串联质谱仪测试方法

串联质谱仪（MS/MS）测试方法详解

串联质谱技术（Tandem Mass Spectrometry，简称MS/MS）是现代质谱分析领域中的一项强大技术，尤其在复杂样品分析、痕量物质鉴定以及结构解析方面展现出性能。它通过两次或多次质量分析，对目标离子进行选择、碰撞活化（或其它解离方式）和二次质谱分析，从而获得更具特异性和灵敏度的信息。本文将介绍串联质谱仪在实际测试中的常用方法，并结合数据进行阐述。

为什么要使用串联质谱？

单级质谱仪在面对复杂基质时，常常受到干扰离子（isobaric ions）和基质效应（matrix effect）的影响，导致灵敏度和选择性下降。串联质谱通过在两次质量分析之间引入一个“过滤器”，仅允许特定质量的母离子（precursor ion）进入碰撞室，从而显著提高分析的特异性。其核心优势在于：

• 提高选择性： 排除干扰，精确锁定目标物。
• 增强灵敏度： 有效降低背景噪声，检测更低浓度的物质。
• 结构解析： 通过分析碎片离子（product ion）的质荷比（m/z），推断化合物的结构。

核心串联质谱测试方法

目前，串联质谱在应用中主要有以下几种核心测试方法：

1. 目标离子扫描 (Selected Reaction Monitoring, SRM) / 多反应监测 (Multiple Reaction Monitoring, MRM)

SRM/MRM是常用的定量分析方法之一，尤其适用于痕量分析。其原理是：

1. 母离子选择： 在第一级质量分析器（Q1）中，只选择目标化合物的特定母离子。
2. 碎片化： 进入碰撞诱导解离（CID）或其他解离区域，母离子发生碎裂。
3. 子离子选择： 在第二级质量分析器（Q3）中，只检测由特定母离子解离产生的特定子离子。

数据示例： 假设我们需要检测某药物在生物样品中的残留。

通过同时监控多个SRM/MRM离子对，可以极大地提高分析结果的可靠性。通常要求至少有两个特异性的离子对，且保留时间（RT）与标准品一致，才能判定为阳性。

2. 离子碎裂模式全扫描 (Product Ion Scan)

该方法用于化合物的定性鉴定和结构解析。其原理是：

1. 母离子选择： 在Q1中选择一个目标母离子。
2. 碎片化： 使母离子在碰撞室解离。
3. 全扫描： Q3对所有产生的子离子进行扫描，获得母离子的碎片质谱图。

应用场景： 当通过数据库检索无法直接确定未知物身份时，可以采用Product Ion Scan来获取其独特的碎片指纹图谱，与已知化合物的碎片谱进行比对，从而进行结构确证。

3. 前体离子扫描 (Precursor Ion Scan)

前体离子扫描是用于寻找特定碎片离子（或中性碎片）的所有母离子的方法。其原理是：

1. 子离子固定： 在Q3中固定一个特定的子离子（或关注其丢失的中性片段）。
2. 母离子扫描： Q1扫描所有能够产生该特定子离子的母离子。

应用场景： 此方法对于分析具有共同碎片结构的化合物家族非常有用，例如磷酸化肽段（常见的丢失98 Da的H3PO4）或含特定官能团的化合物。

4. 中性丢失扫描 (Neutral Loss Scan)

与前体离子扫描类似，中性丢失扫描是寻找通过丢失特定质量中性分子而形成的离子对。其原理是：

1. 质量差固定： Q1和Q3的质量数差固定为一个特定值（代表丢失的中性分子质量）。
2. 扫描： Q1和Q3同步扫描，寻找所有质量差等于预设值的离子对。

应用场景： 例如，检测样品中含糖基的化合物时，可以设置中性丢失162 Da（葡萄糖的分子量），从而扫描出所有脱去一个糖基的母离子。

结论

串联质谱仪凭借其多级质量分析的能力，为复杂样品分析提供了前所未有的灵活性和特异性。SRM/MRM方法在定量分析中表现出色，而Product Ion Scan、Precursor Ion Scan和Neutral Loss Scan则为定性鉴定和结构研究提供了强大的工具。熟练掌握这些测试方法，并结合实际样品特性和研究目标，能够大化串联质谱的分析效能，是实验室和科研工作者必备的技能。