萃取电喷雾电离质谱检测技术研究

摘要

常压质谱技术是近十几年才发展起来的一种质谱分析技术，能够在大气压环境下对样品进行快速检测，无需样品预处理过程，为复杂样品的原位、在线分析提供了有效途径。萃取电喷雾电离质谱作为一种典型的常压质谱技术，适合于各种类型样品的快速检测分析，目前已经应用到生物医药、公共安全和食品安全等各个领域。本论文采用萃取电喷雾电离质谱对多种样品进行了在线检测分析。研究内容主要包括:
　　1.将商用电喷雾电离飞行时间质谱，改造为萃取电喷雾电离飞行时间质谱。对离子源的电喷雾电压、电喷雾液流量、抽气进样流量、反吹气流量以及质谱的离子传输电压进行了优化。对于气态样品，采用直接进样和稀释进样两种方式进行检测;对于固态样品，使用激光消融汽化进样方式，该方法尤其适合于含水生物样品的检测。对测得样品的成分，总结出一套定性的基本方法:首先确定离子所带电荷数，并根据高分辨质谱测得的离子准确质荷比和同位素丰度，确定离子的分子式，然后通过在线数据库进行检索，得到该分子式对应的可能化合物，最后利用四级杆飞行时间质谱进行碰撞诱导离解分析，并结合数据库中碎片谱和已有文献报道，给出化合物的初步定性结果。
　　2.利用萃取电喷雾电离四级杆飞行时间质谱技术，开展了对人体呼气和一次性注射器挥发性残留物两种气态样品的在线检测分析研究。
　　在呼气质谱中，共检测到22种成分，其中4种在呼气中首次被检测到。通过对比鼻呼气和口呼气的质谱，发现11种含氮化合物在两种呼吸方式下强度差异显著。进一步对漱口后呼气和喝水后呼气进行了检测分析，结果显示这些含氮化合物来源于口腔和咽喉，其中7种为内源性的代谢物。这些含氮化合物对呼气中来自肺部的代谢物丙酮有显著的离子抑制作用。该研究表明，在肺部呼气研究中，呼气检测前需要洗漱口腔和咽喉，从而排除口腔和咽喉中化合物的影响。
　　对不同品牌和不同体积的一次性注射器中的挥发性残留物进行了在线检测，并对检测到的10种强度较高的离子进行了定性分析，主要成分包括二丁基甲酰胺、苯并噻唑、4-甲基-4-乙烯基-1，4-丁内酯、二乙基脲、4-乙烯-1-环己烯、乙苯、环己酮、吗啉、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺。实验结果显示不同品牌注射器的特征质谱中苯并噻唑、4-乙烯-1-环己烯、吗啉等物质的含量具有较大的差别，注射器的体积越大，其中苯并噻唑、环己酮、吗啉、二甲基甲酰胺四种挥发性残留物的含量越高。我们还对注射器中残留环己酮进行了半定量分析，并得到环己酮的检出限为0.13μg·L-1。
　　3.采用激光消融电喷雾电离飞行时间质谱技术，开展了对不同肉类、动物组织和离体癌组织样品的在线检测分析研究。
　　利用激光消融电喷雾电离飞行时间质谱，对猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉和鸭肉五种肉类样品进行了在线检测，通过统计分析建立了肉类鉴别模型，获得了每一种肉类的特征离子，并且对五种肉类的鉴别准确率均达到100％。该研究为肉类食品的快速鉴别提供了一种新的技术手段。
　　此外，还利用激光消融电喷雾电离飞行时间质谱对猪的肝脏和肾脏组织进行了初步检测研究，结果表明，该方法对同类型组织的检测具有较好的可重复性，对不同类型的组织样品能够进行有效区分，而且对不同组织区域进行识别的响应时间小于6s。
　　对人体肝癌和肾癌的离体组织样本进行了检测分析，结果显示，癌组织与正常组织中的脂质成分具有显著差异，借助质谱特征能够对癌变组织进行快速的鉴别和区分。该研究表明，激光消融电喷雾电离质谱技术原理上有望应用于术中癌组织在线检测以及肿瘤切除边界的确定。

目录

声明

摘要

1．1 前言

1．2 电喷雾离子源技术

1．2．1 电喷雾离子源原理

1．2．2 电喷雾离子源优缺点分析

1．3 电喷雾电离常压质谱技术

1．3．1 萃取电喷雾电离质谱

1．3．2 激光消融电喷雾电离质谱

1．3．3 其他相关技术

1．4 本章小结

参考文献

第2章 萃取电喷雾电离质谱技术

2．1 萃取电喷雾离子源改造

2．2 仪器参数设置与优化

2．2．1 离子源参数优化

2．2．2质谱仪工作参数优化

2．3 样品进样方式

2．3．1 气体样品进样

2．3．2 固体样品激光消融进样

2．4 质谱数据的采集和处理

2．5 化合物定性方法

2．6 本章小结

参考文献

第3章 萃取电喷雾电离质谱检测实验研究

3．1 人体呼气在线分析

3．1．1 呼气分析研究意义与背景

3．1．2 常用呼气检测技术

3．1．3 萃取电喷雾电离质谱呼气研究进展

3．1．4 呼气在线分析

3．1．5 呼气中部分含氮化合物来源分析

3．2 一次性注射器残留物在线分析

3．2．1 一次性注射器残留物危害及常见检测方法

3．2．2 三种品牌一次性注射器残留物检测鉴别

3．2．3 环己酮半定量分析

3．3 本章小结

参考文献

第4章 激光消融电喷雾电离质谱检测实验研究

4．1 肉类在线分析

4．1．1 肉类快速检测的意义与背景

4．1．2 五种肉类的在线检测

4．1．3 基于PCA与PLSDA的统计分析

4．2 动物组织在线分析

4．3 癌组织在线分析

4．3．1 癌组织快速鉴别和术中切除范围界定的质谱应用前景

4．3．2 离体肝癌组织和肾癌组织在线检测

4．4 本章小结

参考文献

第5章 总结与展望

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果