一种测定电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子内能差异的方法技术

本发明专利技术提供了一种测定电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子内能差异的方法：使用串联质谱，分别通过电喷雾电离和电喷雾萃取电离两种离子源使样品溶液中的目标分子离子化形成一价正离子母离子，在毛细管传输作用下进入离子阱，经碰撞诱导解离技术得到碎片离子；上述过程中保持离子化条件与传输条件一致，改变碰撞能量使母离子碰撞诱导解离，当两种方式所得同种碎片离子的强度相等时，碰撞诱导解离过程中的能量差异即为所获一价正离子的内能差异。本发明专利技术采用碰撞诱导解离技术，可以对母离子进行选择、活化、碰撞等，有效避免了其它离子干扰；计算方法原理简单、操作简便；采用本方法计算内能差异为11.5±0.2eV，结果准确，稳定性高，可靠性强。

A method for determining the internal energy difference of monovalent cation obtained by electrospray ionization and electrospray ionization

【技术实现步骤摘要】
一种测定电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子内能差异的方法
本专利技术属于分析化学领域，涉及质谱分析
，尤其涉及一种测定电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子内能差异的方法。
技术介绍
电喷雾电离质谱(ESI-MS)技术与电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)技术都可用于小分子、多肽、蛋白质、核酸等大分子的检测，在化学、生物、药学、医学、环境等领域有重要用途。ESI与EESI均属于软电离技术，但二者的工作原理与分析性能既有区别也有联系。在ESI中，高压电场直接施加在流过窄小毛细管(内径100μm)的分析样品溶液中，待测物直接暴露在高强电场(e.g.,+3kV/m)中，经过较长时间(e.g.,10s，以流速5μL/min，毛细管长度10cm为例计算结果)作用后流出毛细管，并在电场及辅助气作用下发生电离和雾化作用，生产的带电液滴经过去溶等过程形成离子供后续质谱检测。EESI与ESI显著不同，样品(一般都含有复杂基体)在电中性的条件(即无电场作用)下被气动雾化，形成微小液滴后，再与由ESI产生的试剂液滴(甲醇/水)在敞开的大体积(约200cm3)空间中交叉、碰撞、融合，伴随着发生在敞开环境中的液-液微萃取过程(约50ms)在三维空间内完成能荷传递作用，形成目标分子离子。值得注意的是，EESI过程中，待测物分子或离子始终没有与强电场直接接触，而是通过沐浴在由ESI产生的带电液滴组成的“电荷雨”中而获得电荷，继而经过去溶等过程形成离子供后续质谱检测。显然，在相同的实验条件下，EESI过程传递给目标离子的能量要比ESI更低一些。研究证明，EESI能够保持蛋白质的构象和生物活性，而ESI条件下的蛋白经过电离的影响丧失了大部分生物活性。这表明EESI是一种比ESI更温和的软电离技术，也说明EESI与ESI在性能方面(提供给母离子的内能等)存在显著差异。但它们具体存在多大的内能差异尚不清楚。迄今为止，也未见采用质谱仪对这两种离子源所产生的离子的内能差异进行测定的方法报道。因此，建立ESI与EESI内能差异的测量方法很有必要。离子自生成后即处于激发态，含有一定的内能，而碎片离子形成与否及母离子不同的碎裂方式是由母离子的内能大小决定的。离子最初的内能是来自离子源。不同类型的离子源所赋予同一种离子的能量是不同的，导致所形成离子的内能也有差异。比如，电子轰击电离源具有的能量高达70eV，这些能量直接作用在样品分子上产生具有高内能的自由基阳离子，剩余的能量进一步使其裂解产生碎片离子。如果采用温和的软电离源，则很少产生碎片离子，但可通过改变离子源的参数来诱导产生碎片离子。近年来，关于离子源中离子内能的测定方法已有不少文献报道，比如温度计离子法(Int.J.MassSpectrom.IonProcesses,1987,75(2):181-208)、去卷积法(J.Phys.Chem.,1986,90(16):3569-3577)、离子生存率法等(RapidCommun.MassSpectrom.,1998,12(4):165-170，RapidCommun.MassSpectrom.,1998,12(22):1673-1678)。温度计离子法是用来估算储存在母离子中的内能分布，主要用于在热力学上表征离子的连续碎裂过程。去卷积法是一种确定离子内部能量的方法。离子生存率方法是将分子的碎裂程度与内能相关联，主要应用在软电离中。该方法基于两个假设，即具有相同的自由度的离子其内能分布相似，离子的内能在高于离子本身的解离阈值之前是不会发生碎裂的。然而，这些方法大多都是采用源内碰撞诱导解离(源内CID)技术，通过调节离子传输过程中加速电压(锥孔电压)来计算离子内能的分布。采用源内CID技术的不足之处在于缺少母离子的选择、富集过程，在电离过程中产生的所有离子都会被碰撞活化，而且由于源内CID的能量比CID的能量要低些，导致碎裂的时间尺度延长，直接碎裂解离速率更小，因此易发生重排反应，最终使测定的平均内能值往往比高能量CID技术测定的平均内能值更低。同时，离子生存率方法没有考虑动力学位移，通常需要获得比临界能更高的内能时才能得到碎片离子，采用该方法测定的平均内能分布值往往比实际偏小。而CID技术可以对母离子进行选择、活化等，避免了其它离子的干扰。因此，该技术适合用来分析不同离子源的内能差异。目前，并没有利用CID技术来计算不同离子源的内能差异的方法。
技术实现思路
本专利技术通过碰撞诱导解离技术研究，考察不同碰撞能量对分子裂解行为的影响，建立了EESI和ESI两种离子源一价正离子内能差异的测定方法，对EESI和ESI的内能差异进行定量测定。该方法具有快速、简便、易操作等特点，可为理解不同离子源产生离子的质谱行为提供参考依据。本专利技术提供了一种测定电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子内能差异的方法，方法如下：使用串联质谱，分别通过电喷雾电离和电喷雾萃取电离两种离子源使样品溶液中的目标分子离子化形成一价正离子母离子，在毛细管传输作用下进入离子阱，经碰撞诱导解离技术得到丰富的碎片离子；上述过程中保持电喷雾电离和电喷雾萃取电离的传输条件与碰撞条件一致，改变离子阱中的碰撞能量，使母离子碰撞诱导解离，在电喷雾电离串联质谱和电喷雾萃取电离串联质谱两种模式下，分别调控碰撞诱导解离能量使所得到同种碎片离子的强度相等时，所述碰撞诱导解离过程中的能量差异即为一价正离子所获得的内能差异。串联质谱中，影响离子的总内能变化主要包括三部分，即离子化过程的能量，离子传输过程的能量和离子阱中的碰撞能量。要形成相同强度的同种碎片离子，母离子获得的总内能是一定的。那么保持离子化条件和离子传输条件一致，仅改变离子阱中的碰撞能量，碎片离子峰强度会有明显差异，即得到的碎片离子丰度差异非常明显，而导致产生碎片离子丰度差异的原因在于离子化过程的能量差异，即是由于EESI与ESI传递给目标分子之间的内能差异，因此可以通过测定一价正离子碰撞诱导解离过程中的能量差异，来计算电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子的内能差异。进一步地，从零开始增加碰撞能量，当所述电喷雾萃取电离所获母离子碰撞诱导解离后得到的碎片离子的强度等于电喷雾电离所获母离子碰撞诱导解离后开始得到的碎片离子的强度时，两者碰撞诱导解离过程中碰撞能量的差值即为所述两种离子源提供给母离子的内能差异。进一步地，所述碰撞能量取值为0％～100％。进一步地，所述内能差异的计算方法如下：定义Eion为母离子获得的总内能，Esou为离子源给母离子提供的内能，Etran为样品电离后母离子在离子传输过程中获得的内能，Ecol为母离子在CID过程中获得的能量，可得到公式(1)。Eion＝Esou+Etran+Ecol(1)如果碰撞能量以及传输过程的条件均保持一致，改变不同的电离源，那么母离子在不同离子源中获得的总内能会不同，它们之间的内能差异即为两个离子源给母离子提供内能的差异，如公式(2)。定义为电喷雾电离(ESI)源给母离子提供的内能，为电喷雾萃取电离(EESI)源给母离子提供的内能。保持离子化条件以及传输条件一致，从零开始缓慢增加电喷雾电离串联质谱中的碰撞能量，设碰撞能量为时，电喷雾电离串联质谱离子化过程中母离子开始形成碎片离子，此时碎片离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子内能差异的方法，其特征在于，使用串联质谱，分别通过电喷雾电离和电喷雾萃取电离两种离子源使样品溶液中的目标分子离子化形成一价正离子母离子，在毛细管传输作用下进入离子阱，经碰撞诱导解离技术得到碎片离子；上述过程中保持离子化条件与传输条件一致，改变碰撞能量使母离子碰撞诱导解离，在电喷雾电离串联质谱和电喷雾萃取电离串联质谱两种模式下，分别调控碰撞诱导解离能量使所得到同种碎片离子的强度相等时，所述碰撞诱导解离过程中的能量差异即为所获一价正离子的内能差异。

【技术特征摘要】
1.一种测定电喷雾电离和电喷雾萃取电离所获一价正离子内能差异的方法，其特征在于，使用串联质谱，分别通过电喷雾电离和电喷雾萃取电离两种离子源使样品溶液中的目标分子离子化形成一价正离子母离子，在毛细管传输作用下进入离子阱，经碰撞诱导解离技术得到碎片离子；上述过程中保持离子化条件与传输条件一致，改变碰撞能量使母离子碰撞诱导解离，在电喷雾电离串联质谱和电喷雾萃取电离串联质谱两种模式下，分别调控碰撞诱导解离能量使所得到同种碎片离子的强度相等时，所述碰撞诱导解离过程中的能量差异即为所获一价正离子的内能差异。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从零开始增加碰撞能量，当所述电喷雾萃取电离所获母离子碰撞诱导解离后得到碎片离子的强度等于电喷雾电离所获母离子碰撞诱导解离开始得到对应碎片离子的强度时，两者碰撞诱导解离过程中碰撞能量的差值即为所述两种离子源提供给母离子的内能差异。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碰撞能量取值为0％～100％。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内能差异的计算方法如下：定义Eion为母离子获得的总内能，Esou为离子源给母离子提供的内能，Etran为样品电离后母离子在离子传输过程中获得的内能，Ecol为母离子在碰撞诱导解离过程中获得的能量，可得到公式(1)：Eion＝Esou+Etran+Ecol(1)保持碰撞条件以及传输条件一致，改变不同的电离源，则母离子获得的总内能差异即为两个离子源给母离子提供内能的差异，如公式(2)：其中为电喷雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小平，钟达财，刘建川，陈焕文，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36