人奶样品中蛋白质种类的FT-MS鉴定

After digesting the protein of the human milk samples into different parts by trypsin,the compositions of protein were identified by FT-ICR-MS under ECD and CAD mode.The analysis of MS chromatograms was performed by the Mascot database search software.The result showed that nano-spray HPLC combined with FT-MS could be used as a high efficient method for the identification of the protein in human milk samples.

面向FT-M6678的对称矩阵特征值求解算法实现与优化

目前国产自主可控FT-M6678平台上没有对称矩阵特征值求解相关的实现,且平台上现有数学计算库不能很好地满足类似问题求解的需求。面向国产FT-M6678处理器,对对称矩阵特征值求解(SYEV)算法进行实现与优化,完善FT-M6678平台的线性代数计算库。通过对SYEV算法的实现过程以及运行热点的分析,基于FT-M6678平台进行编译优化、访存优化以及向量并行化优化,其中:编译优化是根据不同的编译选项指导编译器对程序优化以达到加速效果;访存优化包括缓存优化以及数据段与程序段的分配优化,用于提高矩阵数据的访存效率;向量并行化优化包括循环展开以及适配FT-M6678平台的单指令多数据流(SIMD)指令并行优化,用于提升程序的计算效率。在FT-M6678平台上对所实现并优化的算法进行正确性验证与优化性能分析,结果表明,算法能够正确通过LAPACK官方测试集测试,并且在FT-M6678平台上的加速效果可达到58.346倍,对比TMS320C6678平台速度可提升2.053倍。

面向FT-M7002的阈值分割算法优化实现

在国产高性能DSP的快速发展过程中,缺乏能充分发挥其体系结构优势的高性能图像处理算法。针对以上问题,对应用比较广泛的Otsu阈值分割算法进行面向FT平台的并行优化。在分析FT-M7002体系结构以及Otsu阈值分割算法的基础上,使用飞腾向量指令集进行手工向量化改写以充分利用FT-M7002平台超长向量寄存器,从而减少数据访存次数提高数据级并行性。在多种图像矩阵规模下进行性能测试,结果显示,阈值分割中的阈值比较模块优化后获得了3.74~4.39倍的加速效果,Otsu阈值分割算法总体优化实现获得了1.77~1.87倍的加速效果。

基于FT-M6678的被动声呐浮标处理软件的实现

研究基于FT-M6678平台对被动浮标的信号处理功能进行开发实现。FT-M6678为国产高性能8核DSP芯片,其硬件架构与原进口平台基本一致,对于已开发的软件可按照相同的软件架构进行移植开发。基于FT-M6678平台开发的被动浮标信号处理软件经测试,功能、性能完全与原进口平台一致。

HPLC-FT-MS鉴定荜茇总生物碱在大鼠粪便及尿液中的代谢产物

研究荜茇总生物碱中主要成分在正常大鼠粪便及尿液的代谢产物,推测其代谢途径。通过灌胃给予大鼠荜茇总生物碱后,收集粪便及尿液并进行预处理,采用高效液相色谱与傅里叶变换离子回旋共振质谱仪联用技术（HPLC-FT-MS）进行检测,根据高分辨质谱数据,并与文献对照,推测代谢产物的结构。在大鼠的粪便及尿液中检测到胡椒碱、胡椒新碱、荜茇明宁碱、二氢荜茇明宁碱、墙草碱及其13个代谢产物,进而提示荜茇总生物碱中的主要成分可能在大鼠体内通过Ⅰ相、Ⅱ相代谢反应产生代谢产物,并经粪便及尿液排出体外。为阐明荜茇总生物碱在体内发挥药效的物质基础和作用机制奠定基础。

LTQ-FT-MS技术结合生物信息学筛选与HBV Polymerase存在潜在相互作用的宿主蛋白

乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)是慢性肝病的一个主要致病因素,易导致肝炎、肝硬化,并最终导致肝癌。乙型肝炎病毒聚合酶(HBV Polymerase,Pol)在HBV复制过程中起着关键作用,并有可能参与肝癌的发生。Pol的这些生理功能很有可能是通过与蛋白质之间的相互作用来行使的。本文通过免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation)结合液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)技术,筛选、鉴定与Pol存在潜在相互作用的蛋白。用构建好的pcDNA3.1-POL-flag重组质粒转染HeLa细胞,LC-MS/MS技术筛选能与融合flag标签的Pol发生免疫共沉淀的蛋白,共得到45个蛋白,其中11个蛋白被报道能与Pol发生相互作用。Ingenuity Pathway Analysis(IPAR○)软件进一步分析45个蛋白与Pol的功能及相应的细胞网络,发现这些蛋白涉及三个大分子网络,其中4个蛋白可能参与协助Pol在细胞网络中行使其生理功能,对这4个蛋白的进一步研究将有助于为攻克乙型肝炎病提供线索。

傅里叶变换离子回旋共振质谱技术在稠油高低温氧化评价中的应用

为了认识稠油开发过程中低温氧化与高温氧化阶段原油变化规律,利用静态氧化釜开展稠油的高低温氧化实验,借助傅里叶变换离子回旋共振质谱分析技术对高低温氧化前后的原油分子量及O、N、S杂原子化合物特征开展研究,结果表明:原油低温氧化阶段分子量分布特征与原样相似,相对分子量分布范围在200~750,整体呈平缓状单峰型分布,高温氧化阶段分子量分布范围前移,呈明显的前峰单峰型分布;杂原子化合物中的O元素在低温氧化阶段主要以无环的饱和二元酸形式存在,在高温氧化阶段受环化、芳构化及脱甲基作用的影响,伴随着侧链烷基及杂原子基团的断裂和芳构化过程,造成原油中杂原子化合物向着碳数更小、双键当量(double bond equivalents,DBE)值更低的方向演化。该研究探索了温度与原油结构及化学组成之间的关系,对于指导稠油开发现场具有重要意义。

不同碳氮比下后置反硝化工艺中溶解性有机质的分子特征及其转化机理

污水处理厂后置反硝化工艺中外加碳源的投加量会影响出水溶解性有机质(DOM)的特性,从而影响后置反硝化的处理效率和出水水质.本研究以实际污水中DOM为研究对象,利用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT ICR-MS)开展了不同碳氮比(C/N=3、4、5、6)下后置反硝化工艺中DOM的分子特征及其转化机理研究.结果表明,在4种C/N下,C/N=5的反应器出水芳香性DOM分子(AImod>0.5)和不饱和程度高的分子(DBE≥4)占比最高,分别为24.72%和97.6%,说明C/N=5时,出水难生物降解程度较高.通过分子转化分析可知,C/N=5的反应器产生的DOM分子占比(58.35%)最高且不饱和程度较高,去除的分子占比(2.80%)低且不饱和程度较低,再次证实C/N=5的反应器出水相较于C/N=3、4、6的反应器出水DOM分子惰性高,排放至受纳水体环境风险较低.此外,微生物群落结构及其与DOM的关联分析可知,Proteobacteria在C/N=5的反应器中相对丰度最高,其主导后置反硝化工艺中DOM分子的产生,Planctomycetota、Nitrospirota、Chloroflexi和Gemmatimonadota对DOM分子的去除和产生也具有重要作用.综上所述,推荐C/N比为5作为后置反硝化工艺中外加碳源的适宜C/N比.

我国南方桉树人工林区水体泛黑物质分子组成及形成机理

我国南方桉树人工林区水库在秋冬季频繁出现黑水现象。现有研究指出,桉树叶中单宁酸等物质与金属离子(如铁离子)反应产生的金属-有机质络合物是导致这一现象的主要原因。然而,目前对于桉树叶中能形成金属-有机质络合物的潜在有机质前体物认识仍然有限,基于分子组成层面的桉树人工林区水库水体泛黑形成机理也尚不清楚。为此,本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等手段,对桉树叶浸泡液与典型桉树林区水库(金窝水库和天雹水库)水体中可溶性有机物进行了分子组成的分析。研究结果显示,桉树叶浸泡液主要由以苯三酚、没食子酸为母体的多酚类化合物及其多聚衍生物构成,其中最典型的化合物是鞣花酸(C_(14)H_(6)O_(8))。冬季水库水中鞣花酸强度远高于夏季,且表层水体高于底层水体,这表明秋冬季大量凋落的桉树叶释放出的这些芳香多酚类物质会显著促进水库黑水的形成。进一步的实验证明,鞣花酸、苯三酚和没食子酸都会与铁离子发生络合反应,生成黑色沉淀。这些结果均表明,桉树叶溶解出的芳香多酚类物质是导致水库变黑的核心因素。本研究基于分子组成层面提出了桉树人工林区水库水体泛黑形成机理,对于桉树人工林区的黑水治理和保障水库饮用水安全具有十分重要的意义。

曝气生物滤池对消毒副产物及其前体物的控制机制

消毒已成为水处理系统中不可或缺的一部分,但水中溶解性有机质(DOM)与消毒剂反应时会不可避免地产生有毒有害的消毒副产物(DBPs),从而影响饮用水安全。为探究水处理系统中曝气生物滤池(BAF)对DOM去除与DBPs生成的影响,以某水厂的BAF单元为研究对象,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)结合光谱技术和色谱质谱联用等方法,探究了BAF对DBPs及其前体物的控制机制,并通过质量差网络分析探究了DBPs的生成途径。结果表明:BAF去除了部分进水中的类芳香蛋白质,降低了消毒后产生的三卤甲烷、卤乙酸和卤乙腈的浓度,但消毒后卤代硝基甲烷的浓度有所升高,这些常规DBPs仅能解释不到60%的总有机氯化物的浓度;在分子水平上,BAF处理倾向于将低氧化程度和高饱和度的分子转化成高氧化程度和高不饱和度的分子,导致后续消毒过程中生成的低不饱和度DBPs更少,高不饱和度DBPs更多,这可能会促进水厂后续的混凝沉淀单元对DBPs及其前体物的去除;质量差网络分析显示,氯取代(+Cl—H)、氯加成(+HClO)和羟基化与氯取代(+ClO—H)这3种反应类型是生成DBPs的最主要途径,参与加成反应的DBPs前体物的不饱和度要比参与取代反应的DBPs前体物高。研究结果可为饮用水消毒副产物控制提供基础参考信息。

同步热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱/质谱联用法分析艾叶

应用同步热分析-傅里叶变换红外光谱-气相色谱/质谱联用法对艾叶样品的热分解过程和热解产物进行了研究。分别在氮气、氧气气氛下监测艾叶样品在程序升温下的热失重和红外变化,并将274和312℃时的热解产物切入到气相色谱/质谱仪进行同步检测和分析,两种气氛下共检测到了41个主要化合物,不同气氛下下检测到的化合物的种类是有差别的,在氮气气氛下检测到29个主要化合物,其中γ-松油烯、α-松油醇、马鞭草烯醇、对伞花烃、萜品油烯等含量较高。在氧气气氛下,共检测到27个主要化合物,其中对聚伞花素、γ-松油烯等含量较高。本方法操作比较简单,不需要对样品进行前处理,并可以对热解产物进行实时检测,为艾叶的研究提供了一种新的方法。

利用FT-IR、Py-GC/MS和THM-Py-GC/MS微损分析技术探索油画文物复杂的有机基质组成

近现代油画有机基质组分复杂、难辨,其分析鉴定是当今文物保护科技研究的难点之一。利用微损分析技术研究油画文物复杂的基质结构、材料和技法,可以阐明油画特定层的性质和状况,对于专业保护人员制定修复决策至关重要——这对选择正确修复技术非常有用,关系到修复后油画的安全状态,因此已成为许多研究者关注的焦点。本研究利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)和热辅助水解甲基化-裂解气相色谱-质谱(THM-Py-GC/MS)等微损分析技术对一幅中国国家博物馆藏油画《德涅泊尔河的秋天》进行科技分析。研究发现,综合运用这些微损分析技术可以有效识别油画用的胶结介质和其中添加剂的种类,最大限度、准确、完整地提取样品中所蕴含的信息。结果表明,该油画的有机胶结材料为聚乙烯醋酸酯类材料和亚麻籽油,同时聚乙烯醋酸酯类材料中使用了邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂。裂解产物中不含光油树脂类成分,说明画作下部的光亮层并非作者有意上的光油层。此外,油画部分区域还添加了蜂蜡作为改性材料,起到增加颜料稠度、可塑性和减弱光泽的作用。

基于国产DSP多传感器融合姿态解算系统

随着战场上作战方式的多样化、智能化,对作战辅助系统也提出了更高的要求。驾驶员在装甲车辆内部(全封闭环境下),为更快捷地获取不同角度的广阔视野,亟需一种通过解算人体头部姿态来控制光电设备随动的系统。文中提出一种融合图像传感器和陀螺传感器各自优势的人体头部姿态解算系统,该系统以双图像传感器数据解算为主,陀螺传感器数据解算为辅,融合了图像传感器解算精度高、陀螺传感器解算速度快的优势。该系统以国产DSP FT-M6678N为核心处理器,设计了三核并行处理架构,核0实现数据交互、多核数据融合,核1、核2实现双相机各自通道姿态解算。搭建实装验证环境,结果表明该系统较以往单传感器解算系统在精度、实时性、环境适应性上有明显提升,为头部姿态解算提供了新思路。

典型藻源有机质在紫外/氯体系中的转化及消毒副产物的生成

含藻水源中藻源有机质(AOM)导致消毒副产物(DBPs)的生成严重威胁供水安全。为此,该研究系统考察了AOM及其代表性蛋白类组分藻蓝蛋白在紫外/氯(UV/Cl_(2))体系中的DBPs生成规律,并进一步解析了自由基诱导的藻蓝蛋白转化路径。结果表明,相比单独氯化处理,在紫外剂量为280 mJ·cm^(-2)和投氯量为6 mg·L^(-1)的条件下,在UV/Cl_(2)体系中,由AOM转化生成三氯甲烷(TCM)、二氯乙腈(DCAN)和三氯硝基甲烷(TCNM)的浓度分别增加了59.3%、160.7%和143.6%。UV/Cl_(2)体系对藻蓝蛋白也同样表现出DBPs生成的促进效应,且DBPs生成量与氯投加量和反应时间正相关。相比p H=6.0,在p H=8.0时TCM和DCAN生成势有所增加。傅里叶变换磁回旋共振质谱(FT-ICR-MS)表征结果表明,藻蓝蛋白中脂质类结构和木质素类结构占主导地位并在紫外/氯体系中变化最为显著。相比单独氯化,紫外/氯体系中生成了更多的氯代副产物,脂质和不饱和碳氢类化合物是氯代副产物的重要前体结构。

长三角典型城郊流域溶解性有机质的分子特征:以浙江樟溪为例

溶解性有机质(DOM)在流域水环境中广泛存在,参与各种生物地球化学循环过程。快速的城镇化过程和人类活动显著改变了流域水体DOM含量和特性,从分子层面上解析DOM在流域尺度上的时空分异特征对流域水质管控具有重要的理论和应用价值。以长三角地区樟溪流域为研究对象,依据土地利用和人类活动强度布设采样点,于2022年7月采集水样。结果表明,樟溪流域水体溶解性有机物主要的分子式元素组成为CHO、CHON、CHOS,其中木质素/富羧酸脂环分子类有机物相对占比最高。在子流域空间分布上,人类活动强的子流域CHON、CHONS类型化合物含量更高。选取采样点距城镇距离、距源头距离以及土地利用类型所占采样点缓冲区的比例来表征人类活动的影响。结果表明,流域内DOM杂原子受人类活动强度影响,距源头的距离与水体DOM分子中氮原子的强度加权平均值(N wa)和CHON化合物百分呈显著正相关,与碳、氢原子和荷质比的强度加权平均值(C wa、H wa、m/z wa)呈显著负相关。CHON分子的相对丰度与林地面积比例呈显著负相关,与农业用地比例呈显著正相关。比较具有典型土地利用类型的水体DOM:典型农田、城镇土地利用类型DOM含有更多独特的CHON分子式,农田DOM在木质素/富羧酸脂环分子区域出现CHON分子式的富集,城镇DOM在脂肪类和木质素/富羧酸脂环分子区域均出现了CHON分子式富集。研究表明在城郊流域中,人类活动显著改变了水体DOM的分子特征,增加了分子多样性,促进了特定分子式的富集。

基于FT-ICR MS表征达古冰川冬春季节表层雪中DOM分子组成变化

分析冰川中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)的迁移转化特征是评估冰川消融对下游生态环境效应的重要依据,但冰川表层雪中DOM在冬春季节的迁移转化特征尚不明确。本文以达古冰川冬春季节表层雪和春季冰川径流为研究对象,使用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)对表层雪和径流中DOM进行分子层次表征。结果显示:达古冰川冬春季节表层雪中DOM化学组成非常丰富,主要包括脂类、多肽类、不饱和烃类,还含有少量的酚类、多环芳烃类和糖类,来源包括微生物活动和陆源性输入。春季径流中DOM的主要来源是陆源性输入,受人类活动影响较大。分析不同季节表层雪DOM的分子组成变化,发现冬季低温环境有利于表层雪中脂类、多肽类和含S类DOM分子的富集,春季气温升高则有利于表层雪中多肽类、不饱和烃类和含N类DOM分子的富集。比较春季径流和表雪中DOM的分子组成变化,发现径流中杂原子类DOM含量降低,微生物来源的脂类和多肽类DOM含量降低,陆源性的酚类和多环芳烃类含量显著增加,说明径流中DOM的生物活性降低而光反应活性增加。因此随着冰川持续消融大量的冰川融水将DOM带入下游水环境,在微生物活动和光反应过程的共同作用下增加温室气体CO_(2)的排放,增强温室效应。

面向FT-M7002平台点积算法的优化实现

基于国产的FT-M7002平台高性能DSP,针对不同类型的点积算法进行了优化实现,完善了该处理器平台数学库的技术链,充分发挥了FT-M7002内核体系结构优势,对点积算法实现了SIMD向量并行化、DMA双通道传输和SVR传输等优化。该研究充分挖掘了程序的向量并行性,有效地提升了数据传输的速度,提高了程序性能。实验结果表明,输入不同规模大小的数组,不同类型的点积算法在FT-M7002平台上优化后和优化前的平均性能比为12.4166~45.2338。相较于TI官网的dsplib库中不同类型的点积函数在TMS320C6678处理器上运行的性能,FT-M7002平台优化后的性能与TI平台的平均性能比为1.3716~4.5196。实验结果表明了该DSP平台相对于TI主流平台的计算性能优势。

基于HPLC-FT-ICR-MS技术分析中药复方大柴胡汤中的化学成分

目的运用高效液相色谱联用傅里叶变换离子回旋共振质谱法(HPLC-FT-ICR-MS)对中药复方大柴胡汤中的化学成分进行快速鉴别。方法采用ZORBAX SB_C_(18)色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以乙腈-水(含体积分数0.1%甲酸)作为流动相进行梯度洗脱,流速为1.0 mL·min^(-1)。采用ESI源分别在正、负离子模式下采集数据。结果根据化合物保留时间、精确分子量以及二级碎片离子信息,结合对照品和相关文献,在大柴胡汤中共鉴定出163个化合物,包括黄酮及其苷类88个,蒽醌类18个,单萜苷类16个,鞣质类10个,五环三萜类8个,苯丙素类8个,姜辣素类5个,其他10个。结论运用HPLC-FT-ICR-MS技术能够快速、准确鉴定大柴胡汤化学成分,对该复方质量控制以及药效物质基础研究具有重要意义。

基于FT-ICR MS表征煤焦化废水处理过程有机物分子组成变化

有效去除水溶性有机质(DOM)是废水处理的一项重要内容,但DOM分子组成及其在处理过程中的变化规律并不明确。本文以一整套煤焦化废水为研究对象,通过液-液萃取和固相萃取分离得到不同极性的水相有机质组分,使用傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)对所得的有机质进行分子层次表征。油相和水相有机质的水溶性总有机碳(TOC)比例基本一致,随着处理过程的进行,废水的“油性”越来越弱,能溶解在二氯甲烷中的有机质越来越少,最后所剩的主要是一些难以降解的腐殖质类物质;而水相有机质具有极其复杂的分子组成,在单一质谱图中共鉴定出70余种不同种类的化合物,这些化合物,尤其是O_(4)S_(1)类化合物,虽然在废水处理过程中有很好的去除效果,但在最终出水中仍有残留。

2种电离方法综合表征有机气溶胶的分子组成

为了全面表征有机气溶胶(OA)分子组成,将电喷雾电离(ESI)源和激光解析电离(LDI)源结合傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)得到OA质谱数据,并将不同电离技术得到的质谱数据进行对比。结果表明:ESI源和LDI源对不同的OA分子具有显著的电离选择性,ESI源更易电离高度不饱和化合物及不饱和脂肪族化合物,并在大分子质量的化合物分析中有电离优势;LDI源更易电离多酚类和多环芳烃类化合物,且电离化合物的分子质量较小。