一種基於保留時間鎖定-氣相色譜-四極杆質譜選擇性離子掃描的化學輪廓分析方法
2023-07-31 14:41:26 1
專利名稱：一種基於保留時間鎖定-氣相色譜-四極杆質譜選擇性離子掃描的化學輪廓分析方法
技術領域：
本發明涉及分析化學領域，是一種基於保留時間鎖定-氣相色譜-四極杆質譜選擇性離子掃描進行化學輪廓分析的新方法。
背景技術：
化學輪廓(指紋)是指採用某種分析技術得到能夠表示含複雜成分樣本的化學特徵的輪廓圖譜(通常為色譜、色譜/質譜或光譜圖)。化學輪廓方法是一種全面的、可量化的分析手段。常用化學輪廓分析方法包括氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)和高效毛細管電泳法(HPCE)等色譜法以及紫外光譜法(UV)、紅外光譜法(IR)、色譜-質譜聯用方法、核磁共振法(NMR)等。其中最廣泛使用的為色譜法和色譜-質譜聯用技術方法。目前，化學輪廓(指紋)方法已廣泛應用於天然藥物藥效成分的篩選，中藥和天然產物化學質量 控制和評價以及代謝組學研究，並已發揮了重要作用。在化學輪廓分析中，儘可能全面可靠的獲取批量樣本的化學指紋並儘可能簡單、有效地對不同分析樣本(組)之間的指紋信息進行提取分析是分析化學工作者所追求的目標。目前，在以氣相色譜-質譜為基礎的化學輪廓分析中，通常採用全掃描的模式獲取所有樣本的化學輪廓(指紋)，再進行不同樣品間的色譜峰匹配和多變量分析。由於待分析樣品中化合物的濃度分布可能相差幾個數量級，因此經常會出現部分化合物由於濃度過高，響應已經超出了線性(或單調)上限，同時也存在部分化合物由於濃度太低，響應值低於線性下限的情況。上述情況對於全掃描的輪廓分析是不可避免的。此外，由於氣相色譜-質譜分析中質譜離子源通常採用的是電子轟擊電離(EI)模式，這種模式雖然可以獲得豐富的化合物離子信息，有利於建立統一標準，方便化合物定性，但會使得以全掃描離子通道為基準的不同樣本之間的色譜峰匹配變得十分複雜和冗餘。而採用總離子流色譜圖進行峰面積定量和峰匹配則會由於色譜峰重疊造成化合物信息的損失和定量準確性的影響。如果採用質譜去卷積定性後的結果進行峰匹配，則會由於每個樣本中定性結果的差異造成峰匹配結果的更大誤差。本發明首先對QC樣本進行GC-MS全掃描分析。並採用AMDIS軟體進行去卷積峰識別，確定輪廓分析的目標化合物。通過計算相鄰化合物的保留時間，對所有待分析化合物進行分組，並進行組內特徵離子的選擇。最後將選定的特徵離子輸入GC-MS選擇離子檢測方法對所有待分析樣品進行分析。氣相色譜保留時間鎖定方法可以對化合物保留時間的細微飄移進行及時的校正，從而保證了在整個分析過程中化合物保留時間的穩定性。由於採用選擇離子檢測，對於高濃度化合物，選擇響應線性(或單調)的離子進行定量採集，對於低濃度化合物，則選擇響應較強的離子進行定量採集，從而擴大了 GC-MS儀器對不同濃度化合物的定量分析範圍。由於每個化合物只有對應的一個定量離子，通過編輯定量積分表，可以使所有樣品中被定量分析的化合物按照固定順序進行積分並給出結果，使得該方法不需要色譜峰匹配。
發明內容
本發明的目的在於建立一種基於保留時間鎖定氣相色譜-四極杆質譜的選擇性離子檢測靶標輪廓分析的方法。該方法相對於傳統的全掃描輪廓分析方法具有靈敏度高、定量準確、數據結構簡單、線性範圍好，用於批量樣本分析時無需峰匹配等優點。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一種基於氣相色譜-質譜的選擇離子檢測化學輪廓分析的方法，採用氣相色譜-質譜全掃描模式對QC樣本進行數據採集,AMDIS軟體對QC樣本進行峰識別；然後對所提取的色譜峰進行分組和特徵離子選定，建立化學輪廓分析的選擇離子檢測方法，並應用於實際樣本分析。具體步驟(附圖
I)如下，I)製作QC樣本根據實際需要，分別從每個欲進行輪廓分析的樣本中準確稱量或移取等量樣本並均勻混合成一個大的樣本，即QC樣本；2) QC樣本氣相色譜-質譜全掃描指紋數據的獲取針對特定的樣品和分析目標，對QC樣本進行樣品處理，並進行氣相色譜-質譜全掃描分離分析。3)QC樣本的氣相色譜-質譜全掃描色譜圖峰識別將獲得的QC樣本原始數據文件導入AMDIS軟體(V. 2. 62或其它版本均可)，進行峰識別。去卷積和峰識別參數為component width 設定值為 20, adjacent peaksubtraction, resolution, sensitivity,shape requirement等參數分別設置為two, high, low, medium等。對峰識別結果進行檢查，去除重複識別結果。4)刪除重複識別的數據(具有完全相同的質譜掃描)。5)分組從結果文件中提取所識別色譜峰的保留時間信息。並根據保留時間信息對所識別的化合物進行保留時間分組，用於選擇離子檢測。分組的具體操作如下尋找兩個相鄰色譜峰之間前一色譜峰結束時間和後一色譜峰起始時間相差大於0. Imin (可以根據實際情況修改)的時間窗口。分組節點定義為Ti+1 = Tend x+ (Tini x+l-Tend x) X0. 5式中，Ti+1為第i+1組的起始時間(也即第i組的結束時間)，Tend x為第x個色譜峰的結束時間，Tini x+1為第x+1個色譜峰的起始時間。6)組內特徵離子的選擇確定分組後，分別提取組內色譜峰的質譜定量信息，對於不存在重疊的色譜峰，選取絕對值小於閾值(Agilent 5975儀器通常選100000)的3個豐度最大的質譜離子作為定量離子。對於存在重疊的某個特定色譜峰，通過計算其質譜碎片的特徵值，找出其相應的特徵質譜離子碎片。其中，特徵值的計算公式如下(公式1，公式2)
權利要求
1.一種基於保留時間鎖定-氣相色譜-四極杆質譜選擇性離子掃描進行化學輪廓分析的方法，其特徵在於 首先製作質量控制(QC)樣本，並採集QC樣本的氣相色譜-質譜全掃描數據，採用質譜自動去卷積和峰識別系統(AMIDS, Automated MassSpectral Deconvolution andIdentification System)對質量控制(QC)樣本的氣相色譜-質譜全掃描色譜圖進行峰識別；然後對所識別的色譜峰(化合物)進行特徵離子(定量離子)選定和表徵；最後依據選定的分組和其對應的組內特徵離子對待分析的所有樣品進行保留時間鎖定的選擇離子掃描，並使用該方法進行實際樣品的化學輪廓分析。
2.根據權利要求I所述方法，其特徵在於所述QC樣本的氣相色譜-質譜全掃描色譜圖進行峰識別的具體步驟如下， 1)製作QC樣本分別從所有將進行化學輪廓分析的樣本中準確稱量或移取等量樣本並均勻混合成一個大的樣本,即QC樣本； 2)氣相色譜-質譜全掃描數據的獲取對QC樣本進行相應的樣品處理，並進行氣相色譜-質譜的分離分析。
3)QC樣本的氣相色譜-質譜全掃描色譜圖峰識別將獲得的氣相色譜-質譜全掃描原始數據導入AMDIS軟體，AMDIS軟體版本為2. 62或更高，進行去卷積和色譜峰識別。去卷積峰識別參數為！component width 設定值為 20, adjacent peak subtraction, resolution,sensitivity, shape requirement 等參數分別設置為 two, high, low, medium 等；對峰識別結果進行檢查，去除重複識別結果。
3.根據權利要求I所述方法，其特徵在於對識別出的色譜峰進行分組，並對組內色譜峰進行相鄰峰之間的特徵離子查找。具體步驟如下 1)分組從AMDIS分析結果文件中提取所識別色譜峰的保留時間信息，並利用該信息進行分組。分組原則為將存在保留時間重疊的化合物分為一組； 分組的具體操作為尋找兩個相鄰色譜峰之間前一色譜峰結束時間和後一色譜峰起始時間相差大於0. Imin的時間窗口，時間相差也可以根據實際情況按技術常識進行修改； 分組節點定義為Ti+1 = Tend x+ (Tini x+l-Tend x) X0. 5 式中，Ti+1為第i+1組的起始時間，也即第i組的結束時間；Tend x為第x個色譜峰的結束時間，Tini x+1為第x+1個色譜峰的起始時間； 2)組內特徵離子的選擇確定分組後，分別提取組內色譜峰的質譜定量信息，對於不存在重疊的色譜峰，選取絕對值小於閾值(Agilent 5975儀器通常選100000)的3個豐度最大的質譜離子作為定量離子。對於存在重疊的某個特定色譜峰，通過計算其質譜碎片的特徵值，找出其相應的特徵質譜離子碎片。其中，特徵值的計算公式如下(公式1，公式2)
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於將選定的分組方法和每組對應的特徵離子輸入氣相色譜-質譜工作站，保存成選擇離子檢測數據採集方法。並以此方法進行數據米集。
5.根據權利要求I所述方法，其特徵在於對所選特徵離子和分組進行表徵。具體步驟如下 1)重複性重複分析7份QC樣品，並對所有色譜峰進行峰面積重複性計算。對相對標準偏差大於20%的色譜峰進行考察，如確定為特徵離子選擇不當導致的偏差大，則採用備用特徵離子進行更換，並重新考察重複性； 2)響應線性以當前分析方法的選取的樣品量為基準，分析20%，60%，100%，140%，180%和220%的樣品量。將得到的分析結果進行計算，得到每一個色譜峰的線性響應。對線性響應差的離子，採用備用特徵離子進行更換，並重新考察線性。
6.通過對內標化合物的氣相色譜保留時間和進樣口初始壓力進行線性擬合，建立氣相色譜保留時間鎖定方法。
7.利用所建立的保留時間鎖定-選擇性離子檢測方法對實際樣品進行化學輪廓分析。
全文摘要
本發明公開了一種保留時間鎖定-氣相色譜-四極杆質譜-選擇性離子掃描進行化學輪廓分析的方法，首先採用氣相色譜-質譜全掃描方法分析質量控制樣品，採用質譜自動去卷積和峰識別系統對獲得的全掃描信息進行質譜去卷積和峰識別，從AMDIS的結果文件中提取識別的化合物所對應的色譜保留時間信息，並根據該信息對不同保留時間的色譜峰進行分組；然後從原始數據文件中提取質譜信息，進行特徵離子選定。建立保留時間鎖定的GC-MS方法並對待分析的所有樣品在該方法下進行選擇離子檢測。本發明使得採用氣相色譜-質譜得到的化學輪廓分析數據的可靠性、有效性和可操作性得到提高。本方法也可推廣到以液相色譜-質譜為基礎的化學輪廓分析。
文檔編號G01N30/72GK102798684SQ20111013306
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月21日 優先權日2011年5月21日
發明者許國旺, 李勇, 阮強, 路鑫, 林曉惠 申請人:中國科學院大連化學物理研究所, 大連理工大學