与超高效液相色谱分离度和速度相匹配 的安捷伦超高解析度Q-TOF技术复杂样品分析能获得优异的结果技术概览Ultra High Definition: Optimizing all analytical dimensions? ? ? ? ? ? ? ? ?在代谢组学、蛋白质组学和食品安全等领域，由于样品的复杂性和高通量分析的需求，使得很多实验室开始采用超高效液相色谱(UHPLC)。随着分析效率需求的持续增加，超高效液相色谱(UHPLC)由于其更高的分离度大大降低了离子抑制，以及更短的分析时间和更高的样品通量而越来越受到欢迎。 由于超高效液相色谱(UHPLC)的高分离度，峰宽可低至0.5秒，因此对质谱仪的扫描速度提出了新的要求。与超高效液相色谱(UHPLC)联用的质谱必须具有足够高的扫描速度，而且同时要保证高分辨率、高质量精度、高灵敏度、宽动态范围或同位素分析的准确度。与其它品牌的Q-TOF 和轨道阱质谱 (Orbitrap) 不同，安捷伦的精确质量Q-TOF系统在各个方面，如分辨率，质量精度，灵敏度和动态范围都能有最佳的表现。超高解析度意味着您可以在最短的时间内提取出每个样品中最多的信息。超高解析度性能意味着以下强大分析性能的综合： 能分离更多组分的超高效液相色谱 能够无损分析超高效液相色谱上得到的亚秒级峰宽的组分峰的超高精度质谱系统 出色的灵敏度和动态范围，能够检测样品中的痕量组分 从精确质量质谱图和二级质谱图中提取最多信息的数据挖掘工具2安捷伦6500系列精确质量Q-TOF液质系统上采用的超高解析度飞行时间质谱技术将专利设计创新和相关辅助技术集于一身，拥有优于任何其它品牌Q-TOF系统的卓越 性能。很多相同的技术也被用于安捷伦6200系列飞行时间质谱系统。 卓越的动态范围和灵敏度能够实现样品的全面表征许多分析工作的目标是对样品进行全面表征：即鉴定复杂样品中每一个重要的组分。尽管这是个不可能完成的工作，但安捷伦超高解析度Q-TOF技术可以让您非常接近这一目标。配合快速、高分离度的色谱方法，安捷伦精确质量Q-TOF系统能够对复杂样品进行常规筛选，发现可能存在的目标化合物或低水平杂质或污染物。配合更彻底的分离手段，研究学者们就可以进行蛋白质或代谢物的整体差异分析。在这些应用中，样品组分的浓度千差万别，而且浓度最低的组分往往是最重要的化合物。超高解析度Q-TOF技术具有很宽的动态范围和飞克(fg)级灵敏度，因此它可以安捷伦精确质量Q-TOF系统是市面上唯一的能满足超高效液相色谱所需的高速数据采集并且不影响数据质量的台式Q-TOF液质联用系统。这些Q-TOF液质联用系统是多年来不懈创新的成果。其拥有的离子束压缩(IBC)和增强型镜像技术(EMT)，是能提供更高质量精度和分辨率，以及更高可信度结果的新技术。并且安捷伦精确质量Q-TOF液质联用系统还配备了安捷伦喷射流离子聚焦技术，因而将灵敏度提高了10倍。安捷伦6500系列精确质量Q-TOF液质联用系统是唯一具有超高解析度Q-TOF的速度和可靠性的液质联用技术。 最高可达105的动态范围 卓越的飞克(fg)级灵敏度有利于从复杂样品中发现低浓度组分 出色的质量精确度 一级质谱： 250 ppb；二级质谱： 700 ppb 高达40,000的质量分辨率提高了分子量相近化合物的鉴别能力 扫描速度：全扫描为20 MS/秒，二级质谱扫描为10 MS/MS/秒，对超快速色谱上得到的窄色谱峰也能获得准确的定性定量结果 宽质量范围的通用性检测能力能够分析更多的化合物 功能强大的软件能够处理复杂的数据，并得到有统计学意义的结果3图1. 安捷伦6540精确质量Q-TOF系统对于1pg利血平样品具有出色的灵敏度，质量准确度，同位素 保真度和分辨率。这个分析结果显示了对如此低浓度样品的全扫描质谱模式分析的优异性能。超高解 析度(UHD) Q-TOF技术在所有分析性能方面都获得了最佳结果安捷伦6200系列飞行时间液质联用仪采用了很多6500系列Q-TOF液质联用系统的创新技术。目前的飞行时间质谱还不包括最新的超高解析度技术（离子束压缩，增强型镜像技术和快速双极检测器），但是在将来的飞行时间质谱系统中将引入这些先进技术。 很容易地进行这些样品的快速分析(图1和2)。以化合物为中心的数据过滤可以提高采集后数据分析的效率。 Counts vs. Mass-to-Charge (m/z)x104012Counts vs. Acquisition Time (min)0.00.511.5?(S/N) = 319 RMS012609.280347(M+H)+610.283168611.287790 612.292649607608609610611612613614615616x103? 33,000Ratio m/z Diff Theor. Expt. Theor. Expt. (ppm) 100.00 100.00 609.2807 609.2803 -0.51 37.24 36.36 610.2839 610.2832 -1.25 8.59 8.39 611.2867 611.2878 1.77 1.48 1.45 612.2894 612.2926 5.29 快速确认完整蛋白质结构确定糖基形式和鉴别修饰类型， 如氧化和去酰胺。利用消化及高效液相色谱-芯片/质谱分析可以对蛋白质进行更全面的表征 准确的蛋白质鉴定准确的全扫描和二级质谱数据降低了蛋白质数据库检索结果的假阳性 未知物分析检测痕量水平的污染物并鉴定它们的结构。这对食品安全和水质检测特别重要。 筛查出色的全扫描和二级质谱图质量精度使得采用确定的二级质谱数据同时进行几百个组分的可靠筛查成为 可能。 准确的肽定量分析精确质量二级质谱图的快速采集能够得到iTRAQ报告离子的准确定量 结果。优异的分辨率能将报告离子信号与基质背景分开，可以得到比轨道阱质谱 (Orbitrap) 更好的定量结果高分辨率和高质量精度确保更可靠的化合物表征安捷伦超高解析度Q-TOF技术以其高 分辨率和优异的、稳定的质量精度， 提供最高品质的数据结果（图3和 图4给出了样品数据结果）。常规 250 ppb的质量精度使您能快速将结 果范围缩小到几种化合物，并且精确 二级质谱信息能够实现精确的结构匹 配并增加了结果的可信度。4图2. 安捷伦超高解析度Q-TOF技术将宽动态范围，高灵敏度和高分辨率完美组合，能够检测并准确测定单独质谱分析中与母体药物共流出的痕量代谢物的质量数。 图中是一个全扫描质谱图，采集时间是330 ms, 样品是戊脉安的S9肝微粒体孵育物。戊脉安M+H+的峰强度为2.68x106，而质谱图中一个小峰的强度只有25， 说明检测的动态范围超过105。安捷伦的分子式生成（MFG）软件计算出戊脉安的正确结果，质量精确度误差为0.25 ppm，匹配分值很高。通过图谱放大，您可以 看到微量的代谢物。几乎被埋在基线里的峰是戊脉安二羟基代谢物组分。选择m/z 487.2运行分子式生成（MFG）计算，得到戊脉安二羟基代谢物的分子式，质量 误差为1.03 ppm。很明显地，存在A+2同位素峰，虽然响应值只有25但通过分子式生成（MFG）仍然得到了分子式。本举例清楚地显示了安捷伦Q-TOF用于痕 量组分检测及鉴定的强大性能5图3. 精确质量二级质谱数据明显地降低了获得假阳性结果的机率。注意安捷伦6538精确质量 Q-TOF液质联用系统得到的肽二级质谱图具有很高的质量准确度 ( 2 ppm)。样品是裂殖酵母蛋白酶解物的体积排阻色谱的组分之一图4. 在安捷伦1290 Infinity液相色谱/6540 Q-TOF液质联用上，只需要1.5 分钟，即可得到序列覆盖率为98.8%的结果，组分峰宽（半峰宽）只有0.3 -0.8秒。 为了与快速液相色谱匹配，安捷伦6540 Q-TOF的采集参数为:高分辨率模式，10谱图/秒，扫描范围m/z 300-3000，分辨率35000，质量精确度1ppmALIMDLEGLTGQIVKIL 1.5 ppmb2 +1.3 ppmy2 +0.3 ppmb3 +1.6 ppm y7 +1.1 ppmb7 +0.5 ppmM+2H2+ +1.0 ppmy9 1.6 ppmy10 1.9 ppmy12 0.9 ppmb5 +1.2 ppmy6 +0.7 ppmY13+2 +1.5 ppm仅用1.5 min就能达到98.8%的氨基酸序列覆盖率价态+5 CCTESLVNRRPCFSALTPDETYVPKAFDEKx10202468719.3394 719.5393719.1400719.7381 719.9376718.9391720.1389? (m/z) 719719.2719.4719.6719.87206540 Q-TOF-1.01 ppm error安捷伦先进的软件工具能够对最复杂 的TOF 和Q-TOF液质数据进行自动 的定性定量分析 分子特征提取（MFE）算法可以自动提取包括最低浓度化合物在内的所有组分并将所有谱图和色谱信息进行归纳，因此大大加快了数据处理速度（图5） 分子式生成(MFG)利用各种信息进行未知物的高可信度鉴定，它可以将最有可能的分子式按匹配分值进行列表 其它的分析工具包括精确质量数/保留时间（AMRT）数据库检索、MS/MS谱库检索，以及解卷积或离子价态确定安捷伦的其他针对应用专门设计的软件提高了从原始数据到分析结果的处理速度 MassHunter Mass Profiler软件用于样品组之间的差异分析，MassHunter Mass Profiler Professional用于复杂样品集之间的复杂差异分析和谱型分析 MassHunter代谢物鉴定软件用于药物代谢物鉴定 MassHunter个人数据库包括23000个内源性代谢物、脂类和相关化合物；1600种农药；以及6700种法医/毒物学化合物的数据 Spectrum Mill软件用于蛋白质数据库检索和快速结果浏览功能强大的软件充分发挥了超高解析度Q-TOF数据的优势。Q-TOF和TOF仪器会产生大量的原始数据。本文中，超高解析度的结果指的是从复杂样品上得到的含十亿数据点的原始数据中获得的关于样品组成的明确答案化合物特征列表。6图5. MassHunter软件的分子特征提取（MFE）和分子式生成功能可以通过自动定位样品组分峰并提取质谱和色谱信息，然后再用这些信 息得到相应组分的分子式，因此大大加快了数据处理速度更高的离子化效率和离子传输效率带来更高的灵敏度 产生并进入到质量分析器的离子数量取决于离子源(A)*。离子源还是导致化学背景的溶剂液滴和流动相附加离子的最主要来源。所以，离子源对灵敏度有很大的影响。安捷伦的几项创新专利将离子化效率最大化，包括直角喷雾，加热雾化气和能同时进行电喷雾和大气压化学电离的组合源。最近的创新是安捷伦喷射流热梯度离子聚焦进样口和液相色谱-芯片/质谱，它大大提高了离子化效率，从而获得了更高的灵敏度。超高解析度Q-TOF技术的基础安捷伦40年来的技术创新包括很多先进质谱技术的基础理论和研发。这些先进技术造就了很多的专利，并被用于安捷伦的Q-TOF系统中（表1）。安捷伦6500系列精确质量Q-TOF液质联用系统将液质联用的性能提升到一个全新的水平超高解析度Q-TOF性能能够解决最困难和最复杂的分析问题。7表1. 超高解析度Q-TOF所拥有的专利技术*括号中的大写字符对应第九页图6中相应标注超高解析度（UHD）性能的不同方面Q-TOF性能创新专利飞克（fg）级灵敏度安捷伦喷射流热梯度离子聚焦技术6高离子化效率的喷雾器，产生更高灵敏度3动态离子光学透镜提高了离子传输效率1安捷伦离子束压缩技术15个数量级的谱图内动态范围 以及高分辨力信号处理硬件和软件，带双