LCMS-8030 串聯(lián)四極桿LC/MS/MS系統(tǒng)

通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)以下問(wèn)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(wèn)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(wèn)題和解決這些問(wèn)題的要點(diǎn)。

分離惡化問(wèn)題

在嘗試超快速分析時(shí)，首先要考慮LC儀器其本身?？梢酝ㄟ^(guò)減少柱容量（換言之，縮短色譜柱長(zhǎng)度）或通過(guò)增加流動(dòng)相流速來(lái)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，如果最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)保持在最小值。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^(guò)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(wèn)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(jiàn)，要獲得可重現(xiàn)的、平滑的峰形，每個(gè)色譜峰最少要采集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(lái)較大一部分。

峰面積重現(xiàn)性惡化問(wèn)題

上述峰形惡化問(wèn)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(guò)短也可能導(dǎo)致開(kāi)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(guò)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(wèn)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?gòu)呐鲎彩抑序?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。

分析水溶性維生素：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(wèn)題】不使用離子對(duì)試劑如何對(duì)水溶性維生素進(jìn)行分析？如何能的縮短分析時(shí)間？

我們對(duì)食品中的水溶性維生素進(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。

水溶性維生素是高極性化合物，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(guò)LCMS分析水溶性維生素這一難題的解決方案，我們引入陰陽(yáng)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種水溶性維生素的同時(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(wèn)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(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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(wú)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)最窄的色譜峰進(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(guò)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（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。西洛他唑分析結(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(guò)負(fù)離子模式對(duì)西洛他唑進(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(wèn)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(guò)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(guò)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（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。西洛他唑分析結(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(guò)負(fù)離子模式對(duì)西洛他唑進(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(wèn)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(méi)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(jiàn)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(jiàn)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)到磺胺間甲氧嘧啶。

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(wú)論以任何速度掃描，均無(wú)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(yǔ)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(lái)篩查含有相同子離子的母離子而中性丟失掃描用來(lái)篩查解離相同中性碎片的離子。

母離子掃描是經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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，一次分析最多可以設(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^(guò)大幅降低噪音水平來(lái)提高信噪比 (S/N)。