通過LC/MS/MS進(jìn)行超快速分析

由于同常規(guī)系統(tǒng)相比，超快速LC-MS儀器可縮短分析時(shí)間十倍以上，這樣可改善分析效率，且節(jié)能環(huán)保。即使在試樣基質(zhì)復(fù)雜，使用常規(guī)色譜柱難以分離的情況下，超快速系統(tǒng)也可以改善分離性能。因此，該系統(tǒng)日益受到用戶歡迎。

常規(guī)LC/MS/MS系統(tǒng)可通過簡(jiǎn)單更換亞2µm色譜柱實(shí)現(xiàn)超快速分析，但是真如此么？

如果您已經(jīng)嘗試過在常規(guī)LC/MS/MS系統(tǒng)中使用超快速分析色譜柱，您可能遇到過以下問題之一。

· 分離惡化
· 峰形變寬或變形
· 峰面積峰面積重現(xiàn)性差

如果這樣，超快速LC/MS/MS系統(tǒng)中的哪些特點(diǎn)可用于解決這些問題？

· 超快速LC/MS/MS的7個(gè)要點(diǎn)

以下描述的是常規(guī)LC/MS/MS系統(tǒng)關(guān)于超快速分析的問題和解決這些問題的要點(diǎn)。

分離惡化問題

在嘗試超快速分析時(shí)，首先要考慮LC儀器其本身。可以通過減少柱容量（換言之，縮短色譜柱長(zhǎng)度）或通過增加流動(dòng)相流速來縮短分析時(shí)間。 盡管如此，常規(guī)色譜柱仍會(huì)使分離惡化。

減少色譜柱填料粒徑和增加理論板數(shù)即是一種更好的辦法。亞-2µm粒徑的填料如今在范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，因?yàn)楫?dāng)流速增加時(shí)等效理論塔板的高度不變，則仍可保持分離性能。

盡管如此，安裝在LC儀器上的一根亞-2μm粒徑色譜柱，如果初不是為超快速分析而設(shè)計(jì)，那么分離則缺乏優(yōu)化，盡管可以縮短分析時(shí)間，但并非按照理論執(zhí)行。圖一為在使用更大內(nèi)徑管路時(shí)，樣品出峰示例。雖然，為達(dá)到超快速分析，系統(tǒng)體積包括系統(tǒng)管路和檢測(cè)器流通池應(yīng)保持在小值。增加使用超快速分析色譜柱可縮短保留時(shí)間如表1所示，在系統(tǒng)管路和LC系統(tǒng)其他部分內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致分離惡化。

然而，使用亞-2μm粒徑色譜柱分離可顯著增加系統(tǒng)壓力。因?yàn)槌^了并非為超快速分析而設(shè)計(jì)的LC系統(tǒng)的壓力上限，不能使用亞-2μm粒徑色譜柱。

峰形惡化問題

在使用UHPLC（超快速性能LC）進(jìn)行超快速分析時(shí)，進(jìn)入質(zhì)譜的峰極窄。然而，使用常規(guī)MS/MS儀器不能進(jìn)行超快速處理，工作周期長(zhǎng)，采樣頻率慢。每個(gè)峰采樣點(diǎn)數(shù)量減少。這是因?yàn)檫@些MS/MS儀器在改變分析狀態(tài)時(shí)耗費(fèi)時(shí)間，如正負(fù)離子切換或MRM多反應(yīng)監(jiān)測(cè)切換，減少了實(shí)際用于數(shù)據(jù)采集的時(shí)間。

然而，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的數(shù)量對(duì)生成峰形的精確度有很大影響。采集點(diǎn)數(shù)量減少，結(jié)果形式為非高斯、非重復(fù)性峰形。

圖2所示為采集點(diǎn)數(shù)和色譜峰形之間的關(guān)系。顯而易見，要獲得可重現(xiàn)的、平滑的峰形，每個(gè)色譜峰少要采集10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)每個(gè)色譜峰采集數(shù)量?jī)H為4或5個(gè)時(shí)，則會(huì)從一個(gè)真正色譜峰形上偏離出來較大一部分。

峰面積重現(xiàn)性惡化問題

上述峰形惡化問題對(duì)于峰面積重現(xiàn)性有負(fù)面影響。右側(cè)數(shù)字顯示了數(shù)據(jù)處理時(shí)間（延遲時(shí)間和正負(fù)離子切換時(shí)間）的差異如何影響色譜圖與峰面積重現(xiàn)性。表明：時(shí)間和正負(fù)離子切換時(shí)間越長(zhǎng)，色譜峰越多，則重現(xiàn)性越差。

雖然較短數(shù)據(jù)處理時(shí)間可能是理想的狀態(tài)，但是處理時(shí)間過短也可能導(dǎo)致開始對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行測(cè)定時(shí)，之前的化合物仍停留在碰撞室中。這種狀態(tài)則被稱作“串?dāng)_”。

碰撞室中的惰性氣體向碰撞室出口游離時(shí)，通過碰撞產(chǎn)生產(chǎn)物離子。然而，因?yàn)樵诔Ｒ?guī)LC/MS/MS系統(tǒng)的處理中離子速度變慢，數(shù)據(jù)處理時(shí)間的減少量也有限。

超快速LC/MS/MS分析的7個(gè)要點(diǎn)

相比于相比于常規(guī)LC/MS/MS系統(tǒng)存在的問題，超快速LC/MS/MS系統(tǒng)有以下7個(gè)主要特點(diǎn)。

1、超快速梯度
2、超快速進(jìn)樣，包括針清洗和進(jìn)樣時(shí)間
3、超快速色譜柱
4、超快速正負(fù)離子切換，可以在離子化方式上實(shí)現(xiàn)正離子模式與副離子模式間超快速切換。
5、碰撞室技術(shù)可加速從碰撞室中驅(qū)除產(chǎn)物離子
6、超短延遲時(shí)間
7、超快速掃描技術(shù)

島津超快速LC/MS/MS系統(tǒng)由Nexera UHPLC與LCMS-8030組合而成，具有以下特點(diǎn)。

1. 利用耐壓130MPa的超高壓送液泵，配備20µL超低容量混合器，實(shí)現(xiàn)超快速、高精度梯度洗脫。
2. 超快速自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)樣時(shí)間僅為10秒。
3. 超快速色譜柱陣營(yíng)廣泛，例如Shim-pack XR系列色譜柱。
4. 世界超快速15 msec正負(fù)離子切換。
5. UFsweeper碰撞室快速去除產(chǎn)物離子。
6. 超快速延遲時(shí)間技術(shù)使得延遲時(shí)間僅為1秒時(shí)也能穩(wěn)定分析。
7. 超快速速掃描--15,000u/sec。

這些特點(diǎn)都有效保證了在傳統(tǒng)LC/MS/MS系統(tǒng)基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)超快速分析。

分析*：在不使用離子對(duì)試劑的情況下盡可能縮短分析時(shí)間

【問題】不使用離子對(duì)試劑如何對(duì)*進(jìn)行分析？如何能的縮短分析時(shí)間？

我們對(duì)食品中的*進(jìn)行分析，可以使用離子交換色譜柱或在離子對(duì)模式下使用ODS色譜柱。 因?yàn)榫S生素成分相對(duì)較少，實(shí)現(xiàn)高靈敏度分析便十分重要。同時(shí)，我們也需要獲得質(zhì)量數(shù)信息，因?yàn)檫@與污染物質(zhì)相關(guān)。

因此，我們研究能否采用LCMS技術(shù)進(jìn)行分析；然而，由于需要易揮發(fā)性流動(dòng)相，我們不能采用當(dāng)前分析條件。此外，我們知道，如果一種離子對(duì)試劑加入到流動(dòng)相中，將增加使用不同流動(dòng)相條件的后續(xù)分析時(shí)的背景。因此，我們需要找到適合LCMS的分析條件，不能采用非揮發(fā)性流動(dòng)相或離子對(duì)試劑。此外，因?yàn)橛写笈吭嚇有枰M(jìn)行分析，我們要縮短當(dāng)前分析時(shí)間。

*是高極性化合物，因此在采用反相色譜法時(shí)，顯示了極短的保留時(shí)間。 盡管使用離子對(duì)試劑可延長(zhǎng)保留時(shí)間，但在進(jìn)行LCMS分析時(shí)，離子對(duì)試劑的使用是有限制的；即便如此，也可能較難獲取高靈敏度。

作為通過LCMS分析*這一難題的解決方案，我們引入陰陽離子交換多模式ODS色譜柱，Imtakt公司的Scherzo SM- C18柱，和強(qiáng)大的LCMS -8030三重四極桿質(zhì)譜儀強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，可以進(jìn)行高靈敏度高通量分析。

使用甲酸/甲酸銨緩沖溶液和乙腈梯度組成的典型反相條件，可在10分鐘內(nèi)完成對(duì)9種*的同時(shí)分析。 這種方法可以進(jìn)行大量的樣品分析，且質(zhì)譜檢測(cè)提供了*的靈敏度和色譜峰識(shí)別能力。

使用LCMS-8030分析26種藥物成分：分子量數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)信息的采集

【問題】檢查合成化合物的分子量時(shí)，經(jīng)常要求高通量，分析周期時(shí)間的減少是簡(jiǎn)化程序的一個(gè)必要手段。除了結(jié)構(gòu)信息，簡(jiǎn)單分子量數(shù)據(jù)也是一個(gè)必需的分析目標(biāo)。

當(dāng)檢查合成化合物的分子量時(shí)，一般只有確定分子量是可以接受的。然而，合成化合物中不時(shí)出現(xiàn)相同數(shù)量的分子量，且這些是否實(shí)際上是預(yù)期的化學(xué)合成物質(zhì)或只是類似化合物，應(yīng)予以關(guān)注。因此，理想的情況是同時(shí)獲得化合物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。然而，由于涉及的樣品數(shù)量大，通過增加單獨(dú)的分析運(yùn)行和尋求新的分析方法以獲得結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來增加工作負(fù)荷是不可取的。有可以同時(shí)獲得結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并確認(rèn)分子量的LCMS么？

現(xiàn)在對(duì)更快的研發(fā)以及質(zhì)量改善方面的呼吁越來越高，化合物確認(rèn)所需的分子量以及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的需求越加頻繁，從而也要求得到LC/MS的母離子峰信息和LC/MS/MS的產(chǎn)物離子質(zhì)譜圖。為了同時(shí)獲得這些數(shù)據(jù)，有必要在以獲得母離子峰為目的的單一色譜峰洗脫過程和產(chǎn)物離子掃描這兩種掃描模式之間進(jìn)行切換。常規(guī)LC/MS/MS系統(tǒng)中，可同時(shí)進(jìn)行正離子和負(fù)離子分析，由于切換速度慢，且由于掃描速度減緩，使用多個(gè)碰撞能量值可能無法測(cè)定產(chǎn)物離子。但是但是，LCMS-8030的超快速極性切換速度（15msec）和超快速掃描速度（15，000u/sec），可以對(duì)窄的色譜峰進(jìn)行快速質(zhì)譜解析。

利用LCMS-8030的同步檢查掃描Synchronized Survey Scan™ (SSS) 功能

利用自動(dòng)MS/MS功能，初始MS測(cè)定作為觸發(fā)器，也可獲得產(chǎn)物離子掃描譜圖（MS/MS譜圖）。這樣，通過全掃描（Q3掃描）模式測(cè)定母離子譜圖（MS譜圖），然后啟動(dòng)產(chǎn)物離子掃描（MS/MS譜圖）測(cè)定，可同時(shí)獲得一個(gè)單峰的MS和MS/MS譜圖。上述數(shù)字顯示了利用SSS功能同時(shí)進(jìn)行MS和MS/MS測(cè)定的優(yōu)勢(shì)。LCMS-8030具有極快的掃描速度（大15000u/sec）和正/負(fù)離子切換速度（15ms），所以從單次的SSS測(cè)定中就能獲得充分的結(jié)果，即使是與正負(fù)離子聯(lián)用時(shí)，亦是如此。上述的6個(gè)全掃描中，包括使用兩種不同碰撞能量條件（高/低能量）的產(chǎn)物離子掃描。

利用SSS功能，逐一對(duì)26種成分（藥物成分）進(jìn)行分析。*分析結(jié)果（正離子模式）如下所示。MSQ3掃描事件中測(cè)得質(zhì)子化分子，并且MS/MS譜圖中有兩個(gè)清晰的產(chǎn)物離子。也通過負(fù)離子模式對(duì)*進(jìn)行測(cè)定，類似正離子模式，在一級(jí)質(zhì)譜中測(cè)得去質(zhì)子化分子，及在MS/MS二級(jí)譜圖中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)產(chǎn)物離子。

26種成分中，24種在正離子模式下進(jìn)行檢測(cè)，6種在負(fù)離子模式下進(jìn)行檢測(cè)。四種需在正負(fù)離子雙模式下進(jìn)行檢測(cè)。有些化合物在正離子模式下靈敏度高，而有一些是在負(fù)離子模式下靈敏度高，因此有必要利用正負(fù)極性切換進(jìn)行同時(shí)分析。有了超快速極性切換（15msec），LCMS-8030能夠同時(shí)進(jìn)行正/負(fù)離子測(cè)定，從而可靠地檢測(cè)廣泛的化合物，不論化合物電離屬性。

一次進(jìn)樣分析特定分子結(jié)構(gòu)的一類化合物：磺胺類藥物篩選

[問題] 我們使用三重四極桿質(zhì)譜儀，特別是母離子掃描和中性缺失掃描，搜索代謝產(chǎn)物，是搜索類似的化合物一種有效的手段。然而，這些方法是冗長(zhǎng)的，因?yàn)椋?）掃描速度慢， （2）掃描范圍不是很廣，和（3）必須同時(shí)改變多個(gè)質(zhì)譜掃描條件重復(fù)測(cè)定，以獲得所需的信息。因?yàn)槎鄴呙?，正離子測(cè)定和負(fù)離子測(cè)定不能同時(shí)進(jìn)行。試圖通過增加掃描速度以減少同時(shí)測(cè)定數(shù)量和設(shè)置多重掃描，會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降和得到不正確的母離子峰信息。降低掃描速度以及重復(fù)測(cè)定導(dǎo)致質(zhì)量偏移。一個(gè)三重四極桿質(zhì)譜儀允許在一個(gè)單次測(cè)定中進(jìn)行多次母離子掃描或中性丟失掃描，且不會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量偏移么？

利用自動(dòng)MS/MS功能，初始MS測(cè)定作為觸發(fā)器，也可獲得產(chǎn)物離子掃描譜圖（MS/MS譜圖）。這樣，通過全掃描（Q3掃描）模式測(cè)定母離子譜圖（MS譜圖），然后啟動(dòng)產(chǎn)物離子掃描（MS/MS譜圖）測(cè)定，可同時(shí)獲得一個(gè)單峰的MS和MS/MS譜圖。上述數(shù)字顯示了利用SSS功能同時(shí)進(jìn)行MS和MS/MS測(cè)定的優(yōu)勢(shì)。LCMS-8030具有極快的掃描速度（大15000u/sec）和正/負(fù)離子切換速度（15ms），所以從單次的SSS測(cè)定中就能獲得充分的結(jié)果，即使是與正負(fù)離子聯(lián)用時(shí)，亦是如此。上述的6個(gè)全掃描中，包括使用兩種不同碰撞能量條件（高/低能量）的產(chǎn)物離子掃描

利用LCMS-8030的同步檢查掃描
Synchronized Survey Scan™ (SSS) 功能

利用SSS功能，逐一對(duì)26種成分（藥物成分）進(jìn)行分析。*分析結(jié)果（正離子模式）如下所示。MSQ3掃描事件中測(cè)得質(zhì)子化分子，并且MS/MS譜圖中有兩個(gè)清晰的產(chǎn)物離子。也通過負(fù)離子模式對(duì)*進(jìn)行測(cè)定，類似正離子模式，在一級(jí)質(zhì)譜中測(cè)得去質(zhì)子化分子，及在MS/MS二級(jí)譜圖中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)產(chǎn)物離子。

在LCMS-8030中，一些在其它廠家的LC/MS/MS存在的母離子掃描和中性丟失掃描相關(guān)的問題都已經(jīng)解決了。舉個(gè)例子，可以使用LCMS-8030進(jìn)行磺胺類藥物的母離子掃描和中性丟失掃描。

1.同時(shí)輕松地進(jìn)行三個(gè)母離子掃描和三個(gè)中性丟失掃描
2.即使在高速掃描時(shí)候也不會(huì)發(fā)生質(zhì)量歧視。

1.同時(shí)輕松地進(jìn)行三個(gè)母離子掃描和三個(gè)中性丟失掃描

為了提高肉類和海鮮產(chǎn)品的產(chǎn)量，我們經(jīng)常使用一種抗菌劑（磺胺類藥物）作飼料添加劑和獸藥，在肯定列表中也規(guī)定它們的*值。對(duì)于沒有使用此類藥物的肉或海鮮制品，需要進(jìn)行篩查分析。在掃描速度為6000u/s時(shí)進(jìn)行三個(gè)母離子掃描和三個(gè)中性丟失掃描（見右表）以進(jìn)行同時(shí)篩查。9種磺胺類藥物的混合樣品的每個(gè)掃描的總離子流色譜圖（TIC）見下圖。9個(gè)化合物都不只在一個(gè)掃描事件中檢測(cè)到，每個(gè)化合物都得到了明確的定性信息。例如：4個(gè)掃描事件檢測(cè)到*。

2.即使在高速掃描時(shí)候也不會(huì)發(fā)生質(zhì)量歧視。

以多種掃描速度分析一個(gè)含有九種磺胺類藥物化合物的混合樣品，。下面是掃描速度為300, 2000, 6000 和 10000 u/s時(shí)的TICs和質(zhì)譜圖。結(jié)果顯示無論以任何速度掃描，均無明顯母離子質(zhì)量錯(cuò)誤。此外，掃描速度為10000 u/s時(shí)的質(zhì)量色譜圖峰銳度高于速度為300 u/s時(shí)的表示在高速掃描時(shí)獲取了足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

結(jié)果顯示， 即便在高速掃描情況下，LCMS-8030的母離子掃描或中性丟失掃描分析都是令人滿意的，而且，在一次分析中進(jìn)行多個(gè)掃描也不會(huì)有質(zhì)量歧視。

LCMSMS術(shù)語迷你導(dǎo)讀

母離子掃描與中性丟失掃描

在很多研究領(lǐng)域，一個(gè)包含多種雜質(zhì)的樣品分析機(jī)場(chǎng)需要對(duì)相似結(jié)構(gòu)的化合物進(jìn)行篩查，如藥代動(dòng)力學(xué)。母離子掃描主要用來篩查含有相同子離子的母離子而中性丟失掃描用來篩查解離相同中性碎片的離子。

母離子掃描是經(jīng)過Q1（質(zhì)譜的級(jí)）掃描預(yù)先選定m/z，在碰撞池（Q2）中進(jìn)行碰撞誘導(dǎo)解離（CID）,然后在Q3（質(zhì)譜的第二級(jí)）檢測(cè)特定m/z的離子。

（在下圖中，只有m/z = m3的化合物能夠被檢測(cè)到。）

相反，中性丟失掃描是是在Q1和Q3間固定一個(gè)m/z差值進(jìn)行的掃描。與母離子掃描相似，對(duì)有特定結(jié)構(gòu)的篩選化合物有效。

MRM

MRM表示多反應(yīng)監(jiān)測(cè)。進(jìn)行MRM時(shí)， 通過Q1(質(zhì)譜的級(jí))在離子化后的很多離子中選擇一個(gè)特定的離子，此離子在碰撞池（Q2碰撞室）中解離（碰撞誘導(dǎo)解離），然后通過Q3在解離產(chǎn)生的離子中檢測(cè)一個(gè)特定的離子(質(zhì)譜的第二級(jí))。在一次測(cè)定中可以設(shè)定多個(gè)通道。在LCMS-8030中，一次分析多可以設(shè)置512個(gè)事件，每個(gè)事件可以設(shè)置32個(gè)通道。

*MRM也被稱作SRM（選擇反應(yīng)檢測(cè)）。

在進(jìn)行諸如食品中的農(nóng)藥分析這種有高濃度的潛在干擾的分析時(shí)，由于有高背景的影響，LCMS在有些時(shí)候是不夠的。而LCMSMS分析可以利用兩級(jí)質(zhì)譜的選擇性進(jìn)行質(zhì)量分離，從而避免了背景離子的影響。

LCMSMS (MRM)中，分析物峰的離子強(qiáng)度會(huì)弱于LCMS (SIM)。盡管如此，LCMSMS的分析靈敏度仍高于LCMS，是因?yàn)橥ㄟ^大幅降低噪音水平來提高信噪比 (S/N)。