土壤中重金属形态及有机物组分的电化学-质谱分析

本研究建立了一种电化学-质谱(EC-MS)法高通量分析土壤样品中的金属组分和有机物。首先,根据理化性质,将土壤样品中的金属组分和有机物组分分为水溶态、脂溶态、难溶态和可氧化态等4种形态;然后,分别采用萃取、反应、电解等方式对4种形态组分进行在线顺次提取;将提取后的组分在线传输至电喷雾电离源进行离子化,随后进行正、负离子模式检测。实际样品分析结果表明,该方法成功检测出土壤样品中多种水溶态金属盐和有机物(如Mg、Cr、Ni、Zn、Co、Cu、Al、Pb等多种水溶性金属盐,尿素及多种有机胺)、20多种脂溶态有机羧酸、以及难溶态金属盐(Mg、Ni、Cr、Pb、Co)和可氧化态(Cu、Pb)。该方法可为环境评估和环境治理提供技术支持。

高浓度磷酸盐缓冲液中多巴胺电化学氧化过程的在线质谱分析

研究高浓度缓冲盐体系中物质的电化学氧化还原过程,对于准确理解电化学反应机理具有重要意义。本研究研制了一款体积小、性能稳定、结构简单、制作方便的流动电解池,将其与大气压化学电离质谱联用,构建了一种可在线分析高浓度缓冲盐溶液中电化学过程的电化学-质谱分析装置,用于在线、实时研究缓冲盐溶液中多巴胺的电化学氧化过程。结果表明,通过热沉积方式可高效地在线去除缓冲溶液中的无机盐组分,有机组分可经大气压化学电离方式进行离子化,随后进入质谱检测。多巴胺电化学氧化质谱分析结果表明:在0 V氧化电位下,多巴胺不发生氧化,主要获得多巴胺的质子化信号m/z 154[M+H]^(+);当氧化电位为+0.3 V时,除多巴胺的质子化信号外,还可获得多巴胺失去4个e-的氧化产物多巴色素(dopachrome)质子化峰m/z 150[M+H]^(+),以及多巴色素与多巴胺通过分子间氢键形成的加合物信号m/z 303[M+H]^(+);当氧化电位升高至+0.6 V时,氧化产物m/z 150和303的丰度进一步提高。

基于核磁和质谱分析技术的代谢组学在癌症诊断中的应用

本文对近年来用于癌症诊断的新方法——代谢组学及其在该领域内的应用进行了简要介绍。代谢组学通过定性与定量测量生物样本(血液、尿液、组织等)中数以千计的小分子代谢物,可灵敏地反映代谢组中与病理状态有关的细微变化,从而可为癌症的早期诊断及更好地理解癌变过程提供一种新颖的思路。本文还讨论了代谢组学与系统生物学中其它一些组学在癌症检测上的关联,介绍了一些用代谢组学进行不同癌症的诊断、治疗监测以及药物开发的前期研究工作,并探讨了用于临床癌症诊断的代谢组学方法所面临的机遇、挑战与未来发展方向。

表面解吸常压化学电离质谱快速鉴别樟木制品

采用自行研制的表面解吸常压化学电离质谱(SDAPCI-MS),在无需样品预处理的情况下,对樟木制品及普通木材进行检测,在正离子模式及m/z 90～400范围内获得其化学指纹图谱,并通过主成分分析(PCA)方法对所获指纹谱图信息进行分析,进而对不同样品进行鉴别。结果表明,SDAPCI-MS能够对樟木表面多种特征化学成分(樟脑,香叶醇等)进行解吸电离,快速获得樟木的化学指纹谱图,并能够对目标组分做多级串联质谱鉴定。结合PCA方法,可对不同品质、不同种类的木材样品进行区分。结果表明,本方法灵敏度高,分析速度快(单个样品分析时间小于3 min),可望应用于珍贵木材快速无损分析及品质鉴定。

改善液体辅助表面解吸常压化学电离质谱成像空间分辨率的研究

液体辅助表面解吸常压化学电离源(LA-DAPCI)通过电晕放电产生的初级离子和高密度带电液滴能够对样品表面的中性待测物进行解吸电离,该离子源具有较高的离子化效率,适合复杂基体样品的质谱成像研究。为了满足质谱成像对空间分辨率的要求,本实验通过优化离子源结构、萃取剂组成、萃取剂流量、载气流速、离子源的几何位置参数等实验条件,有效提高了LA-DAPCI源的空间分辨率(从(441±14)μm提高到(58±7)μm)。应用LA-DAPCI-MS/MS方法对罗丹明6G进行测定舱测限为0.01 ng/cm^2,实验结果令人满意,为其应用于复杂基体样品的质谱成像研究提供科学依据。

表面解吸常压化学电离质谱结合人工神经网络鉴别新陈莲子

为实现对新陈莲子的快速鉴别,该文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前提下,直接对新鲜和陈年莲子切面进行质谱检测,获得其化学指纹图谱,并通过主成分分析(PCA)和反向传输人工神经网络技术(BP-ANN)对所获指纹谱图信息进行分析,获得新鲜和陈年莲子的质谱信息特征。结果表明,在负离子模式下,DAPCI-MS结合化学计量学方法,实现了新鲜和陈年莲子的快速鉴别,其测试样本准确率分别为95.0%和91.7%;对不同年份莲子也能够有效地分类判别,2012、2011、2010和2009年莲子测试样本准确率分别为90%,85%,85%和90%。该方法具有分析速度快,信息提取准确,识别精度高等优点,为其他粮食谷物品质的鉴定提供参考。

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。

脐橙果皮的室温和热辅助表面解吸常压化学电离质谱的比较

以脐橙果皮为研究对象,比较了室温和热辅助表面解吸常压化学电离源(DAPCI)的解吸电离特性,结合串联质谱技术,对果皮中香气、糖、黄酮类等主要成分进行了鉴定,并通过主成分分析(PCA)方法对热辅助DAPCI-MS所获外果皮指纹谱图信息进行分析,进而区分了3个不同产地脐橙。结果表明,室温DAPCI-MS对脐橙果皮中的香气成分具有较强的解吸电离能力,而热辅助DAPCI-MS则更适合于分析果皮中的黄酮类和糖类及其衍生物。DAPCI-MS具有灵敏度高、分析速度快等特点,有望成为农产品品质快速检测与产地识别研究的新方法。

芦笋中化学成分的内部萃取电喷雾电离质谱检测

选择芦笋（Asparagus Officinalis L）新鲜茎块和两种干燥茎块为代表性植物组织样品,建立了一种直接检测芦笋中多种化学成分的内部萃取电喷雾电离质谱（i EESI-MS）分析方法。在正离子检测模式下,选择甲醇（CH_3OH）作萃取溶剂,在无需样品预处理的条件下对芦笋组织样品进行直接质谱分析,获得了组织样品在m/z 50-1000范围内的化学指纹谱图,并通过目标离子的碰撞诱导解离（CID）实验,鉴定了对药物和自然产品研发具有重要意义的糖类、氨基酸、生物碱以及芦丁等多种代表性的营养成分。本方法具有无需样品预处理、样品耗量少、操作简便、分析速度快（单个样品的分析时间少于1 min）等优点,为食源性植物组织样品的快速分析提供了一种质谱分析新方法。

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。

水自由基阳离子与苯及其衍生物反应的质谱研究

研究水自由基阳离子的化学性质对阐释水相化学反应机理有着重要意义。本文研究了在线制备的(H_(2)O)_(2)^(+·)(m/z 36)与苯及其衍生物反应的特点。结果表明,当(H_(2)O)_(2)^(+·)与苯(C_(6)H_(6))、苯甲醚(C_(7)H_(8)O)、2,4-二甲基苯胺(C_(8)H_(11)N)等没有吸电子基团的化合物反应时,除产生对应的电子转移反应产物(C_(6)H_(6))^(+·)(m/z 78)、(C_(7)H_(8)O)^(+·)(m/z108)或质子转移反应产物(C_(8)H_(11)N+H)+(m/z 122)外,还发现苯酚相关产物(C_(6)H_(5)OH)^(+·)(m/z 94)、(C_(7)H_(7)O-OH)^(+·)(m/z 124)以及(C_(8)H_(10)NOH+H)+(m/z 138)。同位素标记实验表明,苯酚相关产物中的OH来源于水自由基阳离子。然而,当(H_(2)O)_(2)^(+·)与苯甲腈(C_(6)H_(5)CN)或硝基苯(C_(6)H_(5)NO_(2))等有强吸电子基团的取代苯反应时,主要通过取代反应产生(C_(6)H_(5)CN+H_(2)O)^(+·)(m/z 121)和(C_(6)H_(5)NO_(2)+H_(2)O)^(+·)(m/z 141),并未发现羟基化产物。由以上结果可知,(H_(2)O)_(2)^(+·)与底物分子的反应可通过电子转移(底物自由基阳离子)、质子转移(质子化产物)、解离电子转移(羟基化产物)和取代等4个过程发生,这可能与(H_(2)O)_(2)^(+·)存在(H_(2)O)H^(+)-^(·)OH和[H_(2)O∴OH_(2)]^(+·)_(2)种互变结构有关。本研究推测,苯环上的吸电子基团有利于[H_(2)O∴OH_(2)]^(+·)结构的存在,从而发生取代反应,当苯环上没有吸电子基团时,苯环上的富电子体系有利于(H_(2)O)H^(+)-^(·)OH结构的存在,而质子转移结构中的羟基自由基可以将苯氧化成苯酚,该结果有助于阐明苯及其衍生物与(H_(2)O)_(2)^(+·)相关的化学反应过程。

新型电喷雾萃取电离质谱法快速标靶分析氨基酸

将新型电喷雾萃取电离源(EESI)和LTQ XL质谱仪耦合,在无需样品预处理情况下,建立了多种不同极性氨基酸的快速检测方法。新型EESI源优化后,检测模式为正离子模式,电离电压为4.0 kV,离子传输管温度150℃,喷雾气压为1.0 MPa。碰撞诱导裂解(CID)实验时,母离子隔离宽度1.5,碰撞能量17%～25%。本方法单个样品测定时间小于0.5 min,对多种氨基酸的检出限为0.14～26.2μg/L,且具有较宽的线性范围。直接检测复杂基体尿液中的丝氨酸和精氨酸时,平均回收率为82.6%～105.6%,测定结果的相对标准偏差(RSD)为2.2%～11.4%。本方法分析速度快,灵敏度高,基体影响小,适用于大量样品快速检测。

内部萃取电喷雾电离质谱直接分析脐橙

在正离子模式下,分别对不同品质脐橙的内果皮和果肉进行了内部萃取电喷雾电离质谱（i EESI-MS）分析,在未经过预处理的前提下直接获得了72个脐橙内果皮样品和72个脐橙果肉样品在m/z 50-2000范围内的化学指纹谱图,鉴定了脐橙组织中氨基酸、糖类和生物碱等重要化学成分.i EESI-MS化学指纹谱图表明,脐橙的果肉与内果皮组织中脯氨酸和糖类等成分的组成具有一定的相似性,而其它化学组分（如水苏碱、辛弗林等）在2类组织中的含量差异明显.主成分分析（PCA）结果表明,样品的i EESI-MS指纹谱图与该脐橙的品质相关,与样品的实际品质差异一致.因此,i EESI-MS可直接获得不同品质脐橙差异性化学成分的信息,从分子水平上判断脐橙品质的优劣.

慢性乙型肝炎患者呼出气体的电喷雾萃取电离质谱分析

应用电喷雾萃取电离质谱法对慢性乙型肝炎患者(41例)及正常人(34例)的呼出气体样本进行检测,迅速获得其一级质谱指纹谱图,采用化学计量学方法主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)对所获得的一级质谱数据进行处理后,可有效区分患者与正常人群,且不同临床类型慢性乙肝聚类分析图谱有不同表现,此结果有助于慢性乙型肝炎的临床诊断和病情分析。另外,本方法也为发展简单、快速、非侵入性慢性乙型肝炎临床诊断方法提供解决思路。

内部萃取电喷雾电离质谱法分析红辣椒

本研究采用内部萃取电喷雾电离质谱法(iEESI-MS),以甲醇-水溶液(1∶1,V/V)作为电喷雾萃取剂,对4种红辣椒组织内的胆碱、果糖、蔗糖等主要组分进行直接质谱分析,并研究红辣椒在储存过程中组织内化学成分的变化。结果表明,红辣椒在25℃,湿度60%条件下储存时,组织中的胆碱、糖含量的比值随着储存时间的增加而呈线性减少的趋势,并得到相应的代谢衰减曲线,依据该曲线可以直观地判断红辣椒的新鲜程度。与常规果蔬产品化学成分分析方法相比,本方法具有无需样品预处理、检测简单快速等优点,在果蔬产品品质的实时监控及快速检测方面有着广阔的应用前景。

纳升电喷雾萃取电离质谱快速测定人参皂苷

以自行研制的纳升电喷雾萃取电离源(NanoEESI)为基础,建立了无需色谱分离的快速测定人参皂苷的质谱分析方法.用NanoEESI串联质谱分析鉴定了人参中的多种人参皂苷,并将该方法用于人参、桔梗和商陆的快速鉴定.实验结果表明,人参皂苷在正离子模式下易于结合钠离子,形成[M+Na]+离子而被检测,而桔梗和商陆等样品中不含人参皂苷成分,在串联质谱中无相应的特征碎片离子,从而达到鉴别中药材真伪的目的.本方法简便、快速、灵敏、特征性强且重现性好,为道地中药材的快速鉴定提供了思路,具有很好的实用价值.

呼出气体活体质谱分析揭示中医推拿引起的代谢反应

采用电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术,在正离子检测模式下,对经过临床中医诊断为肝胆火旺、心脾阳虚和寒湿厚重等不同健康状态的4名志愿者接受推拿前后的呼出气体样品在m/z 50~1000质量范围内的指纹谱图进行了直接分析。通过高分辨质谱确认了接受推拿前后发生显著变化的代谢物(如肾上腺素(m/z 184.0889)、3-(3-羟基苯基)丙酸(m/z 167.0615)和L-色氨酸(m/z 205.0933)等)的结构。此外,结合偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)使健康状态不同的志愿者接受中医推拿前后呼出气体的指纹谱图得到明显区分,说明中医推拿能显著地改变志愿者的新陈代谢过程。呼出气体的直接质谱分析将是实时跟踪中医推拿引起的代谢变化的有效途径。

电喷雾萃取电离质谱监测Paal-Knorr反应的研究

在线监测有机化学反应能够实时捕捉反应过程中反应物、中间体、产物的信号及其变化,从而加深对反应机理的认识。本实验采用电喷雾萃取电离质谱法(EESI-MS)实时在线监测甲醇为溶剂、乙酸为催化剂条件下,己二酮和苯胺的Paal-Knorr反应,在反应开始后的不同时间点,分别捕捉到了反应物、中间体、产物及其二聚体的准分子离子信号,并记录了它们在反应过程中随时间变化的趋势。该方法无需对反应体系中各物质进行预处理,缩短了延迟时间(响应时间少于1s),能够捕捉到短寿命中间体的信息,具有灵敏度高、特异性好、响应速度快等优点,可为化学反应的机理研究提供新思路。

水相中酒石酸铀酰形态的电喷雾串联质谱研究

铀的水溶液化学形态是高放废物处置研究的重要内容之一。本实验采用电喷雾串联质谱(ESI-MS/MS)研究酒石酸-硝酸铀酰水溶液中铀酰形态,共分析出14种酒石酸铀酰和5种无机铀酰形态。每个铀酰基团可紧密结合1个酒石酸阴离子,并继续以较弱的形式络合1~2个酒石酸分子。实验中还发现了[(UO2HTarH2Tar)2]^2+、[(UO2)3Tar(HTar)2(H2Tar)2]^2+等酒石酸铀酰团簇形态。酒石酸铀酰形态中各络合键解离所需能量大小顺序为:铀酰间结合键>酒石酸阴离子-铀酰结合键>酒石酸分子-铀酰结合键。该研究对实际条件下铀与有机酸的水溶液形态研究具有指导意义。

电喷雾萃取电离-串联质谱中N,N-二乙基苯胺类化合物的特征碎裂反应

掌握串联质谱中的裂解反应是深刻理解质谱裂解规律,从而对复杂基体中相关化合物进行快速、精准结构解析的关键。本文以电喷雾萃取电离-串联质谱(EESI-MS/MS)为手段,研究N,N-二乙基苯胺类化合物的串联质谱行为,考察不同的取代基模式对裂解反应的影响,揭示裂解反应机理,总结该类化合物发生裂解反应的特征和基本规律。研究结果不仅丰富了气相离子化学的研究内容,还从根本上降低了检测的假阳性率,为实际样品中相关化合物的结构分析鉴定提供了科学依据。