葡聚糖的基体辅助激光解吸_电离飞行时间质谱测定
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葡聚糖的基体辅助激光解吸Π电离飞行时间质谱测定邓慧敏3 查庆民 赵善楷(中山大学测试中心,广州510275)
摘 要 采用自行设计合成的新基体α2腈基阿魏酸(α2cyano2ferulicacid,简称CFA)并应用激光飞行时间质谱仪的离子偏转功能,对葡聚糖的分子量进行了测定研究。结果表明:与测定糖类物质的常用基体2,
52二羟基苯甲酸(DHB)相比,CFA测定葡聚糖,具有更佳的解吸电离效果,样品易出峰、重现性好、信噪比高;使用仪器的离子偏转器,阻止葡聚糖样品中聚合度较小的离子进入检测器,能显著提高仪器对聚合度较大离子的检测能力,得到质荷比(mΠz)更高的质谱峰。
关键词 葡聚糖,基体辅助激光解吸Π电离飞行时间质谱,α2腈基阿魏酸,离子偏转
2000212220收稿;2001204226接受本文系广东省自然科学基金资助项目(No.990209)
1 引 言基体辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI2TOF2MS)法用于糖类物质的分子量测定和结构分析,
具有质量范围大、灵敏度高、速度快、尤其是能对不经衍生化的寡糖和聚糖直接进行测定等优越性〔1〕。糖类物质在组成、结构、序列、以及连接方式上存在多样性,因此,选择适合于不同类型碳水化合物测定的基体以提高测试效率,一直是MALDI2TOF2MS测定糖类研究的重要内容。MALDI2TOF2MS法用于聚合分散度较大的样品如聚糖物质的分子量分析时,难以得到准确的测定结果,一个有效的解决办法是将聚合物分级〔2〕;此外,使用离子偏转器,减少检测器因被先行到达的较小离子饱和所造成的、对较大离子检
测能力下降的影响,亦可得到更准确的测定结果。
2 实验部分2.1 仪器及参数REFLEXⅢ型基体辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(德国Bruker公司),氮激光器,波长337nm,采用延时采集、线性正离子检测,加速电压25kV。2.2 样品和基体及配制葡聚糖由本校化学化工学院提供,α2腈基阿魏酸(C
11H9NO4,结构经NMR、MS、IR
鉴定证实)由本课
题组制备〔3〕,2,52二羟基苯甲酸为东京化成工业株式会社产品。葡聚糖用二次水配成1.0×10-5molΠL
溶液,CFA和DHB均用二次水配成饱和溶液。2.3 进样操作取样品和基体各1
μ
L,混合均匀后,滴于样品台上,24℃室温下晾干,置于仪器离子源进行测定。
3 结果与讨论3.1 葡聚糖的质谱图图1是以α2腈基阿魏酸作基体测得的葡聚糖MALDI2TOF2MS谱图。其中(1)是没有使用离子偏转器、(2)、(3)、(4)、(5)是使用离子偏转器并将偏转值分别设定在2000、3000、4000、5000时测得的质谱图。由图可知,Β测定的葡聚糖样品由分子量从几百至8000以上、具有各种不同聚合度的分子所组成。Χ葡聚糖MALDI2TOF2MS谱图的特征是:呈现一组规则的质谱峰,每相邻两峰之间质荷比(mΠz)相差162Da(一个葡萄糖残基的质量)。∆随着离子偏转器的使用以及偏转值的增加,测得的葡聚糖平均分子量显著增大,偏转值每增加1000,测得的mΠz值也随之增大约1000。使用离子偏转器之前,测得的葡聚
第29卷2001年11月 分析化学(FENXIHUAXUE) 研究报告ChineseJournalofAnalyticalChemistry 第11期1251～1253糖质谱峰mΠz最大值是3000以上;使用了离子偏转器并将偏转值设定为5000之后,测得的葡聚糖质谱峰mΠz最大值提高到8000以上(见图2);两种情况下测得的最大mΠz差值达5000Da以上。ΕmΠz越大的质谱峰,峰强度越低,分辨率越差,这除了与仪器本身对较大离子的检测能力相对较弱之外,较小离子抑制较大离子解吸电离、削弱检测器对较大离子的检测能力也是一个很大的影响因素。采用仪器离子偏转器对以DHB作基体的葡聚糖样品进行测定时,也有除去较小离子、减少检测器饱和的作用,但效果不如使用CFA好,测得的葡聚糖质谱峰mΠz值难以达到8000,质谱峰的分辨率也较差。
图1 葡聚糖的MALDI质谱图 Fig.1 Matrix2assistedlaserdesorptionΠionization(MALDI
)
massspectrumofdextran
(1)未采用离子偏转器(withoutusingiondeflector);偏转值
(deflectionvalue):(2)2000;(3)3000;(4)4000;(5)5000。
图2 图1(5)的放大图 Fig.2 ThemagnifiedFig.1(5
)
3.2 α2腈基阿魏酸基体的作用α2腈基阿魏酸是我们自行设计制备的一个新基
体,能有效地应用于多肽、蛋白质和DNA样品的MALDI2TOF2MS测定〔3,4〕。本文的研究结果表明:用此新基体对葡聚糖进行MALDI2TOF2MS测定,不仅同样有效,而且效果比测定糖类物质的常用基体2,52二羟基苯甲酸更好。用CFA作基体制备的葡聚糖被测样不仅易出峰,而且信噪比高,重复性好,出峰持续时间长。相比之下,DHB作基体制备的葡聚糖被测样则要花较长的时间寻找理想的出峰点,并且出峰持续时间较短。这说明CFA对葡聚糖有更好的分散作用和解吸电离效果,与葡聚糖混合能得到更均匀的混合结晶体。图3、图4分别是用CFA和DHB与葡聚糖混合而制备得到的被测样结晶电镜图,图3中的晶体放大倍数为300,图4中的晶体放大倍数为100。由图可见,即使是在放大倍数大2倍的情况下,
CFA与葡聚糖的混合结晶看上去仍明显地比DHB与葡聚糖的混合结晶精细、密集,并且分布也均匀得多。3.3 离子偏转器的作用聚糖类物质由聚合度不同的分子所组成,分子量具有一定的分散度。因此,在MALDI2TOF2MS测定中,较小分子能对较大分子的解吸电离产生抑制作用〔2〕,这是造成高分子聚糖测定远比蛋白质困难的重
要原因之一(杂质对MALDI2TOF2MS测定糖类物质的影响也比对蛋白质大〔1〕)。除此之外,我们的研究
还表明,大量较小离子因飞行速度快而先行达到检测器并使其饱和,从而削弱检测器对较大离子的检测能力,也会明显地影响测定结果的准确性。图1(2)、(3)、(4)、(5)的测定结果显示:随着离子偏转设定值的增加,被偏转掉的离子数量和质量增大,测得的葡聚糖质谱峰mΠz值增大,这说明葡聚糖样品中,
有相当一部分聚合度较大的分子是与聚合度较小的分子同时解吸电离的,但如果不使用离子偏转器阻止较小离子进入检测器,较大离子就难以检测得到。因此,利用离子偏转器功能,可以帮助我们在测定聚糖类物质或高聚物、尤其是那些难以分级或经过初步分级的天然聚糖或合成高聚物时,获得更全面、准确的分子量信息。
2521 分析化学第29卷 图3 CFA与葡聚糖的混合结晶电镜图 Fig.3 Electronicmirrorfigureofα2cyano2ferulicacid(CFA)withdextranmixturecrystal 图4 DHB与葡聚糖的混合结晶电镜图 Fig.4 Electronicmirrorfigureof2,52dihydroxy2benzoicacid
(DHB)withdextranmixturecrystal
References1 HarveyDJ,KusterB,NavenTJ.P.GlycoconjugateJournal,1998,15:333～3382 GarrozzoD,ImpallomeniG,SpinaE,SturialeL,ZanettiF.RapidCommun.MassSpectrom.,1995,9:937～9413 DengHuimin(邓慧敏),LaiZhihui(赖志辉),LiJun(黎 军),ZhaoShankai(赵善楷).JournalofChineseMassSpectrometry
Society(质谱学报),1999,1:27～31
4 DengHuimin(邓慧敏),ZhaQingmin(查庆民),LiJun(黎 军),ShaoWeiyan(邵伟艳),LaiZhihui(赖志辉),ZhaoShankai(赵善楷).Chem.J.ChineseUniversities(高等学校化学学报),2001,22(7):1102～1104
DeterminationofMolecularWeightofDextranbyMatrix2assistedLaserDesorptionΠIonizationTime2of2flightMassSpectrometry
DengHuimin3,ZhaQingmin,ZhaoShankai(InstrumentalAnalysis&ResearchCenter,ZhongshanUniversity,Guangzhou510275)
Abstract Themolecularweightofadextransamplewasdeterminedbyusinganewmatrix,α2cyano2ferulicaciddesignedandsynthesizedinourlaboratoryandthefunctionofiondeflectionoflasertime2of2flightmassspectrometer.Theresultsshowedthatcomparingwith2,52dihydroxy2benzoicacidwhichwascommonlyusedforcarbohydratesdetermination,α2cyano2ferulicacidcoulddesorbeandionizedextranmoreeffectively.Aniondeflectorofinstrumentwasemployedtopreventtheionswithsmallerpolymerizationdegreetoenterthedetector,thedetectioncapacityoftheinstrumentforlargerionscouldbeimprovedobviously,andmassspectrometricpeakswithhighermΠzcouldbeobtained.Themethodhasgoodreproducibilityandhighersignal2to2noiseratio.Keywords Dextran,matrix2assistedlaserdesorptionΠionizationtime2of2flightmassspectrometry,α2cyano2ferulicacid,iondeflection(Received20December2000;accepted26April2001)
