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科米代谢 质谱如何做到定量?

  质谱信号强度与待分析物含量的关系,任何定量分析方法都需要建立实验测量信号与待分析物的量的关系。很幸运的是,在质谱中,通常也可以建立这样的关系,因此质谱信号是可以用于定量的。

  关于“质谱是怎样做到定量的?”,我们不妨把质谱信号的产生按时间顺序粗略分为三个步骤,即离子的产生,传输与检测。

  产生离子时,不同样品分子的电离通常是相互独立的。因此样品量越多,其产生的离子也就越多。目前常用的各种离子化方法(EI、ICP、ESI、MALDI等)在实验中(严格来说仅在一定浓度范围内)都至少满足样品量与产生离子量的正相关,一般情况下也可以进一步近似成线性相关。 传输离子时,简单来说可以认为传输效率与被传输离子的量无关;(严格地说,被传输的离子太多时,相同电荷的互相排斥会造成离子束的“体积”变大,导致传输效率下降。这种影响在空间有限的离子阱中表现得更加明显,因此在离子阱质谱中一个重要的技术就是适当控制进入仪器的离子数量,使其既不太少也不太多。) 检测离子时,不论是使用光电倍增管的检测器,还是检测镜像电流的检测器(ICR/Oribtrap),其信号强度(在一定范围内)均与离子数量大致线性相关。

  一般情况下我们看到的质谱图常用相对强度作为纵坐标,即0-100%最强峰,而不展示信号的绝对强度。但在做质谱的时候,仪器记录的当然是绝对强度(相对强度也是通过绝对强度换算出来的)。我们需要用绝对强度来定量时,就需要这部分平时不常看的信息了。

  另外,在谈到色谱-质谱联用方法时,待分析物与实验测量信号的关系之中又多了一层色谱,即待分析物含量->色谱流出物中样品含量->质谱信号。与EI谱图分析以相对强度为主不同,在色谱-质谱联用时,信号的绝对强度就成了我们天天都要关心的内容,因为质谱信号强度随时间的变化就是实验的色谱图,通常以总离子强度或者某一特定质荷比离子的强度作图。

  要实现质谱定量分析一般有两种方法。

  1. 外标法

  将待测物质A的标准品(特点是纯度非常高,有时也可称之为该物质的纯品)用某种有机溶剂S稀释成不同的浓度的标准溶液,分别取等量(一般是等体积)的这些不同浓度的标准溶液进行质谱分析。由此可以得到一组样品量和信号值一一对应的数据,以其绘制成的曲线称为标准曲线。现在就有了一把还不错的尺子,然后就可以去拿要检测的实际样品R进行质谱分析了。根据标准曲线就可以由得到的信号值去反推物质A在该实际样品R中的含量了。

  2. 内标法

  将已知量待测物质A的同位素标记物I掺杂到实际样品中去,然后进行质谱分析。同位素标记物一般是利用H原子的同位素氘,即A里面的H在其同位素里都换成了氘,这样通过A的化学式就能推算出,A和I的质谱峰的差别也就知道了。根据两者信号的比值和I的实际掺杂量就能推算出A的质量。为什么选择同位素标记物进行标定呢?原因就是因为两者之间的各种物理和化学属性非常接近,除了分子量的差别几乎可以认为一模一样,因此就可以排除由于样品中基质的干扰(离子抑制之类的)引起的误差。值得一提的是这种情况在外标法里是无法避免的。

  当然实际上为了简化流程或者实在是不好找同位素标记物(实际上有大量的同位素标记物可以买到),或者节省成本以及其他原因,往往采用其他不是同位素的物质做标记物,当然标准还是要往物性相似上去贴的。这样做出的定量结果,在一定程度上也是可以接受的。

  科米代谢提供质谱相关基础信息,帮助我们对于实验仪器有更深的理解。

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