1、通過精確質量確定元素組成：從四極桿到傅立葉變換離子回旋共振質譜儀顧鳴，王永東(思路生科，14 Commerce Drive, Danbury, CT 06810, USA)利用質譜測定元素組成的方法已被廣泛應用于各種領域研究，如：藥物研發、藥物代謝、環境研究、法醫、食品安全、香精香料、興奮劑以及天然產物等。傳統的觀念認為，要測定元素組成，必須獲得高質量精度；而高質量精度只能從高分辨率質譜獲得，如：TOF, Orbitrap或者FT ICR MS。最新的傅立葉變換離子回旋共振質譜儀(FT-ICR MS)，其質量分辨率達到800,000:1，通過它可以得到200ppb的質量精度。但即使在如此高的質

2、量精度下，仍然會存在好幾個候選的化學式，必須依靠我們去選擇和推斷。而在飛行時間質譜(TOF)上，典型的質量精度約為5ppm，通常候選的化學式有510個，加大了選擇和推斷的難度。而且不幸的是，在所有上述情況下，正確的結果往往不是質量誤差最小的候選化學式。所以僅僅依靠精測質量一個條件，不可能得到唯一可靠的化學式。但這些有著非常近似質量的候選者由于元素組成不同而產生了不同的同位素分布，這個特點可用于進一步區分它們。過去，研究者通過調節峰的寬度，來模擬和假定一個同位素高斯分布，試圖用這個高斯峰形來區分上述的差異。但由于候選者彼此間同位素分布的差異極?。ㄍǔＶ挥袔讉€百分點），所以過去的方法常常是失敗的，

3、除非化合物中存在特征元素如Cl或Br。為了區分同位素分布之間的微小差異，發展了一種綜合的、同時包括質荷比（m/z）校正和更為重要的、峰形校正的方法，可以獲取高精度的譜圖，從而得到唯一的、正確的元素組成。而且，在低分辨的四極桿或者三重四級類型質譜儀上，也可用這種校正方法來獲得唯一確定的化學式。1.理論在質譜中，質量精度符合方程式其中，表示質量誤差(ppm)；R表示質量分辨率，其定義為質量(m/z)除以半峰高處全峰寬(FWHM)；S表示離子信號強度，此時假定主要的噪音來源于離子計數噪音，因為硬件設計完好的質譜儀符合這種假定。這個方程，推動著新型質譜儀的發展，因為更高的分辨率與更好的質量精度成正比。

4、另外，常規的質譜校正僅僅是進行質量軸的校準，沒有考慮質譜峰形的校正，而質譜峰形的校正對于可靠的質荷比測定以至于元素組成的確定也是至關重要的。下面我們將介紹的是一種新穎獨特的方法，通過這種全新的質譜校正方法，不僅對質量軸進行了校正，而且把峰形函數校正為已知的數學峰形函數，這個峰形函數是可以根據已知標定離子的理論質量數和同位素分布推導出來。通過實際的譜圖與理論的譜圖在數學上的對比，任何質量漂移以及峰形失真都可以得到校正并歸納為一個校正函數。通過這個既有質量校正又有更為重要的峰形校正函數就可以獲得甚至是低分辨下譜圖的精確質量數。2.實驗未知化合物（m/z239 Da）同內標（m/z410 Da，C2

5、8H60N+, 精確質量 410.4726Da）混合，然后直接進樣進入Waters Quattro三重四級桿質譜。Profile（輪廓）采集模式，掃描范圍50-550Da，采集1分鐘，共獲得57個掃描，選擇其中的8個掃描進行校正。使用內標C28H60N+的已知離子做校正離子，用MassWorks軟件進行質量軸和峰形的校正。圖1顯示了校正前后的質譜輪廓圖，可以非常準確地得到單同位素的質量數410.4722Da，質量誤差為-0.9ppm。圖1. 標準離子的校正前質譜圖（黑線）和校正后質譜圖（紅線）3.結果和討論上面所述的0.9ppm標定誤差只是演示了：使用相同的離子（410 Da）校正后，內標離子

6、和理論值的符合程度。下面我們來應用一個未知離子（399 Da的未知物離子），得到與圖1類似形式的圖2。圖2. 未知離子的校正前質譜圖（黑線）和校正后質譜圖（紅線）使用MassWorks的CLIPS（校正的同位素輪廓譜線搜索）搜索元素組成，得到1,517種可能的化學式，表1列出了排序最前面的25種，排在第一位的C25H23N2OS+質譜準確度為99.44%，表明測量的和理論的同位素輪廓的誤差為0.56%。這個來自盲樣分析樣品的化學式在隨后被合作者認為是正確的。假定我們采用質量精度能夠達到100ppb的傅立葉變換離子回旋共振質譜儀(FT-ICR MS)，僅僅以質量精度為條件搜索，會得到5個候選化學

7、式。在排除掉一個不合理的化學式C13H26N6O2Na3S+后，仍然有4個化學式落在100ppb的質量精度范圍內（見表2）。注意其中三個錯誤的化學式在表1的前25位中并沒有出現，這就表明：即使在單位質量分辨率的質譜中，也可以測定各個化合物的同位素分布差別；應用新型的質譜校正方法，在三重四級桿質譜上可以得到唯一確定的化學式。表1. 三重四級桿儀器通過MassWorks的CLIPS搜索得到的候選結果表2. 采用100ppb質量精度的FT ICR 質譜得到的待選結果4.結論雖然質量精度在確定元素組成時非常重要，但即使使用高分辨率的FTMS質譜，如果僅僅應用質量精度一個條件，我們仍不能確定唯一的化學式

8、。另一方面，對輪廓模式采集的質譜進行正確校正，以正確的同位素輪廓為基礎，我們得到新的度量參數譜圖精度，它使我們即使使用單位分辨率的質譜，也可以獲得唯一的、正確的化學式。致謝感謝俄亥俄州辛辛那提的寶潔分析部門的Robert Strife博士設計了這篇文章的盲樣測試方法并在三重四級桿上完成了實驗操作。參考文獻：1 Blom, KR, Anal. Chem., 2001; 73: 715.2 Gu, M., Wang, Y., Zhao, X., and Gu, Z., Rapid Commun. Mass Spectrum. 2006; 20: 1110.3 Wang, Y., United St

9、ates Patent, No. 6983213, granted January 3, 2006.Elemental Composition Determination through Accurate Mass: From Quadrupole to FT ICR MSGu Ming, Wang Yong-dong(Cerno Bioscience, 14 Commerce Drive, Danbury, CT 06810, USA)Abstract: A more comprehensive calibration involving m/z and peak shape has been developed to attain the high spectral accuracy necessary to achieve unique elemental composition determination. This approach can be applied for formula determ