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通過LC/MS/MS進行超快速分析

由于同常規系統相比，超快速LC-MS儀器可縮短分析時間十倍以上，這樣可改善分析效率，且節能環保。即使在試樣基質復雜，使用常規色譜柱難以分離的情況下，超快速系統也可以改善分離性能。因此，該系統日益受到用戶歡迎。

常規LC/MS/MS系統可通過簡單更換亞2μm色譜柱實現超快速分析，但是真如此么？

如果您已經嘗試過在常規LC/MS/MS系統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

· 峰面積峰面積重現性差

如果這樣，超快速LC/MS/MS系統中的哪些特點可用于解決這些問題？

· 超快速LC/MS/MS的7個要點

以下描述的是常規LC/MS/MS系統關于超快速分析的問題和解決這些問題的要點。

分離惡化問題

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

減少色譜柱填料粒徑和增加理論板數即是一種更好的辦法。亞-2μm粒徑的填料如今在全球范圍內廣泛應用，因為當流速增加時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，如果初時不是為超快速分析而設計，那么分離則缺乏優化，盡管可以縮短分析時間，但并非按照理論執行。圖一為在使用更大內徑管路時，樣品出峰示例。雖然，為達到超快速分析，系統體積包括系統管路和檢測器流通池應保持在較小值。增加使用超快速分析色譜柱可縮短保留時間如表1所示，在系統管路和LC系統其他部分內，會導致分離惡化。

然而，使用亞-2μm粒徑色譜柱分離可顯著增加系統壓力。因為超過了并非為超快速分析而設計的LC系統的壓力上限，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）進行超快速分析時，進入質譜的峰極窄。然而，使用常規MS/MS儀器不能進行超快速處理，工作周期長，采樣頻率慢。每個峰采樣點數量減少。這是因為這些MS/MS儀器在改變分析狀態時耗費時間，如正負離子切換或MRM多反應監測切換，減少了實際用于數據采集的時間。

然而，數據采集點的數量對生成峰形的精確度有很大影響。采集點數量減少，結果形式為非高斯、非重復性峰形。

圖2所示為采集點數和色譜峰形之間的關系。顯而易見，要獲得可重現的、平滑的峰形，每個色譜峰較少要采集10個數據點。當每個色譜峰采集數量僅為4或5個時，則會從一個真正色譜峰形上偏離出來較大一部分。

峰面積重現性惡化問題

上述峰形惡化問題對于峰面積重現性有負面影響。右側數字顯示了數據處理時間（延遲時間和正負離子切換時間）的差異如何影響色譜圖與峰面積重現性。表明：時間和正負離子切換時間越長，色譜峰越多，則重現性越差。

雖然較短數據處理時間可能是理想的狀態，但是處理時間過短也可能導致開始對目標化合物進行測定時，之前的化合物仍停留在碰撞室中。這種狀態則被稱作“串擾”。

碰撞室中的惰性氣體向碰撞室出口游離時，通過碰撞產生產物離子。然而，因為在常規LC/MS/MS系統的處理中離子速度變慢，數據處理時間的減少量也有限。

超快速LC/MS/MS分析的7個要點

相比于相比于常規LC/MS/MS系統存在的問題，超快速LC/MS/MS系統有以下7個主要特點。

1、超快速梯度

2、超快速進樣，包括針清洗和進樣時間

3、超快速色譜柱

4、超快速正負離子切換，可以在離子化方式上實現正離子模式與副離子模式間超快速切換。

5、碰撞室技術可加速從碰撞室中驅除產物離子

6、超短延遲時間

7、超快速掃描技術

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

1. 利用較高耐壓130MPa的超高壓送液泵，配備20μL超低容量混合器，實現超快速、高精度梯度洗脫。

2. 超快速自動進樣器進樣時間僅為10秒。

3. 超快速色譜柱陣營廣泛，例如Shim-pack XR系列色譜柱。

4. 世界超快速15 msec正負離子切換。

5. UFsweeper碰撞室快速去除產物離子。

6. 超快速延遲時間技術使得延遲時間僅為1秒時也能穩定分析。

7. 超快速速掃描--15，000u/sec。

這些特點都有效保證了在傳統LC/MS/MS系統基礎之上實現超快速分析。

分析水溶性維生素：在不使用離子對試劑的情況下盡可能縮短分析時間

【問題】不使用離子對試劑如何對水溶性維生素進行分析？如何能較大程度的縮短分析時間？

我們對食品中的水溶性維生素進行分析，可以使用離子交換色譜柱或在離子對模式下使用ODS色譜柱。 因為維生素成分相對較少，實現高靈敏度分析便十分重要。同時，我們也需要獲得質量數信息，因為這與污染物質相關。

因此，我們研究能否采用LCMS技術進行分析；然而，由于需要易揮發性流動相，我們不能采用當前分析條件。此外，我們知道，如果一種離子對試劑加入到流動相中，將增加使用不同流動相條件的后續分析時的背景。因此，我們需要找到適合LCMS的分析條件，不能采用非揮發性流動相或離子對試劑。此外，因為有大批量試樣需要進行分析，我們要縮短當前分析時間。

水溶性維生素是高極性化合物，因此在采用反相色譜法時，顯示了極短的保留時間。 盡管使用離子對試劑可延長保留時間，但在進行LCMS分析時，離子對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分析水溶性維生素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，和強大的LCMS -8030三重四極桿質譜儀強強聯手，可以進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分鐘內完成對9種水溶性維生素的同時分析。 這種方法可以進行大量的樣品分析，且質譜檢測提供了極好的靈敏度和色譜峰識別能力。

使用LCMS-8030分析26種藥物成分：分子量數據和結構信息的采集

【問題】檢查合成化合物的分子量時，經常要求高通量，分析周期時間的減少是簡化程序的一個必要手段。除了結構信息，簡單分子量數據也是一個必需的分析目標。

當檢查合成化合物的分子量時，一般只有確定分子量是可以接受的。然而，合成化合物中不時出現相同數量的分子量，且這些是否實際上是預期的化學合成物質或只是類似化合物，應予以關注。因此，理想的情況是同時獲得化合物的結構數據。然而，由于涉及的樣品數量大，通過增加單獨的分析運行和尋求新的分析方法以獲得結構數據來增加工作負荷是不可取的。有可以同時獲得結構數據并確認分子量的LCMS么？

現在對更快的研發以及質量改善方面的呼吁越來越高，化合物確認所需的分子量以及結構數據的需求越加頻繁，從而也要求得到LC/MS的母離子峰信息和LC/MS/MS的產物離子質譜圖。為了同時獲得這些數據，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物離子掃描這兩種掃描模式之間進行切換。常規LC/MS/MS系統中，可同時進行正離子和負離子分析，由于切換速度慢，且由于掃描速度減緩，使用多個碰撞能量值可能無法測定產物離子。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），可以對較窄的色譜峰進行快速質譜解析。

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

利用自動MS/MS功能，初始MS測定作為觸發器，也可獲得產物離子掃描譜圖（MS/MS譜圖）。這樣，通過全掃描（Q3掃描）模式測定母離子譜圖（MS譜圖），然后啟動產物離子掃描（MS/MS譜圖）測定，可同時獲得一個單峰的MS和MS/MS譜圖。上述數字顯示了利用SSS功能同時進行MS和MS/MS測定的優勢。LCMS-8030具有極快的掃描速度（較大15000u/sec）和正/負離子切換速度（15ms），所以從單次的SSS測定中就能獲得充分的結果，即使是與正負離子聯用時，亦是如此。上述的6個全掃描中，包括使用兩種不同碰撞能量條件（高/低能量）的產物離子掃描。

利用SSS功能，逐一對26種成分（藥物成分）進行分析。西洛他唑分析結果（正離子模式）如下所示。MSQ3掃描事件中測得質子化分子，并且MS/MS譜圖中有兩個清晰的產物離子。也通過負離子模式對西洛他唑進行測定，類似正離子模式，在一級質譜中測得去質子化分子，及在MS/MS二級譜圖中發現兩個產物離子。

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

一次進樣分析特定分子結構的一類化合物：磺胺類藥物篩選

[問題] 我們使用三重四極桿質譜儀，特別是母離子掃描和中性缺失掃描，搜索代謝產物，是搜索類似的化合物一種有效的手段。然而，這些方法是冗長的，因為（1）掃描速度慢， （2）掃描范圍不是很廣，和（3）必須同時改變多個質譜掃描條件重復測定，以獲得所需的信息。因為多掃描，正離子測定和負離子測定不能同時進行。試圖通過增加掃描速度以減少同時測定數量和設置多重掃描，會導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測定導致質量偏移。一個三重四極桿質譜儀允許在一個單次測定中進行多次母離子掃描或中性丟失掃描，且不會導致質量偏移么？

利用自動MS/MS功能，初始MS測定作為觸發器，也可獲得產物離子掃描譜圖（MS/MS譜圖）。這樣，通過全掃描（Q3掃描）模式測定母離子譜圖（MS譜圖），然后啟動產物離子掃描（MS/MS譜圖）測定，可同時獲得一個單峰的MS和MS/MS譜圖。上述數字顯示了利用SSS功能同時進行MS和MS/MS測定的優勢。LCMS-8030具有極快的掃描速度（較大15000u/sec）和正/負離子切換速度（15ms），所以從單次的SSS測定中就能獲得充分的結果，即使是與正負離子聯用時，亦是如此。上述的6個全掃描中，包括使用兩種不同碰撞能量條件（高/低能量）的產物離子掃描

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26種成分（藥物成分）進行分析。西洛他唑分析結果（正離子模式）如下所示。MSQ3掃描事件中測得質子化分子，并且MS/MS譜圖中有兩個清晰的產物離子。也通過負離子模式對西洛他唑進行測定，類似正離子模式，在一級質譜中測得去質子化分子，及在MS/MS二級譜圖中發現兩個產物離子。

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的問題都已經解決了。舉個例子，可以使用LCMS-8030進行磺胺類藥物的母離子掃描和中性丟失掃描。

1.同時輕松地進行三個母離子掃描和三個中性丟失掃描

2.即使在高速掃描時候也不會發生質量歧視。

1.同時輕松地進行三個母離子掃描和三個中性丟失掃描

為了提高肉類和海鮮產品的產量，我們經常使用一種抗菌劑（磺胺類藥物）作飼料添加劑和獸藥，在肯定列表中也規定它們的限量值。對于沒有使用此類藥物的肉或海鮮制品，需要進行篩查分析。在掃描速度為6000u/s時進行三個母離子掃描和三個中性丟失掃描（見右表）以進行同時篩查。9種磺胺類藥物的混合樣品的每個掃描的總離子流色譜圖（TIC）見下圖。9個化合物都不只在一個掃描事件中檢測到，每個化合物都得到了明確的定性信息。例如：4個掃描事件檢測到磺胺間甲氧嘧啶。

2.即使在高速掃描時候也不會發生質量歧視。

以多種掃描速度分析一個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時的TICs和質譜圖。結果顯示無論以任何速度掃描，均無明顯母離子質量錯誤。此外，掃描速度為10000 u/s時的質量色譜圖峰銳度高于速度為300 u/s時的表示在高速掃描時獲取了足夠的數據點。

結果顯示， 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，在一次分析中進行多個掃描也不會有質量歧視。

LCMSMS術語迷你導讀

母離子掃描與中性丟失掃描

在很多研究領域，一個包含多種雜質的樣品分析機場需要對相似結構的化合物進行篩查，如藥代動力學。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。

母離子掃描是經過Q1（質譜的一級）掃描預先選定m/z，在碰撞池（Q2）中進行碰撞誘導解離（CID），然后在Q3（質譜的第二級）檢測特定m/z的離子。

（在下圖中，只有m/z = m3的化合物能夠被檢測到。）

相反，中性丟失掃描是是在Q1和Q3間固定一個m/z差值進行的掃描。與母離子掃描相似，對有特定結構的篩選化合物有效。

MRM

MRM表示多反應監測。進行MRM時， 通過Q1(質譜的一級)在離子化后的很多離子中選擇一個特定的離子，此離子在碰撞池（Q2碰撞室）中解離（碰撞誘導解離），然后通過Q3在解離產生的離子中檢測一個特定的離子(質譜的第二級)。在一次測定中可以設定多個通道。在LCMS-8030中，一次分析較多可以設置512個事件，每個事件可以設置32個通道。

*MRM也被稱作SRM（選擇反應檢測）。

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

LCMSMS (MRM)中，分析物峰的離子強度會弱于LCMS (SIM)。盡管如此，LCMSMS的分析靈敏度仍高于LCMS，是因為通過大幅降低噪音水平來提高信噪比 (S/N)。