.1r0, 并且在该范围内均匀分布; (3) 离子进入四极场时电场的相位在0到π之间均匀分布; (4) 在满足以上条件以及计算能力允许的情况下, N应尽量取大值。
1.4 离子稳定区图
判断一个四极杆质量分析器质量好坏的一个重要指标就是该系统的离子稳定图是否有一个较尖的峰形, 如果峰形较尖, 则该系统可以达到较高的质量分辨率, 反之, 如果峰形较为平缓, 则该系统的质量分辨率较差[13]。
为计算离子的稳定图, 设定某一阈值e, 分别计算不同q值和a值的离子的通过率, 如果通过率大于该阈值e, 则认为该 (q, a) 处于稳定区内, 反之, 如果通过率小于阈值e, 则认为该 (q, a) 处于不稳定区内。
2 计算结果与分析
对下面4种情况下的四极杆质量分析器进行模拟计算, 得到它们的极场系数、质谱图以及稳定区形状。
2.1 电场的计算结果
计算中取n=400, 即每根极杆上取100个等效电荷以及边界点, 等效电荷均匀分布在半径为0.6r0且与极杆同心的圆柱上 (见图2) [14]。
由计算结果可以看出 (见表2) , 当四极杆对径极杆中心连线不相互垂直时, 由于失去原有对称性 (相对于x轴, y轴以及45°和135°斜线) , 一方面出现八极场 (A4) 、十六极场 (A8) 等在原电场中不存在的成分, 另一方面, 各极场的系数不再是实数, 而是虚部不为0的复数。
2.2 质谱峰
图3为4种四极杆的质谱峰形状比较。计算时, 取N=8000, 对应于400个初始位置和20个初始相位。[15]
由图3可以看出, 对径极杆中心连线的角度误差对质谱峰形状的影响并不大, 1#, 2#, 3#四极杆的质谱峰几乎重合, 4#四极杆的质谱峰略窄, 但是离子通过率也变小。
2.3 离子稳定区图
计算过程中取阈值e=0.05, 得到结果 (见图4) 。
由图4可以看出, 3种四极杆的离子稳定区图的形状相差不大, 随着角度偏差的增大, 四极杆质谱仪的稳定区域缩小, 但是顶端的形状的尖锐程度却没有太大的变化, 因此, 这四个四极杆的质量分辨率相差并不大。
同时由图4中可以看出, 从1#到4#四极杆, 对于某一固定的a值, 稳定区域对应的q值范围减少, 这也与图3中从1#到4#四极杆质谱峰逐渐变窄的趋势相吻合。
3 结论
通过以上的模拟和分析, 总结如下: (1) 当四极杆对径极杆中心连线不相互垂直时, 电场中出现八极场、十六极场等理想四极杆不存在的电场成分, 而且各个极场的系数不再是实数, 而是虚部不为0的复数。 (2) 角度偏差会使四极杆稳定区域变小, 而且角度偏差越大, 四极杆稳定区域越小, 但是稳定区图顶端的尖锐程度并没有明显变化, 因此角度误差对四极杆质量分析器分辨率的影响可以忽略[16]。
由以上结论可知, 在四极杆组件加工装配以及检测过程当中, 应该重点检测对径极杆的距离、平行度等, 对于相邻极杆的距离, 可以适当降低要求。
摘要：四极杆几何误差对质谱仪性能具有实质性影响。区分不同类型几何误差的影响, 有利于实现有重点的几何精度控制, 提高产品性能, 有效降低生产成本。研究对径极杆角度误差对四极杆质谱性能的影响, 应用基于电荷模拟法的模拟仿真方法, 分别计算角度误差为0.1o、0.5o、1o的四极杆质量分析器的电场系数、质谱峰以及稳定区图。计算和分析的结果表明, 当存在对径极杆角度误差 (小于1o) 时, 四极杆的稳定区域变小, 但是稳定区图顶端的尖锐程度并没有明显变化, 因此角度误差对四极杆质量分析器分辨率的影响可以忽略。
四极杆质谱仪论文 篇3
1 GC/MS在农残检测中的应用
农药广泛的应用于农作物的种植过程中,因其本身及其降解产物具有毒性和致癌性,对人的健康存在危害,因此,许多国家对蔬菜、水果中的农药残留最大检出限均作出严格的规定。由于大多数农药都具有挥发性和热稳定性,因此,GC与MS联用成为农药残留检测最为常见的手段。有机氯、有机磷、拟除虫菊酯、除草剂等多种类型农药都可在GC/MS上获得良好的分离检测效果[2,3,4]。因为质量分析器类型的限制,四极杆质谱质量范围上限一般在1000～1200,而可用GC分析农药分子量一般不会超过550,四极杆质谱仪完全能满足检测需要。
由于对农残检出限越来越严苛的要求,仪器的灵敏度是用户非常关心的指标。对于最常用的配置电子轰击离子源(EI)的GC/MS,通常采用1pg八氟萘在碎片离子m/z272的信噪比作为灵敏度指标,一般有全扫描(Scan)模式和选择离子扫描(SIM)模式两种。灵敏度是仪器整体性能的综合反映,除仪器本身的性能外,也与测试条件有关系,包括进样方式、进样量、色谱柱规格、温度条件、仪器调谐、扫描质量范围、数据采集及处理模式等,如果要比较不同仪器的灵敏度,只有在完全相同条件下才会有可比性,而实际上各厂家给出灵敏度指标测试条件并不完全相同。另一方面,能够获得较高指标的测试条件可能与实际应用条件相距甚远,这一点是我们在选择仪器时要注意的。
用于农残检测的GC/MS系统目前以配EI源居多,EI电离方式产生的碎片离子多,可提供丰富的结构信息,有利于结构分析。在电子能量设为70eV时,可获得稳定的图谱,类似指纹的特征,与标准谱库进行比对,可准确的对农药进行定性。检测方式有全扫描(SCAN)和选择离子扫描(SIM)两种,全扫描模式能获得被测物完整的EI全扫描质谱图,方便与标准谱库比较,准确定性,但灵敏度相对较低;SIM模式由于选择特定的碎片离子,能排除基质的干扰,大大提高检测灵敏度。由于农残检测中基质复杂,对灵敏度的要求又很高,多采用SIM模式对目标化合物进行定性定量分析。但这时要获得一个准确的确证结果,被测农药应同时满足3个条件,即:样品中目标组分的离子流图中峰保留时间值与标准物质的保留时间应一致;所有选择离子应在分析中同时出现;所选择离子峰之间丰度比变化的最大允差应符合规定要求。只有满足上述各项原则,才能对检出的农药予以较准确的确证[2]。尽管如此,有些情况下还是很难确证。由于农残的种类多达几百种,编辑几十甚至上百种选择离子组是一项很繁琐的工作,如果保留时间稍有偏移,就会出现只检测到半个峰甚至完全检测不到的情况,给分析工作者造成很大困扰。Scan模式能获得被测物完整的EI全扫描质谱图,方便与标准谱库比较,准确定性,既省去编辑选择离子组的繁琐工作,更避免保留时间偏移引起的检测问题。如果Scan模式下即可获得足够的灵敏度,那么将是更为理想的检测方案。使用日本电子(JEOL)的JMS-Q1000GC气质联用仪所作的农残分析结果(见图1,2),可看出,在Scan模式下获得高灵敏度检测,ppb级的农药可获得匹配率不错的检索结果,同时还能实现定量分析,为痕量农残的定性定量提供很好的检测手段。
与常规GC进样量1～2μL相比,大体积进样(LVI)由于可引入更多样品(20～200μL),大大提高检测灵敏度。针对痕量农残检测需求,LVI不需要进行额外的样品处理,甚至可省却部分样品浓缩步骤,依然能获得令人满意的检测结果[5,6,7,8]。LVI-S200大体积进样装置采用专利的胃袋式衬管,用程序升温方式,先在较低温度下对注入衬管的样品溶液进行浓缩,吹扫出溶剂,再迅速升高温度将目标组分汽化进入气相色谱毛细管柱进行分析,最后在高温下除去样品中可能含有的高沸点杂质,可将农残检测的灵敏度提高10～100倍[6,7,8]。LVI与GC/MS配合使用,可作为痕量农残检测的有力工具。
2 GC/MS在RoHS中的应用
2006年7月欧盟实行的RoHS指令中规定电气、电子部件中所含的特定危险物质铅、汞、镉、六价铬和溴类阻燃剂的一部分(多溴联苯PBB、多溴联苯醚PBDE)为限制对象。溴类阻燃剂主要使用在印刷电路板上、电缆电线、塑料及涂层中。当添加多溴联苯类阻燃剂的塑料产品焚烧处理时,可能形成溴化二苯二恶英或呋喃。此二者均属于致癌性和致畸胎性物质,这些物质可能造成严重且影响范围广泛的空气、土壤、水污染。而二恶英是一种持久性有机污染物,是世上毒性最强的物质之一。目前对溴类阻燃剂的检测所采用的多为GC/MS法[9,10]。
因为溴原子在苯环上取代位置的不同,PBDE一共有209种异构体,但实际应用中,能获得的PBDE标准品只有几十种,具体是哪一种PBDE的异构体并不是分析工作者所关心的重点,缩短分析时间、提高灵敏度是分析的首要要求。因此一般选择固定液膜厚较薄、长度较短的毛细管色谱柱进行分析,缩短出峰时间,尽量避免目标化合物降解,减少峰展宽,获得更高的灵敏度。
随着溴原子取代的增多,化合物的分子量也越来越大,沸点越来越高,其中十溴联苯醚的分子量为959,沸点为425℃。高沸点、高质量数的化合物检测,对GC/MS系统是一个很大的挑战。对气相色谱部分,为保证十溴联苯醚的充分汽化、不残留、提高分析灵敏度,仪器的进样口、柱箱、接口等温度参数都应当设置得相应高些,一般为280～350℃。同时,采用耐高温的色谱柱也是必要的。对于质谱部分,离子源温度要相应提高,一般设置在270℃左右。另外,常规的质谱调谐剂-全氟三丁胺(PFDBA)这时就不能作为校准剂,因为其调谐的最大质量数仅为614。三(全氟庚基)-三嗪可达到质量数1000以上,可用于高质量端离子检测的调谐校准(见图3)。
在高质量端离子的检测中,经常遇到的问题是质量数可能会漂移,如果质谱仪的质量稳定性不好,需要频繁的对仪器进行调谐校准,而每次校准之后,质谱仪的各项参数,包括推斥极电压、聚焦透镜电压、质量补偿等都会发生变化,因此必须重新标定工作曲线,增加分析工作者的工作量。JEOL公司对JMS-Q1000GC气质联用仪的四极杆分析器增加独立的温控部件,提高质量分析器(尤其是对高质量端离子)的稳定性。由于PBDE的同分异构体极多且缺少标准品,谱库检索成为定性的重要手段之一。目前的标准谱库中,如NIST谱库,只有低含溴化合物的质谱图,不能满足PBDE中重要的高含溴化合物的定性分析。JEOL针对这种情况,建立PBDE-PBB的专用谱库,其中包含20多种PBDE和PBB异构体的质谱图。对于同一同系物的不同异构体,有时离子化碎片的不同取决于溴原子取代位置的不同,在这种情况下,尽管碎片离子的丰度比不同,还是可以根据检测离子的质量数和稳定同位素的丰度比是否一样来确认这些结果与谱库的质谱图是否有相关性。
4 GC/MS在香气分析中的应用
香气分析是近年来备受关注的一个研究热点,无论在水果、酒类,茶叶等食品中,还是在香水、洗护用品所用香料香精中,香气成分都是其品质的重要组成部分,不仅体现品种和种类的差异,也是评判质量的重要依据。由于香气中所含组分非常复杂,不仅种类多、性质差异大、浓度范围宽,而且基质复杂,给此类物质的分析带很大困难。由于香气中的组分大都是可挥发的组分,而GC又具有高效的分离能力,配合MS对未知化合物强大的定性能力,使得GC/MS成为香气分析的首选仪器[11,12,13]。
香气中的化合物多为挥发性组分,在样品基质较为复杂的情况下,可以采用顶空进样系统(Headspace system,HS)与GC/MS联用,只分析其中我们关注的香气组分。既省去繁琐的前处理步骤,还可避免高沸点物或非挥发性物质对色谱柱造成污染[14]。顶空进样又分为静态顶空和动态顶空,两者各有优缺点。静态顶空样品基质的干扰极小,仪器也较为简单,但灵敏度稍低,难以分析较高沸点的组分。动态顶空通常又被称为吹扫-捕集,在仪器中添加吸附装置,灵敏度较高,可分析沸点较高的组分,但样品基质可能干扰分析,吸附和解吸可能造成样品的丢失[15]。用户要根据实际应用的情况来选择。图3为动态顶空法配合JMS-Q1000GC气质联用仪分析食用油中挥发性组分的结果,从谱库检索定性结果分析中,可看出新油和放置5年的油在挥发性组分的组成上区别很大,可作为食用油品质鉴定的参考依据。
变质的食用油中部分挥发性组分的谱库检索结果:1.2-乙基乙醛;2.丙醛;3.甲酸肼;4.新戊烷;5.2-戊烯醛;6.2-甲基环戊醇;7.碳酸乙基十四酯
除顶空进样技术外,液-液萃取、水蒸气蒸馏、固相萃取、固相微萃取等样品前处理技术也在香气分析中广泛应用[16,17,18]。
对于组成极其复杂,并且大部分是未知成分的香气分析样品,无法像常规的GC/MS分析一样准备好所有的标准品,根据保留时间和特征离子来进行化合物定性。这时利用EI源和全扫描模式获得各组分的质谱图,进行谱库检索,与标准谱库的质谱图对比就成为香气分析重要的定性手段。
香气中的组分,一般为小分子化合物,在实际应用中,一些分析工作者为避免空气中氧气、氮气、二氧化碳等组分对离子流的影响,将质量数扫描从m/z45以上开始。这样虽然减少本底的干扰,却丢失m/z15、29、43等对小分子化合物结构鉴定非常重要的碎片离子信息,使得检索结果的匹配度过低,影响定性的判断。一般在需要谱库检索来定性时,尤其是针对低分子量化合物,建议扫描质量数从10开始。但在实际应用中,空气中的组分确实会对离子流图有影响,在质谱图中,也会出现m/z18、28、32等离子过高,影响谱库检索结果的情况。这时可通过工作站的谱图相减功能将本底扣除,当然更理想的状态是离子流图中没有空气组分的干扰或尽量少。大型的涡轮分子泵能帮助质谱仪快速达到高真空度,高真空不仅能提高仪器的灵敏度,也减少分析中的空气组分干扰。JEOL的JMS-Q1000GC气质联用仪不仅采用400L/s的高抽速涡轮分子泵,在质谱仪中还附加一路氦气吹扫,进一步减少实验中空气组分的干扰,大大提高分析样品所得到的质谱图在标准谱库检索的匹配度,对复杂样品未知物的分析更为有利。
4 GC/MS应用中的维护
GC/MS的应用领域远远超过以上的例子,在石油化工、水质检测、医药卫生、毒品检测等领域中都有很多的应用实例,只要待测成分适用于GC分离,GC/MS就不失为一种高效、可靠、精准的分析方法。在实际的应用中,除考虑到仪器的性能指标外,仪器的日常维护也是很重要的一个方面,直接关系着分析工作者的工作效率。GC部分的维护与常规的气相色谱仪一样,包括载气、进样隔垫、衬管、色谱柱等。由于MS部分的维护需要通常都是由污染造成的,而最有可能被污染的,就是GC色谱柱流出后的组分首先接触的离子源部分,MS的维护大约80%都在离子源部分,因此离子源的结构是否方便维护也是分析工作者关心的重点,尤其是样品基质复杂的时候,离子源被污染的可能性更大,需要维护的频率也更高。JMS-Q1000GC气质联用仪的即插即用型离子源设计在日常维护清洗中可省却繁琐的拆卸、组装步骤,配合高抽速的涡轮分子泵,可快速完成维护工作,短时间内从常压达到高真空度,使仪器回复工作状态,大大提高分析工作的效率。
5 结语
四极杆质谱仪论文 篇4
α-氨基-3羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸,简称AT-PA,化学名称为2-Amino-3-(3-hydroxy-5-tert-butylisoxazol-4-yl)propanoicacid;CAS140158-50-5;分子量为228.25;分子式为C10H16N2O4;为固体,白色粉末,熔点/凝固点为246~247°C,属于丙酸类(propanoicacid)衍生物和异恶唑(isoxazol)类衍生物。ATPA具有促进神经兴奋的功效,其主要来源是化学合成,其过程复杂,成本高,不易分离纯化[1],未见微生物产ATAP化合物的报道。
ATAP是神经激动剂,能激活红藻氨酸类谷氨酸受体(kainate-typeofglutamatereceptors,KARs)[2,3],目前对ATPA的相关报道较少,而对其同系化合物α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionicacid,AMPA)的研究较多,二者的生物功能相似,均能激活神经细胞的谷氨酸类受体。在中枢神经系统中,红藻氨酸受体主要分布于杏仁、海马区、小脑、脊髓和皮质等区域,红藻氨酸受体与AMPA受体共同存在于突触后膜[4]。神经细胞的发育过程中,生长与稳定需要同时兼顾,这两种状态是相辅相成的,稳态、可塑性可通过调节兴奋性或抑制性突触传递从而维持神经细胞网络的稳定,维持适当的膜兴奋性对于神经元功能至关重要,其主要受控于受体介导的突触兴奋和抑制的精细平衡调节。在脑干和脊髓神经元中,这种平衡主要是由离子型谷氨酸受体(mGluRs)和甘氨酸受体(iGlyRs)控制。ATPA/AMPA谷氨酸型受体是脊椎动物中枢神经系统中介导兴奋性突触传递和突触可塑性的最主要的神经递质受体,该类受体的功能正常对大脑是必需的,ATPA/AMPA受体功能异常可导致多种神经疾病,如自闭症、癫痫和神经性疼痛等[5,6,7,8]。红藻氨酸受体是一组非常重要的蛋白,已知与包括癫痫在内的大量疾病有关,对小类泛素修饰因子(SUMO)和红藻氨酸受体之间的联系的研究促进了人们对神经细胞保护自身免于过度和不正常活动机制的理解[9]。
由于芽胞杆菌广泛应用于人、动植物的益生菌,利用液相色谱/四极杆飞行时间质谱,从芽胞杆菌资源中寻找ATPA的次生代谢物。利用液相色谱/四极杆飞行时间质谱原理是将不同组分在两相中溶解、分配、吸附等,当两相做相对运动时,不同组分在两相中分离;将通过液相分离后的组分进入质谱仪,利用质子化技术,将物质组分转化为离子,按其荷质比(m/z)差异分离测定,获得物质成分和结构。本研究从50株芽胞杆菌中筛选到2个能产ATPA的芽胞杆菌,分别为栗褐芽胞杆菌FJAT-8757和嗜碱芽胞杆菌FJAT-10014,并对其进行分析检测,为具有生物活性成分芽胞杆菌的进一步研究与应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 菌株、主要试剂与仪器
本实验分析菌株:菌株来自于福建省农业科学院农业生物资源研究所资源保存中心保存的50株芽胞杆菌,菌株见表1[10]。
芽胞杆菌种子活化培养基:0.5%牛肉膏,1.0%淀粉,1.0%蔗糖,0.3%蛋白胨,0.5%酵母粉,0.5%CaCl2,pH7.0。芽胞杆菌发酵培养基为TSB培养基(美国BD公司),色谱级乙酸铵(CNW,上海安谱科学仪器有限公司),色谱级乙腈(美国JTBaker公司);液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用仪Agilent1260/6520(美国安捷伦科技公司)。
1.2 代谢物检测方法
方法参考实验室常规方法做调整[11],具体实验步骤如下:(1)制备芽胞杆菌发酵液:将芽胞杆菌菌株在LB固体培养基平板划线培养24h。将活化的单菌落接种于25 mL液体种子LB培养基中,于28℃、200r·min-1振荡培养10h。取种0.5mL子培养基接种于80mL的TSB液体培养基中,于28℃、200r·min-1培养48h。离心后收集发酵液并置于-20℃冰箱中保存备用。(2)色谱质谱样品制备:取30mL芽胞杆菌发酵液,进行0.22μm微孔膜过滤后,置于上样瓶中,4℃冰箱保存,等待色谱分析。(3)色谱-质谱分析条件:色谱柱为AgilentZORBAX-ExtendC18(2.1 mm×50 mm,1.8Micron);色谱柱柱温为35℃;色谱-质谱的上样量:2μL;流动相A成分:10mmol·L-1乙酸铵+水,流动相B成分:乙腈;流动相速率为0.2mL·min-1;洗脱梯度程序为B:90%(3min);B:50%(22min);B:90%(10min);质谱运行条件为负离子模式;干燥气体温度为300℃,干燥气的流速:5L·min-1;裂解电压为175V;雾化器压力为30psig;毛细管电压为3500 V;Skimmer:65.0V;检测m/z的范围:150~1 000。
2 结果与分析
2.1 产ATPA芽胞杆菌的筛选
分析50株芽胞杆菌的发酵液代谢物,获得产ATPA的菌株两株,分别为栗褐芽胞杆菌FJAT-8757和嗜碱芽胞杆菌FJAT-10014。从表2可以看出,在栗褐芽胞杆菌FJAT-8757中,ATPA的相对含量较高,为1.45%,而嗜碱芽胞杆菌FJAT-10014中,ATPA的相对含量较低,为1.23%。质谱结果表明,产ATPA的芽胞杆菌比例较低,为我们筛选高产的野生型芽胞杆菌带来了一定的困难。ATPA浓度为相对产量,在实际生产中是否具有应用价值,还需要进一步研究,以提高其绝对产量,降低生产成本。
2.2 芽胞杆菌来源的ATPA成分分析
色谱-质谱分析方法参考文献[11],栗褐芽胞杆菌FJAT-8757色谱-质谱见图1和图2。嗜碱芽胞杆菌FJAT-10014的色谱-质谱图结果见图3和图4,提供了同位素峰的间距和同位素峰的相对丰度。在色谱-质谱检测中是负离子式电离模,在负离子电离模式下产生的不同的离子,如[M-H]-、[M+X]-(X为缓冲剂阴离子)等。根据鉴定结果,判断质子化离子为[M-H]-,其质荷比为227.1037,推断该物质的质荷比为227.103 7,分子式为C10H16N2O4,质量数为228.111 0,预测化合物为ATPA,其分子结构见图5。
3 结论
谷氨酸是重要的中枢神经兴奋性递质,通过作用于代谢型谷氨酸受体(mGluRs)和离子型谷氨酸受体(iGluRs),参与机体多种重要的神经细胞生理活动,包括神经细胞的生长、发育、增殖及凋亡;同时也与人体的学习、记忆有关,在调节神经递质的释放与代谢、突触的可塑性等中枢神经系统正常生理活动中起着重要的作用[12,13]。谷氨酸的兴奋性毒作用对神经细胞损伤后,多发生慢性神经退行性及神经性损伤疾病,如阿尔兹海默病、癫痫、亨廷顿舞蹈病、脑外伤、侧索性硬化、帕金森病及艾滋病脑病等疾病。KARs为配体门控通道离子型谷氨酸受体,它们与离子通道偶联形成受体通道复合物,介导突触电活动,KARs各亚基单位的膜拓扑结构相同[14]。ATPA是KARs的激活剂,过度的激活KARs会导致神经细胞坏死,研究表明,KARs的神经毒性疾病主要为癫痫病[15,16]。发育中的神经网络需要维持生长与稳定,这两种生理状态相辅相成,因此神经细胞受体的生理活性是一把双刃剑,需要保持一定的活力,过度激活或者不足,都不利于正常神经细胞的生理状态。
本研究从栗褐芽胞杆菌FJAT-8757和嗜碱芽胞杆菌FJAT-10014的发酵液中首次检测出ATPA特征峰的物质,一方面,为进一步探索该芽胞杆菌具有ATPA活性物质成分提供研究基础,为ATPA的合成提供潜在的一种生物方式;另一方面,可以利用该菌作为功能益生菌,为KARs受体活跃度较低的患者提供ATPA,保持KARs生理水平的活跃度,但目前还未见利用芽胞杆菌作为神经疾病治疗的益生菌。芽胞杆菌作为功能性微生物已广泛应用于人类疾病的治疗与防治中,如蜡状芽胞杆菌片还可以用于新生儿病理性黄疸的治疗[17];地衣芽胞杆菌对结肠癌术后患者化疗相关性腹泻的治疗[18];凝结芽胞杆菌预防小儿肺炎继发性腹泻[19]。由于本课题的研究菌株均为野生菌,ATPA产量有待进一步提高。主要可以通过以下三种方法获得高产的ATPA芽胞杆菌:一种方法是进一步筛选高产菌;其次通过物理化学诱变现有的栗褐芽胞杆菌FJAT-8757和嗜碱芽胞杆菌FJAT-10014,提高其ATPA合成产量,对复杂的次生代谢物,此途径是最行之有效的方法;第三种方法是通过分子生物学手段,改造ATPA合成途径,获得高产基因工程菌。
四极杆质谱仪论文 篇5
1 材料与方法
1.1仪器
气相色谱-质谱仪 (美国Agiient公司7890A/7000) , 旋转蒸发仪 (德国IKA公司RV10) , 氮吹仪 (美国Organomation) , 全自动固相萃取仪 (中国吉尔森)
1.2材料与试剂
乙腈、正己烷、丙酮、二氯甲烷, 均为英国Fisher公司;49种农药标准溶液 (100μg/ml, 购自农业部环境保护科研监测所) , 淋洗液为1∶1的丙酮和二氯甲烷;净化柱。
1.3样品前处理
1.3.1提取
称取10 g (精确至0.01 g) 试样于具塞三角瓶中, 加入50 ml乙腈, 超声提取20 min, 将液体过滤到事先加入6 g氯化钠的100 ml具塞比色管中, 剧烈振荡2 min, 移取上清液25 ml到旋蒸瓶中, 43℃水浴中旋转蒸发近干, 用1.5 ml淋洗液洗瓶3次, 合并后, 待净化处理.
1.3.2净化
将收集的淋洗液放在全自动萃取仪上, 活化CARN/NH2柱、上样3.0 ml、淋洗、洗脱, 将洗脱液在40℃水浴中氮气吹干, 用1.0 ml正己烷溶解, 涡旋后转移到样品瓶, 用于GC-MS/MS检测。
1.4气相色谱-串联质谱分析
1.4.1色谱条件
色谱柱:HP-5MS (30 m×0.25 mm×0.25μm) , 升温程序:80℃保持2 min, 以25℃/min升至150℃, 再以3℃/min升至200℃, 再以8℃/min升至280℃, 保持6 min;进样口温度为250℃, 载气为高纯氦气 (99.999%) , 氦气流速为1.2 ml/min;进样方式为不分流, 进样量为1μl。
1.4.2质谱条件
离子化模式为电子轰击 (EI) 离子源;电离能量为70 e V;离子源温度为230℃, GC-MS/MS传输线温度为280℃;溶剂延迟3 min, Q2碰撞气为N2, 载气为He.
2 结果
2.1母离子、特征离子和碰撞能量试验
采用电子轰击离子源模式, 确定所有目标化合物的保留时间、母离子、子离子和最佳碰撞能量, 最终所选择确定的母离子、子离子和碰撞能量等参数见表1。
采用MRM模式, 按上述实验条件对49 种农药同时进行GC-MS /MS分析, 在36 min内流出, 缩短了分析时间, 适合大批量样品的分析, 总离子流见图1。
2.2标准曲线的绘制
用正己烷稀释, 最终配制成系列浓度均为0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.00μg/ml的49种农药的混合标准, 按照1.4所列条件实验, 得出各种农药含量对峰面积的校正曲线 (选取三氯杀螨醇标准曲线) , 见图2。
2.3方法的精密度、回收率、检出限与定量限的确定
在空白的样品中添加1.00μg/ml水平的混合标准溶液, 按1.3方法进行预处理, 重复进样测定6次, 结果表明, 49种农药的回收率处于79.8%~115.2%之间, 6次平行检测结果的相对标准偏差小于13%, 说明重现性较好, 以3倍噪声计算仪器检出限。见表2。
2.4样品测定
其中1份样品检出氧化乐果、毒死蜱2种农药, 总离子流见图3。
3 讨论
该方法首先通过全扫描在 ( NIST) 检索库确定所有目标化合物丰度高且质量数较大的离子作母离子, 以便经过下一步碰撞产生较丰富的子离子; 再选择产物离子扫描方式, 在5 ~ 40 e V之间调节碰撞能量, 分别选取经碰撞后所得丰度较高的2 个子离子作为定量和定性离子, 并确定最佳碰撞能量。
笔者利用Agiient 7000 /7890A GC-MS /MS, 建立了对蔬菜中49 种农药同时进行分析的方法, 该方法采用 ( MRM) 模式, 优化检测条件, 49 种农药完全基线分离, 每种化合物选择特征离子的2 个Ⅱ级离子, 提高了灵敏度, 降低了干扰, , 根据2 个离子的丰度比, 结合保留时间可对样品中存在的农药进行定性, 特别对于复杂基质中假阳性结果进行排除, 系统自动选择干扰小、丰度高的离子为定量离子, 采用标准曲线外标法进行计算。
该方法具有简单快速, 灵敏度、准确度和精密度高, 能有效地消除假阳性的可能, 适用于各种蔬菜中农药残留量的检测和确证, 保证了方法对蔬菜中的多种农药同时分析的准确性, 检出限满足目前国内的检测要求。
摘要：目的 建立一种同时测定蔬菜中49种农药残留量的固相萃取气相色谱-三重四极杆质谱 (GC-MS/MS) 的方法。方法 样品经乙腈提取, 43℃水浴中旋转蒸发近干, 固相萃取小柱净化, 样品液氮吹浓缩后, 用气相色谱GC-MS/MS法测定, 外标法定量。结果 49种农药在36 min内完全分离, 在0.0110μg/ml范围内相关系数r2均在0.99以上, 加标回收率在71.60%109.3%之间, 相对标准偏差均小于12%, 定性检出限为0.0010.006μg/ml。结论 该方法操作简单, 准确度和精密度高, 适用于各种蔬菜中农药多残留量的检测和确证。
关键词：农药残留,固相萃取,气相色谱—三重四极杆质谱,蔬菜
参考文献
[1]王竹天, 杨大进.食品中化学污染物及有害因素监测技术手册[M].北京:中国标准出版社, 2011:20.
[2]陈国征, 孙强.吴晶, 等.固相萃取气相色谱法测定杭白菊中7种菊酯类农药的研究[J].中国卫生检验杂志, 2009, 19 (1) 99-100.
[3]罗小玲, 刘长勇.高效液相色谱法测定果蔬饮料中的克百威和甲萘威农药残留[J].食品科学, 2009, 30 (8) , 245-246.
[4]于维森, 郝文, 于红卫, 等.食品中42种有机磷、拟除虫菊酯、有机氯、氨基甲酸酯和除草剂的气相色谱-质谱选择离子测定[J].中国卫生检验杂志, 2008, 18 (11) , 2272-2274.
[5]GB/T 5009.145—2003.植物性食品中有机磷和氨基甲酸酯农药多种残留的测定[S].
[6]NY 1380—2007.蔬菜水果中51种农药多残留的测定气相色谱-质谱法[S].
四极杆质谱仪论文 篇6
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1仪器
Agilent 1290超高效液相色谱仪 ( 美国Agilent公司),配有在线脱气机,四元泵,自动进样器,柱温箱和二极管阵列检测器;Q-TOF 6540质谱仪 (美国Agilent公司 ), 配有Dual AJS ESI离子源 , 分析软件为Mass Hunter Data Acquisition在线工作站和Qualitative Analysis离线分析软件 ;N-1100型旋转蒸发仪 (上海爱朗仪器有限公司);KQ-250B型超声波清洗器 (昆山市超声仪器有限公司 );DFT-50型粉碎机 (温岭市林大机械有限公司);BP211D型天平(赛多利斯科学仪器有限公司)。
1.1.2 药品与试剂
人参皂苷20(S)-F1、20 (S)-F2、Rb1、Rb2、Rb3、Rd、 Re、Rg1、Rg3对照品购自中国食品药品检定研究院;人参皂苷Rc、Rf对照品购自北京世纪奥科生物技术有限公司。 乙腈、甲醇和甲酸(Fisher,美国)为质谱级;水为超纯水;其余试剂均为分析纯。 生晒参药材购自吉林省宏久和善堂人参有限公司,经中国中医科学院中药研究 所孙伟博 士鉴定为 五加科植 物人参 (Panax Ginseng C. A. Meyer )的干燥根。
1.2 方法
1.2.1 对照品溶液的制备
1.2.1.1对照品储备液分别取12种对照品人参皂苷20 (S) -F1、20 (S) -F2、Rb1、Rb2、Rb3、Rd、Re、Rg1、Rg3、 Rc、Rf适量 ,精密称定 ,用甲醇溶解并定容至5m L容量瓶中,浓度为200 μg/m L,于4℃储存备用。
1.2.1.2对照品混合液分别精密吸取以上各对照品溶液适量于5 m L容量瓶中,并用甲醇定容至刻度,使每个对照品的终浓度为10 μg/m L,经0.22 μm微孔滤膜过滤,即得。
1.2.2 供试品溶液制备
称取药材粉末(已过40目筛)1.0 g,置具塞三角烧瓶中,加入70%甲醇10 m L,超声提取30 min,过滤, 残渣继续加70%甲醇10 m L,继续超声提取30 min, 共提取3次,合并滤液,于40℃旋转蒸发仪浓缩至干, 残渣用70%甲醇溶解并定容至5 m L容量瓶中 ,经0.22 μm微孔滤膜过滤,即得。
1.2.3 色谱条件
Agilent Zorbax RRHD Eclipse Plus C18色谱柱 (100 mm × 3 mm,1.8 μm),流动相由水(含0.1%甲酸, A)和乙腈(含0.1%甲酸,B)组成,梯度洗脱:0~3 min, 5% ~30% B;3 ~5 min,30% ~35% B;5 ~8.5 min,35% ~ 42%B;8.5~10 min,42%~95%B;10~11 min,95%B;进样量:2 μL;流速:0.8 m L/min;柱温:45℃;分流比:1∶1。
1.2.4 质谱条件
采用Dual AJS ESI离子源,负离子模式。 扫描范围:m/z 100~1700;干燥气温度:300℃;干燥气流速: 5 L/min; 雾化器压力 :35 Psig (1 Psig =6.895 k Pa); 鞘气温度:400℃;鞘气流速:12 L/min;毛细管电压:3500 V; 毛细管出口电压:280 V;喷嘴电压:1500 V;碰撞能量:50、55、60 V;参比离子:m/z 119.0363和1033.9881。
2 结果
2.1 生晒参药材基峰离子图
乙腈-水作为流动相使人参皂苷类成分得到了良好的分离,经过分流后以0.4 m L/min的流速进入到质谱系统中,得到较好的电喷雾电离状态和最小化的离子抑制效应[5]。 根据“1.2.1”项下的样品处理方法处理样品,并根据“1.2.3”和“1.2.4”项下的色谱质谱条件进样,生晒参供试液中的人参皂苷成分在11 min内得到良好的分离,共识别了95个色谱峰,药材基峰离子图见图1(A)。
2.2 利用对照品鉴别化合物
通过与对照品的保留时间及碎片离子信息比较, 共11个化合物被鉴定:人参皂苷Re(峰11)、Rg1(峰12)、Rf ( 峰30)、Rb1( 峰42)、Rc ( 峰46)、Rb2( 峰51)、 Rb3( 峰52)、20 (S) -F1( 峰60)、Rd ( 峰64)、20 (S) -F2(峰92)、Rg3(峰94), 人参皂苷混合对照品的基峰离子图见图1(B)。
2.3 皂苷类成分的裂解途径及主要特征性化合物的鉴别
皂苷类成分经过超高效液相的分离,大多数人参皂苷在一级质谱ESI负离子模式下形成[M-H]-和[M+ COOH]-的准分子离子峰,其中丙二酰基化人参皂苷和齐墩果烷型人参皂苷为酸性皂苷,主要以[M-H]-准分子离子存在[6]。 二级质谱中,皂苷类成分经过碰撞诱导解离(CID)而产生糖苷键的断裂,最后生成特征性的去糖基化离子。 因此可根据去糖基化离子的母核结构,推断皂苷的结构类型。 人参皂苷的常规裂解方式及途径见图2。
人参皂苷根据糖苷基结构,可分为四环三萜类的达玛烷型和五环三萜类的齐墩果烷型;达玛烷型根据四环母核上羟基的有无,又分为人参二醇型和人参三醇型。 根据质谱的技术原理,同一类型的化合物有相同或相似的裂解规律,因此鉴别不同类型人参皂苷的特征性成分,是辨识与其有类似结构人参皂苷的前提。
在基峰离子图中,峰26的二级质谱中有特征性碎片离子m/z 459.3884的存在,显示此化合物为人参二醇型皂苷。 其在一级质谱中产生m/z 1269.6447的 [M-H]-分子离子峰,推测其分子式为C60H102O28。 母核连接的糖苷键断裂,生成了[M-H-162]-、[M-H-324]-、 [M-H-486]-、[M-H-684]-和[M-H-810]-的去糖基化离子和一些糖离子。 根据图3(A)的裂解途径及图4中人参皂苷的结构组成,此化合物被鉴定为人参皂苷Ra0。
同理得出峰37为人参三醇型三七皂苷R2,峰62为齐墩果烷型竹节参皂苷Ⅰva。 经过能量碰撞,母核上连接的糖苷键断裂,生成[M-H-(Glc+H2O)]-、[M-H(Xyl+H2O)]-等去糖基化离子和糖离子,如m/z为131.0354的[Xyl-H2O-H]-、m/z为161.0448的[Glc-H2O-H]-等, 见图3(B,C)。
2.4 丙二酰基人参皂苷的鉴别
丙二酰基人参皂苷是鲜人参和生晒参中人参皂苷的主要存在形式,其特征性的酰基键极不稳定,易脱羧[13],因此常作为人参原材料质量控制的重要指标[6], 然而目前对丙二酰基人参皂苷指纹图谱鉴别的文献较少。 本文在总结前人研究的基础上,鉴别了丙二酰化人参皂苷,以期为生晒参的质量评价提供依据。 本研究鉴别出的17个丙二酰人参皂苷中,其一级质谱图均能见到[M-H]-准分子离子峰和[M-H-CO2]-的碎片离子峰;其中的3个二丙二酰基人参皂苷,其一级质谱除能检测到[M-H]-准分子离子峰和 [M-H-CO2-CO2]的碎片离子峰外,尚能检到[M-H-CO2]-碎片离子峰。 峰65、峰70对应的Ma-Rd和2Ma-Rd的ESI/MS图谱见图5。
2.5 生晒参药材 中皂苷类成分的鉴定结果
人参皂苷类成分有大量的同分异构体,如[M-H]为m/z 769.47的有峰37、峰38、峰39,根据文献参考[2], 再由于3者的极性不同,在色谱柱中的保留时间有所差异,推测3个成分分别为三七皂苷R2、人参皂苷F3和伪人参皂苷RT3。 同理推测出竹节参皂苷Ⅰva(峰62)、 姜状三七苷R1(峰91)[14],人参皂苷Ra2(峰35)、人参皂苷Ra1(峰47)[15]。
一级质谱中[M-H]-均为m/z 783.49的峰27、峰92、 及峰94,参照对照品的保留时间和质谱离子特征,推测出峰92、峰94分别为人参皂苷F2、人参皂苷Rg3,峰27的糖苷元离子为m/z 475.3723,为人参三醇型皂苷,推测为人参皂苷Rg2[5]。 同理推测出峰11、峰64、峰77分别为人参皂苷Re、人参皂苷Rd和绞股蓝皂苷ⅩⅦ[2]。
根据精确分子量、特征碎片离子、相对保留时间及参考相关文献,本研究在11 min内鉴别出95个皂苷类成分,包括m/z 459.3838的二醇型人参皂苷(峰26、 峰28、 峰31等52个 )、m/z 475.3787的三醇型人参皂苷(峰3、峰5、峰6等28个)、m/z 455.3603的齐墩果烷型人参皂苷(峰45、峰57、峰62等8个)、m/z 491.3737的达玛烷 型衍生物 ( 峰4 、 峰24 ) 和m /z 475.3787的达玛烷型衍生物 (峰1、峰10、峰15)及其他(峰34、峰40),质谱定性分析及鉴定结果见表1。
注:*:有标准品的人参皂苷 ;a:准分子离子为[M-H]-;b:准分子离子为[M+COOH]-;Ma:丙二酸甲酰化 ,Ac:乙酰化
3 讨论
实验采用UPLC-Q-TOF-MS/MS技术测定生晒参中人参皂苷类成分,通过该法提供精确的分子质量,得到可能的分子式组成,并参考碎片离子等,在11 min内鉴定出生晒参的95种皂苷类成分。 生晒参中的皂苷类成分中存在有大量的同分异构体,受飞行时间质谱原理的局限性,不能对同分异构体进行准确判定。 本文通过比对对照品,考察特征性碎片及母核结构,结合相关文献保留时间及出峰顺序,对部分人参皂苷的同分异构体进行了鉴别,未判定的同分异构体有待进一步研究。