基于常压质谱技术的化学反应中间体监测研究进展

随着科技的发展,化学反应研究逐渐在合成、化工、能源、环境、生物、医学等领域展现出重要的推动作用。然而,反应基质复杂,中间体种类、分子质量、寿命及动态变化多样,反应条件各异,使反应中间体的捕获与检测难度增大,同时给检测提出了更高要求。常压质谱技术因具有高灵敏度、高选择性、分析速度快、原位监测等特点,近年来在化学反应中间体的监测及机理探究方面展示出独特优势。基于此,本文综述了常压质谱技术在电化学、光化学、等离子体化学、微滴化学等反应过程中,反应中间体捕获、检测、监测及相关机理研究等方面的进展。针对不同反应类型,详细介绍常压质谱检测方法的建立,阐明其在瞬时反应中间体的捕获和机理探究方面的应用,并进行总结和展望。

基于常压质谱的环境污染物检测及研究进展

近年来,环境污染问题愈发严重,已引发全球广泛关注。为评估不断变化的污染情况和潜在的环境影响,亟需建立快速、精确和可靠的方法对污染物进行定性、定量分析。常压质谱(AMS)技术能够在敞开环境下,无需样品预处理即可对痕量环境污染物进行原位、实时、快速分析。本文主要基于不同离子化技术,从电喷雾离子源(ESI)、大气压化学电离源(APCI)以及相关联用技术的角度,重点总结常压质谱技术在环境水样污染物检测中的应用情况,并对其在污染物检测领域的发展前景进行展望。

常压质谱中的化学干扰来源研究

重点对常压质谱(API-MS)自身产生的背景噪声进行分析,并对其来源进行解析。通过对不同厂家生产的API-MS进行测试。结果表明,其质谱图背景噪声中的碎片离子主要来自邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸苄基丁基酯(BBP)和邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)等酞酸酯类化合物与十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)等硅酮类化合物,这些化合物很可能来自离子源中聚合材料制成的部件(如O型橡皮圈等)。这些仪器自身产生的背景噪声可以影响样品中如酞酸酯类和缩氨酸类等化合物的分析检出,因此需要在分析过程充分考虑到此类背景噪声的影响,并采取相应措施降低和消除背景干扰。

表面解吸常压化学电离质谱法快速测定茶叶化学指纹图谱

采用自行研制的表面解吸常压化学电离源(SDAPCI),在无需样品预处理的前提下用质谱法直接测定了庐山云雾、铁观音、祁门红茶和普洱茶4种茶叶的化学指纹图谱,并对咖啡因等化学成分用串联质谱进行了鉴定。实验结果表明,直接利用空气中的水分作为电离试剂的表面解吸常压化学电离质谱(SDAPCI-MS)能够对茶叶的挥发性及非挥发性物质进行解吸电离,可快速获得茶叶的特征化学指纹谱图。通过比较4种不同类型茶叶的结果发现,4种不同茶叶的质谱指纹显著不同,SDAPCI-MS图谱可以作为茶叶鉴别的参考依据;对于同种茶叶而言,室温密闭存放3个月后4种茶叶的SDAPCI-MS图谱均未发生显著改变;在正常测定条件下,SDAPCI-MS可以连续对茶叶样品进行测定,单个样品的测定时间<1s。SDAPCI质谱法对茶叶样品无污染,分析速度快。

表面解吸常压化学电离质谱法快速鉴别羊肉真伪

采用自行研制的表面解吸常压化学电离源(DAPCI),在无需样品预处理的条件下,通过DAPCI-MS方法直接获取不同肉类样品(鸭肉、牛肉、猪肉、羊肉、自制假羊肉)的指纹谱图。采用主成分分析(PCA)方法对指纹谱图信息进行数据分析,以区分不同肉类样品。结果表明:鸭肉、牛肉、猪肉、羊肉和自制假羊肉的指纹谱图之间存在差异,采用PCA方法能较好地区分这些肉类样品。本方法无需样品预处理,分析速度快,可实现高通量肉类的快速鉴别,为食品安全中辨别肉类样品提供了一种快速、高效的分析方法。

表面解吸常压化学电离质谱原位检测萝卜中芥子碱及其含量衰减

采用表面解吸常压化学电离串联质谱(SDAPCI-MSn)技术,直接检测了白萝卜中的芥子碱,并考察了不同环境下芥子碱的衰减规律。结果表明,常温下(25℃)白萝卜中的芥子碱浓度随时间迅速下降,在短时间衰减到一定程度后趋于平稳。在低温下(≤4℃),白萝卜中的芥子碱衰减速度则非常缓慢,有利于保持白萝卜中芥子碱水平。萝卜鲜汁中的芥子碱在接触空气后的衰减速度是日常存储条件下的300多倍。虽然在不同的条件下,芥子碱衰减的速度不同,但均符合一级反应的衰减规律。

常压火焰离子化质谱技术对食用植物油快速分析的初探

建立了常压火焰离子化质谱(Ambient flame ionization mass spectrometry,AFI-MS)快速分析食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)的方法。AFI-MS检出食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)中的26种甘油三酯和11种甘油二脂。AFI-MS分析显示,不同的食用植物油(橄榄油、芝麻油、花生油和葵花籽油)得到的质谱图轮廓信息不同。通过对不同食用植物油的甘油三酯相对峰强度进行分析,可初步归纳出食用植物油的类型。AFI-MS分析食用植物油的操作简单,普通的打火机就可以作为离子源用于食用植物油的分析。这种便捷的离子化技术可以用于食用植物油的快速分析。

表面解吸常压化学电离质谱法快速判别樟树化学型

采用表面解吸常压化学电离质谱(SDAPCI-MS)技术直接对5种化学型的樟树叶粉末片剂进行分析,获得其化学指纹谱图信息.采用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)和反向传输人工神经网络(BP-ANN)对谱图信息进行分析,获得各化学型樟树叶粉末片剂的特征质谱信息,进而对不同化学型样品进行判别.结果表明,在正离子模式下,SDAPCI-MS能快速获取樟树的化学指纹谱图;PCA分析中的PC1,PC2和PC3贡献率分别为79.9%,12.9%和4.2%,共计97.0%.SDAPCI-MS结合CA和BP-ANN测试样本准确率均为100%,能够快速、有效地判别出樟树化学型.

表面解吸常压化学电离质谱法用于猪肉新鲜度评价

猪肉是我国人民的主要肉食之一,监督原料肉的新鲜度具有重要的现实意义。采用自行研制的表面解吸常压化学电离质谱（DAPCI-MS）,在无需样品预处理的条件下,对放置1~8天的猪肉进行正离子模式检测,获得其化学指纹图谱。通过分析谱图中各分解产物的信号峰,可将冷藏保存的猪肉新鲜度划分为3个等级：第1等级为保存1~3天,是新鲜度变化的初期,谱图中主要以丝氨酸、甘氨酸的微弱信号峰为特征,表明新鲜猪肉样品中的蛋白质正在发生微弱的降解;第2等级为保存4~6天,是猪肉向腐败变化的过渡时期,谱图中主要以吲哚、2,3-丁二醇的信号峰为特征;第3等级为保存7~8天,是猪肉完全变质的时期,谱图中以三甲胺的信号峰为主要特征。丝氨酸、甘氨酸、吲哚、2,3-丁二醇、三甲胺,这些主要分解产物的信号峰强弱可作为评价猪肉新鲜度的关键依据。根据指纹图谱之间的差异,结合主成分分析（PCA）和聚类分析（CA）法,实现了对不同新鲜级别猪肉的分类识别及对本方法的重现性验证。该方法无需样品预处理、灵敏度高、分析速度快、无污染,有望应用于市场上猪肉新鲜度的快速鉴别,也可为高粘性复杂基体样品的分析提供方法参考。

常压程序升温热解-质谱系统在煤脱羧过程中的应用

设计了在线监测煤和其它含高挥发分组份样品的热解气体的反应器,将此反应器与商品型质谱(MS)联用,建立了常压程序升温热解-质谱(AP-TPP-MS)系统。用模型化合物和真实样品检验了该系统的可靠性和重复性,并探讨了通过预处理前后煤热解时CO2的逸出情况来反映煤脱羧效果的可行性。结果表明,此系统用于模型化合物热解时能获得响应好、重叠拖尾少、对称性好的气体逸出峰;用于氧化煤时能清晰可辨地显示同一热解气体的多个逸出峰;系统的稳定性和重复性较好。可利用此系统监测CO2的逸出情况,反映预处理对煤的脱羧效果。

常压敞开式质谱技术在新精神活性物质分析中的应用

当前国际毒品滥用形势严峻,随着对海洛因、冰毒等常见毒品打击力度的不断增大,各种为规避现行法律管制而设计合成的新精神活性物质层出不穷。这些新精神活性物质种类众多且变化多样,社会危害日益严重,因此建立快速的分析和筛查此类物质的方法越来越受到重视。本文针对近两年来分析新精神活性物质的方法进行了回顾,介绍了目前用于新精神活性物质分析的常压离子化技术的基本原理与方法,讨论了该技术在新精神活性物质检测中的应用及在此类物质分析中的应用前景。

表面解吸常压化学电离质谱法直接测定饮料中的抗坏血酸

建立了表面解吸常压化学电离质谱（SDAPCI-MS）测定饮料中抗坏血酸的方法。采用进样针取样,每次取样不多于5 nL,无需任何样品预处理,单个样品测定时间少于0.5 min。该方法对抗坏血酸的检出限可达1.9×10-9g.mL-1,线性范围为10-8~10-3g.mL-1,回收率为89.9%~109.6%,相对标准偏差（RSD）为3.2%~5.8%。

基于表面解吸常压化学电离质谱法快速评价咖啡种子活力

为快速、无损地区分不同活力的咖啡种子,采用自行研制的表面解吸常压化学电离质谱(DAPCIMS),在无需样品预处理的前提下,获得咖啡种子表面的化学指纹图谱,并分别进行了主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)和判别分析(DA),获得不同活力的咖啡种子样品的质谱信息特征。结果表明,在正离子模式下,DAPCI-MS结合多变量分析方法能有效区分不同活力的咖啡种子。PCA提取了3个主成分,累计贡献率达到92.2%;CA可以将相同活力的咖啡种子聚在一起,准确率为100%;DA对训练样本的回判正确率为100%,交叉验证分析成功率为100%,对外部验证样本进行DA,正确率95.7%。本方法具有无需样品预处理,分析速度快,灵敏度高,对种子无损伤等优点,能为其它种子活力测定提供参考。

土壤中塑化剂的表面解吸常压化学电离质谱成像法研究

采用表面解吸常压化学电离(SDAPCI)串联质谱成像技术,建立了一种能在无需样品预处理条件下直接对土壤中的塑化剂邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的分布情况进行分析的新方法。利用碰撞诱导解离串联质谱法对待测物母离子进行了结构鉴定,排除检测结果的假阳性;分别选择质子化DEP(m/z 223)及其特征峰碎片离子(m/z 177)对土壤固体表面进行二维质谱扫描,通过质谱成像数据处理获得DEP的一二级质谱影像图。结果表明,未经任何样品预处理的实际土壤固体表面的DEP呈团簇或颗粒状不均匀分布,经雨水浸润后的土壤样品中的DEP分布发生了变化。本方法获得的空间分辨率为0.25 mm2,单个像素的采集时间为4.5 s,为复杂基体中塑化剂的含量和分布情况的研究提供了一种新思路。

常压敞开式离子化质谱在肿瘤诊断中的研究进展

常压敞开式离子化质谱(Ambient ionization mass spectrometry,AIMS)是指无需复杂样品前处理,并且可在开放环境下对样品进行解吸和离子化的质谱技术。随着该技术的逐渐成熟,其在临床医学诊断中的应用越来越广泛。该文综述了AIMS领域的各种技术在肿瘤组织诊断中的应用,并对未来进行了展望。

表面解吸常压化学电离源的研制及应用

根据表面解吸常压化学电离源(SDAPCI)对表面痕量待测物进行常压解吸化学电离的原理,自行研制了SDAPCI电离源及其与线性离子阱(LTQ)质谱仪的接口,成功地在LTQ上实现了表面解吸常压化学电离。此方法无需样品预处理,直接利用电晕放电产生的H3O+在常压下对待测样品进行表面解吸化学电离,避免了甲醇等有毒试剂的使用。在优化的仪器参数条件下,分别用正/负离子模式成功地检测了片剂药品中的氯雷他定、乙酰氨基酚等活性成分和其它不同表面上TNT、氨基酸和多肽等物质,对这些常见物质的检出限不高于10pg/cm2。采用氩气作为电离试剂,观测到乙酰氨基酚、多肽等物质形成的自由基阳离子,提出了在氩气氛围中获得自由基阳离子的可能机理。实验表明SDAPCI具有灵敏度较高,选择性好,适用范围宽等特点,适合用于药品、食品等非破坏、无污染检测以及对复杂基体物质进行快速现场分析。

基于人源性乳腺癌类器官的质谱成像数据分析

目的介绍一种兼容高通量常压质谱成像数据的可视化分析流程。方法2022年10月于北京大学第三医院进行手术切除获得乳腺癌组织,并采用机械压滤法悬浮过夜获得人源性乳腺癌类器官。将类器官转移至载玻片上,喷涂2,5-二羟基苯甲酸(DHB)基质进行质谱分析,并将通过常压的质谱成像数据进行格式转换后,导入MSiReader软件,经过数据预处理、二维及三维质谱成像数据的可视化,共定位分析等操作,实现对质谱成像数据的可视化分析。结果采用MSireader软件将.Raw转化为.imzML格式数据以便于读取;经数据预处理后发现,选用Mean进行数据归一化时背景去除效果最显著;在MSiReader软件中,可在二维质谱图中直观观察不同分子在类器官表面的异质性空间分布情况,质谱成像数据除了以二维伪彩图的形式展示分子的信号强度外,还可以更加清晰直观地以三维展示;MSiReader软件中的RGB共定位分析工具,除了能够查看单个分子在类器官表面的分布情况,还有利于寻找分布于特定空间区域的分子共定位情况。结论利用MSiReader软件,提出了一种基于人源性乳腺癌类器官达到可视化分析常压的质谱成像数据分析系统。

实时直接分析质谱在环境污染物筛查中的应用进展

环境污染是当今社会关注的焦点问题之一。实时直接分析质谱(DART-MS)作为一种常压离子化质谱,具有快速、简便等优点,能够在开放环境中实现样品的快速检测,是环境污染物筛查的重要手段。本文介绍了DART-MS的原理、优势与特点,系统地总结了DART-MS在环境中农药残留检测、兽药与滥用药物检测以及其他种类污染物检测等领域的应用情况,并展望了DART-MS在环境污染物筛查中的发展前景。

单次扫描检测大表面痕量赖氨酸和黑索今的质谱分析方法

为了进一步提高大表面样品的分析速度,减少给定样品表面的扫描次数,建立了一种单次扫描即可检测分布于大表面样品上任意位置痕量待测物的质谱分析方法。以人造革表面(4cm×4cm)添加的赖氨酸和黑索今为代表性检测对象,用一块无毛刺等边三角形金属铜电极(边长为8.6cm)紧贴在样品表面,将甲醇-水(3∶7,V/V)电离试剂涂洒在金属电极表面,让其与样品表面保持湿润接触,并使三角形电极尖端对准质谱仪的离子入口;然后在金属电极上施加+5.8kV高压,在电场的驱动下,湿润表面的待测物朝着质谱入口移动,并在三角形电极尖端形成待测物离子进入质谱仪检测。结果表明,该方法可单次扫描检测随机分布在皮革样品表面上任意位置的非均匀分布的赖氨酸和黑索今,检测限可达6.2×10^(-7)μg/cm^2,分析单个样品表面的时间不到2s;与采用电喷雾解吸电离质谱等顺次扫描检测(采样面积不到1mm^2)的方法相比,本方法的分析速度提高了1 000倍。

质谱技术在反应监测中的发展和应用

质谱因具有分辨率高、灵敏度好、响应快速以及结构鉴定能力强等特点,近年来在反应监测研究领域应用广泛.本文介绍了基于质谱的经典在线直接采样实时监测方案;综合评述了常压质谱离子化技术在反应监测领域的发展和应用,主要包括基于常压质谱的快反应监测、微滴加速在长时间反应研究中的应用,以及其它常压质谱在反应监测中的应用;并对质谱在反应监测研究领域面临的挑战和发展趋势进行了总结和展望.