无机质谱和生物质谱简介-《仪器分析》提供了实用成果

1.无机质谱法

采用无机质谱仪对无机化合物进行定性定量分析的质谱分析方法，称为无机质谱法，主要用于无机元素微量分析、同位素分析等。早期质谱仪主要使用火花源质谱（SSMS）。现在电感耦合质谱、激光剥蚀进样电感耦合等离子质谱（LA-ICPMS）、辉光放电质谱（GD-MS）、二次离子质谱（SI-MS）和加速器质谱（AMS），已经成为微量-痕量级元素分析、表面分析和同位素分析的常用手段。而二次离子质谱和溅射中性粒子质谱（SN-MS）由于分别具有微米和亚微米级的空间分辨率，迅速在表面分析中得到应用。

电感耦合等离子质谱（LA-ICPMS）起源于1980年之后，是一种以电感耦合等离子体为离子源的无机多元素分析技术，可测溶液中含量低到10-12级微量元素，广泛应用于半导体、地质、环境以及生物制药等行业中。ICP利用在电感线圈上施加强大功率的高频信号，在线圈内部内部形成高温等离子体，通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离。在ICP-MS中，ICP起到离子源的作用，高温等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成一价正离子。质谱则是个质量分析器，将被电离的正离子按质量大小顺序进行分离分析。通过选择不同质荷比（m/z）的离子来检测到某个离子的强度，进而分析计算出某元素的强度。在高温下，通常电离能低于7eV的元素可以完全电离，电离能低于10.5eV的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能低于10.5eV，因此具有很高的灵敏度，甚至少数电离能较高的元素（如C、O、Cl、Br等非金属元素）也能检测，但灵敏度较低。

无机质谱法的优点是灵敏度高，广泛应用于地质找矿、地球化学、核资源勘查、材料科学、环境科学、生命科学、食品化学、石油化工、空间技术等领域以及刑侦和法医等特种鉴定分析。无机质谱法对高纯气体中痕量杂质分析、固体表面的微区微量多元素深度分析等领域也有独特的应用。

2.生物质谱法

将质谱技术用于精确测定蛋白质、核苷酸、酶分子以及糖类等生物大分子的相对分子质量，并提供分子结构信息，这就是生物质谱法。早起质谱法还不能测定生物大分子的相对分子质量。自从电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）两种电离技术的诞生，生物大分子的测定才成为现实，为生命科学的研究提供了重要的技术支撑。

ESI使分析物从溶液相中电离，适合与液相分离手段（如液相色谱和毛细管电泳）联用，分离分析复杂样品。而MALDI是在激光脉冲的激发下，使样品直接从基质晶体中挥发并离子化，适于肽混合物的简单分析。两种电离技术具有高灵敏度和高质量检测范围，可以在pmol甚至fmol级水平上将复杂质量高达几十万道尔顿的蛋白质、多肽、核酸等不易挥发的生物大分子气化并形成带电离子，通过测定其质荷比进行定性定量分析。

针对蛋白质组学的生物质谱检测，要获得准确、灵敏和高分辨率的质谱图，选择合适的质量分析器也是关键。目前常用的质量分析器有四级杆质量分析器、离子阱质量分析器、飞行时间质量分析器和傅里叶变换离子回旋共振质量分析器。它们的工作原理和性能不尽相同，各有优势和局限，它们可以单独使用或串联使用。实际应用时，根据不同的分析目的选择具有优势的离子源和质量分析器，以获得有价值的质谱数据为要。

名词中英文对照

质谱法 mass spectrometry，MS

质荷比 mass to charge ratio

质谱图 mass spectrogram

质谱表 mass spectrometry table

离子源 ion source

电子电离源 electron Ionization，EI

化学电离源 chemical Ionization，CI

电喷雾源 electron spray Ionization，ESI

大气压化学电离源 atmospheric pressure chemical ionization，APCI

快原子轰击源 fast atomic bombardment，FAB

傅里叶变换离子回Fourier transform ion cyclotron resonance

旋共振分析器 analyzer

傅里叶变换离子回Fourier transform ion cyclotron resonance

旋共振质谱仪 mass spectrometer，FT-MS

灵敏度 sensitivity

分辨率 resolution(www.xing528.com)

质量范围 mass range

相对丰度 relative intensity

奇电子离子 odd electron，OE

偶电子离子 even electron，EE

均裂 homolytic cleavage

激光解吸源

基质辅助激光解吸电离 laser description，LD matrix assisted laser description ionization，MALDI

质量分析器 quality analyzer

单聚焦质量分析器 single focusing mass analyzer

双聚焦质量分析器 double-focusing mass assay

四级杆质量分析器 quadrupole mass analyzer

选择离子监测 select ion monitoring，SIM

飞行时间分析器 time of flight analyzer

离子阱分析器 ion trap analyzer

异裂 heterolytic cleavage

半均裂 hemi-homolysis cleavage

重排裂解 rearrangement

麦氏重排 Mclafferty

双烯合成 Diels-Alder reaction

分子离子 molecular ion

碎片离子 fragment ion

同位素离子 isotopic ion

亚稳离子 metastable ion

䓬鎓离子 tropylium ion