AB SCIEX高分辨质谱仪在代谢组学中的应 分辨质谱仪在代谢组学中的应用 质谱仪在代谢组学中的应用
张克荣 资深技术专家
主要内容
? 代谢组学研究对高分辨质谱仪的性能要求 ? TripleTOF高分辨质谱仪在代谢组学研究中的应用
– 非靶向代谢组学 – 靶向代谢组学 – 脂质组学
? 问题与讨论
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主要内容
? 代谢组学研究对高分辨质谱仪的性能要求 ? TripleTOF高分辨质谱仪在代谢组学研究中的应用
– 非靶向代谢组学 – 靶向代谢组学 – 脂质组学
? 问题与讨论
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AB SCIEX公司拥有30 30年 SCIEX 30年液质联用技术创新历史 世界上唯一一家持续专注于液质联用研发和服务的全球品牌 全球超过520名应用和售后支持人员，只为液质联用 发明和注册超过1000项质谱专利 质谱专利 超过14,000套高端质谱 高端质谱，覆盖全球各大主要实验室
代谢组学研究面临的分析技术挑战
技术挑战
?样品成分复杂 ?大量低丰度含量化合物 ?样品成分含量由高到低 跨度大 ?对样品成分定性分析 ?要求分析方法的重现性 ?… …
仪器性能
高扫描速度 高灵敏度 宽定性和定量 动态范围 高分辨率 高质量准确度和重现性 良好耐用性和易用性
实验效果
“速度快” 速度快”保证最短时间 内收获最多有效信息 “看得见” 看得见”低含量化合物 “范围宽” 范围宽”覆盖由低到高 多浓度范围 “分得开” 分得开” 质量数相近化 合物 “测得准” 测得准” 目标化合物 “易上手” 易上手”便于维护
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常规的四极杆串联飞行时间质 常规的四极杆串联飞行时间质谱 的四极杆串联飞行时间质谱（Q-TOF）
? 特点：
– 具有一定的分辨率 – 具有一定的质量准确度
? 局限:
– 扫描速度慢， 扫描速度慢，同时获取MS一级谱图和 MS/MS二级谱图的能力差 – 灵敏度低 线性范围窄 – 扫描速度快时 扫描速度快时， 度快时，分辨率 分辨率、灵敏度降低 灵敏度降低 – 低质量端分辨率低 – 校正繁琐 校正繁琐， 繁琐，数据分析复杂
如何保证高分辨MS发现大量的的化合物？ 发现大量的的化合物？ 快速的扫描速度
0.12min 15points
MS-IDA-10MS/MS 虫草素 XIC图 m/z252.1091
扫描速度快的意义： 扫描速度快的意义：保证足够灵敏度和重现性
16000 cps
Loss
12000
12000 cps 10000
8000
6000 Intensity(cps) 4000
2000
0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
数据采集的要求
—我们希望获得怎样的数据？ 我们希望获得怎样的数据？
? MS-IDA-8MS/MS; ? MS-IDA-10MS/MS ? ……
AB SCIEX TripleTOF? 系统
1. 保证高分辨率、高灵敏度、获得最快的扫 描速度、三者合一； 2. 定量灵敏度和线性范围上的飞跃； 3. 数据采集的优势
MMDF和DBS 触发IDA采集MS/MS（保证
一针进样MS/MS采集的有效性）
CDS自动校正系统 (外标校正，操作简
单，软件自动控制)
AB SCIEX TripleTOF? 高分辨质谱系统 高分辨质谱系统
离子传输通路的创新设计
Q0 高压碰撞室 高频 Q1 离子压缩系统
Accelerator TOF? 分析
多通道TDC 检 测器
QJet? 离子导向 脉冲室 LINAC? 碰撞室
飞行加速电压
具有高分辨、 具有高分辨、高质量准确度的定性分 析 具有定量速度和三重四级杆仪器的定 量灵敏度
工业界领导地位的 TurboV? 离子源
11 ? 2011 AB SCIEX
两级镜面反射器
“速度快” 速度快”
“看得见” “分得开” “范围宽” “测的准” 的准”
Traditional QTOF Innovation on Triple TOF (Pusher plus Accelerator) >20 times
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? 2011 AB SCIEX
TOF 仪器的分辨率
TOF仪器的分辨率是
– 分析器真正的分辨能力 – 检测器对信号响应的能力
模拟检测系统对信号的响应速度很慢
– 导致在低质量端分辨率很低
模拟检测器通常用 4 GHz 模/数（A/D） 转换
– 在高质量端分辨率比较好 – 但是在低质量端，例如m/z 100，分辨率最大为 10,000
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? 2011 AB SCIEX
模拟信号检测器与时间模拟信号检测器与时间-数字检测器的比较
R~28,000
147.113
147.076
280 ps
147.0
147.1 147.2 m/z, Da
用1, 2 和 4 GHz， A/D 转换 速度的影响
– @ 4 GHz max. 4 数据点 > R ~ 10.000
超快速 40 GHz 时间-数字转换器 (TDC) ，25 ps per bin
– > 10 数据点，即使在很低的质量数 – 更高分辨率、更好的质量准确度和高 灵敏度 – 不论高质荷比还是低质荷比的质谱 峰，都能获得更多信息
? 2011 AB SCIEX
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检测器采集频率对质量准确度的影响 测器采集频率对质量准确度的影响
Step Size 25 ps Resolution m/z 28,861 132.0654 Accuracy (ppm) -0.91
25 ps step
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? 2011 AB SCIEX
100 ps step
Step ResoSize lution m/z 25 ps 28,861 132.0654 100 ps 26,201 132.0658
Accuracy (ppm) -0.91 2.12
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? 2011 AB SCIEX
250 ps step
Step Size 25 ps 100 ps 250 ps
Resolution m/z 28,861 132.0654 26,201 132.0658 16,381 132.0664
Accuracy (ppm) -0.91 2.12 6.66
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? 2011 AB SCIEX
“分得开” 质量数相近化合物
“范围宽”覆盖由低到高多浓度范围
新型的 40 GHz TDC 检测器
TripleTOFTM 系统直接的数字脉冲计数技术确 保在低质量端都能达到高分辨率、质量准确度 和灵敏度与 高动态范围
40 GHz 多通道 TDC 检测器
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? 2011 AB SCIEX
TripleTOF?LC/MS/MS 系统的特色
“速度、 速度、灵敏度与分辨率兼得” 灵敏度与分辨率兼得”
956.4416 400 Intensity 956.2748 956.1074 200 956.7758 956.9427 957.1093
R=43,750
R=29,950
R=34,600
R=36,500
1张谱图/ 秒
0 956.0 956.5 956.4419 400 Intensity 956.2745 956.7760 956.9427 957.1090 957.0 957.5
R=44,020
10张谱 图/秒
956.1076 200
0 956.0 956.5 956.4420 400 956.2751 956.1076 200 956.7755 956.9421 957.1085 957.0 957.5
R=44,000
Intensity
100张谱 图/秒
0 956.0 956.5 Mass/Charge, amu 957.0 957.5
左图：牛胰岛素带6电荷正离子一级质谱图，分别测定于1张谱图/秒（上）、10张谱图/秒（中）和 100张图谱/秒（下）。任何扫描速度下都能获得高分辨率。 右图：每秒100幅的利血平MS/MS谱图。即使在最低的质量端，即使在最高的速度下，仍能获得高分 辨率。
19 ? 2011 AB SCIEX
Calibrant Delivery System (CDS)
自动校正和调谐
? 全自动校正液传输系统
– 自动校正和调谐 – 易于使用 – DuoSpray? 离子源 – 第二个探针传输CDS溶液
? 软件选择校正液 ? 在样品批分析时，能实时进行外标校正
– 在很长的采集时间，外标校正，保持 ~2 ppm RMS 质 量准确度，实验中不再需要内标 – 使用极其方便
7
235.1805 315.1623 455.2904 531.156 609.2807
ppm
2 -3 0 -8 10 20 30 40 50
? 50小时、144次液质联用分析
Time (Hours)
? 质量准确度 RMS = 1.37