电喷雾质谱法对几种氨基酸的快速检测

作者:聂龙辉;王卫国; 刊名:分析试验室 上传者:张宝强

【摘要】利用电喷雾质谱技术对甘氨酸、N-(羧甲基)甘氨酸、谷氨酸混合样品进行了检测,考察了电离源的喷雾电压、喷雾气压、进样流速对检测结果的影响规律。结果表明,以1:1(V/V)的甲醇水溶液作为溶剂时,甘氨酸、N-(羧甲基)甘氨酸、谷氨酸能够有效地被电离,产物离子均为母体离子结合一个质子(M~+H)~+。当电喷雾电压从1 kV增加到6 kV过程中,离子信号强度迅速增加,增大到5 kV后基本保持不变。注入流速在1~5μL/min间信号强度随注入流速增加而迅速增大,之后基本保持不变。喷雾气压低于4 MPa时,信号不稳定;在4~12 MPa气压范围内信号稳定且对信号强度影响不大。

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研究蛋白质分子之间以及蛋白质和其它分子、离子之间相互作用的本质一直是生物学家感兴趣的课题。氨基酸是构成蛋白质大分子的基础结构,几乎一切生命活动都与之相关[1,2]。而生物体内游离氨基酸则涉及到生物信息的传递、代谢通道的调节、蛋白质的合成等重要的生物化学过程,甚至与疾病的诊断息息相关。[3,4]因此,人和动物血清中氨基酸的快速检测能为对象的健康状况和一些疾病的诊断和评估提供重要的参考和借鉴意义。近年来,对氨基酸的测定方法有HPLC法[5]、GC-MS法[6]、LC-MS法[7,8]、CE法等[9~11]。电喷雾作为一种“软”电离技术,样品分子在电喷雾电离时通常不发生裂解,它能够在非常接近天然溶液状态的情况下将非常弱的复合物从液相转变为气相而进行测定。因此,电喷雾质谱以其灵敏度高、快速、简便等特点在生物化学领域中有着广泛的应用[12]。本文利用电喷雾质谱对典型氨基酸如甘氨酸、N-(羧甲基)甘氨酸、谷氨酸的混合物进行快速检测和系统研究,详细考察了电喷雾条件参数对检测结果的影响规律,为下一步复杂基质中氨基酸的检测提供参考。1实验部分1.1仪器与试剂电喷雾质谱结构如图1所示,主要包括电喷雾离子源和质谱检测器两部分构成。电喷雾离子源为自制的离子源,质谱检测器为LTQOrbitrap型线性离子阱质谱仪(美国ThermalFisher公司)。电喷雾离子源利用三通将高纯氮管路、石英毛细管、金属毛细管连接,高纯氮气用于辅助去溶剂化;直流高压施加在石英毛细管外侧的金属管上。注入流速利用步进电机进行精确控制,流速控制在1~20L/min。石英毛细管的内径为150m。电喷雾离子源(ESI)利用电场产生带电液滴,经过去溶剂化过程最终产生被测物离子,进入质谱分析。在电场的作用下,液体从毛细管在尖端形成“泰勒锥”即表面电荷的库仑斥力与溶液表面张力相当的临界点时,锥尖将产生大量电荷。随着溶剂蒸发,液滴收缩,斥力增大,当到达并超越瑞利极限,最终得到气相离子。甲醇(色谱纯,美国TEDIA公司);甘氨酸、N-(羧甲基)甘氨酸、谷氨酸均为分析纯(99.7%,m/m)。所使用的水为去离子化超纯水(18Mcm,Milli-Q公司,Advantage-A10)。图1电喷雾质谱技术的原理示意图Fig.1Schematicofprinciplediagramforelectrosprayionizationmassspectrometry1.2实验过程LTQ-XL-MS的检测模式为正离子检测模式,质量扫描范围50~1000,电喷雾电压为1~7kV,离子传输管温度150,电喷雾辅助去溶剂化气体为N2(纯度99.999%,V/V),喷雾气压为4~12MPa,电喷雾溶剂:甲醇-水(1:1,V/V),进样流速1~20L/min,其它条件由LTQ-XL-MS自动优化得到。分别秤取甘氨酸、N-(羧甲基)甘氨酸、谷氨酸样品粉末,利用甲醇-水溶剂溶解稀释得到1.010-6mol/L的混合标准液。电喷雾喷头与质谱进样口间距离为10mm。2结果与讨论2.1氨基酸典型电喷雾质谱图图2给出了甘氨酸、N-(羧甲基)甘氨酸、谷氨酸典型电喷雾质谱图。图2中观察到了m/z76,m/z134,m/z148的质谱峰。这些峰归属为相应分子结合一个质子形成[M+H]+产生的特征峰。这与许柠等的检测结果相同。他们利用电喷雾萃取电离技术,以甲醇水作为喷雾溶剂,同样获得了结合一个质子的分子离子峰[13]。而曹书霞等利用电喷雾质谱检测了水溶液中氨基酸,发现多数氨基酸在水溶液中易形成多聚离子[nM+H]+,[nM+Na]+,[nM+K]+等[14

参考文献

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