一种通用的气相色谱-质谱全组分定量分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于气相色谱-质谱的化合物全组分定量分析方法，首先采用气相色谱-质谱全扫描方法获得待分析样品的数据信息，采用质谱自动去卷积和峰识别系统对所获得的全扫描数据信息进行质谱去卷积和峰识别。根据峰识别结果，从原始数据文件中提取质谱信息，计算化合物离子的特征值，筛选化合物特征离子，最终利用特征离子建立选择性离子扫描定量分析方法。本发明专利技术的核心在于通过化合物离子的特征值对化合物特征离子进行筛选。本方法可给出多个特征离子及其特征性评价指标-特征值。给出的多个特征离子可以分别作为定量离子和定量候选离子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分析化学和代谢组学领域，是一种基于气相色谱-质谱对复杂混合体系中所有被识别化合物进行定量分析的方法。
技术介绍
气相色谱-质谱联用(GC-MS)将色谱的 分离能力与质谱的定性功能结合起来，可实现对复杂混合物的定性和定量分析。在用色谱质谱定量分析复杂混合物时，常常需要确定特征离子。GC-MS全扫描模式下的化合物特征离子，是指某个目标化合物的质谱碎片离子，该离子只存在于该化合物，而不存在于与其共流出的(即色谱保留时间上有重叠的)其它化合物。如果某个化合物不存在共流出化合物，则可认为该化合物的每一个碎片离子都是特征离子。如果化合物存在多个共流出化合物(色谱峰重叠严重)或者存在共流出的结构异构体，则该化合物可能不存在特征离子。特征离子对基于GC-MS的化合物定性定量有很大的作用。在化合物定性方面，人们可以将与特征离子保留时间完全相同的碎片离子从重叠的色谱峰中剥离出来，进行质谱谱图库的检索，从而实现化合物定性。在化合物定量分析方面，特征离子可以作为全扫描模式下的定量离子。特征离子是共流出化合物中某个化合物所特有，因此使用特征离子定量积分，可避免重叠峰对定量的干扰。特征离子还可以在选择离子扫描(SIM)模式下作为定量数据采集离子。由于采用选择离子检测模式获得的数据比全扫描模式有更高的灵敏度，因此特征离子作为SIM离子的作用更加受到关注。近年来，在代谢组学和中药指纹图谱等的研究中，系统全面分析样品组成的化学指纹方法得到了快速的发展和广泛的应用。这些方法通常要对所有被分析的化合物(全组分)进行定性和定量分析。而特征离子的选择对基于GC-MS的全组分化学成分分析十分重要。GC-MS分析中化合物电离最通用的模式为电子轰击电离(EI)模式。在这种模式下，每个化合物得到的碎片离子数有几十个，甚至几百个，用手动的方式查找化学指纹中重叠峰的特征离子几乎不可能。商品化软件LECO ChromaTOF色谱质谱工作站给出了其分析数据中重叠峰的特征离子。但该软件并未对其特征性进行描述。实际情况下部分共流出峰是不存在特征离子的，但该软件却会给所有被识别峰一个特征离子。另外，通常情况下该软件不能用来分析其它工作站产生的GC-MS原始数据。本专利技术为通用性方法，适用于不同GC-MS仪器采集的数据。通过计算色谱流出化合物离子碎片的特征值，比较共流出离子的特征性，筛选出化合物的特征离子。同时本方法也给出被筛选出特征离子的特征值，用于评价该离子的特征性。这些特征离子被最终用于以GC-MS为基础的全组分分析的定量离子选定，或是用于基于GC-MS选择离子检测的“全组分分析”方法的建立
技术实现思路
本专利技术的目的在于建立一种基于气相色谱-质谱的全组分定量分析方法。该方法的核心技术为化合物特征定量离子的选取。相对于目前的商品化软件LECO ChromaTOF,该方法具有通用性强(凡是能转换成CDF格式的GC-MS原始数据都能使用该方法)，特征离子特征性明确(以特征值衡量)，能同时给出几个特征离子及其特征值等特点。本专利技术采用的技术方案如下一种基于气相色谱-质谱的全组分定量分析方法，采用GC-MS全扫描方式采集全扫描原始数据，利用AMDIS软件对分析样本进行峰识别，然后对所提取的色谱峰进行分组和特征离子选定，最后使用特征离子建立GC-MS选择离子扫描全组分分析方法。具体步骤如下，DGC-MS化学指纹数据的获取针对进行全组分分析样品(本专利实施例中为人 血清样品和烟草样品)的特点，对待分析样本进行相应的样品处理，并进行气相色谱-质谱的全扫描分离分析。2)全扫描色谱图峰识别将获得的分析样本原始数据文件(CDF格式)导入AMDIS软件(v. 2. 62或其它版本均可)，进行峰识别。去卷积和峰识别参数为component width设定值为 20，adjacent peak subtraction, resolution, sensitivity, shape requirement等参数分别设置为two, high, low,medium等。对峰识别结果进行检查,去除重复识别结果。3)分组从AMDIS分析结果文件中提取所识别色谱峰的保留信息(包括峰顶时间，起始、峰顶、结束点的扫描点信息)，并利用该信息进行分组。分组原则为将彼此相邻并重叠的化合物(共流出化合物)分为一组。分组的具体操作如下寻找两个相邻色谱峰之间前一色谱峰结束时间和后一色谱峰起始时间相差大于0. Imin (可以根据实际情况修改)的时间窗口。分组节点定义为Ti+1 = Tend x+ (Tini x+l-Tend x) X0. 5式中，Ti+1为第i+1组的起始时间(也即第i组的结束时间)，Tend x为第x个色谱峰的结束时间，Tini x+1为第x+1个色谱峰的起始时间。4)特征离子的选择根据被识别化合物的保留信息(包括峰顶时间，起始、峰顶、结束点的扫描点信息)，从CDF原始数据中提取出所有色谱峰峰顶的质谱图定量信息。如果某化合物没有共流出峰，则选取绝对值小于阈值(Agilent 5975仪器通常选100000)的3个丰度最大的质谱离子作为定量离子。对于存在共流出的某个色谱峰，比较其峰顶和前后相邻共流出色谱峰峰顶的质谱定量信息，计算离子的特征值(即能代表该离子特征性的值)，找出其相应的特征质谱离子。特征值的具体算法如下第一步将待计算的色谱峰峰顶质谱碎片强度信息进行排序，筛选出强度排序最前的10%的质谱碎片，作为候选的特征值计算离子。较弱的碎片离子因为本身测量误差较大，不计入特征值计算范围。第二步计算特征值。准确的计算特征值是进行特征离子筛选的前提。对于某离子通道m的质量色谱图，有重叠峰b干扰的色谱峰a的特征值表示为 ,ra_ ,m,mS = i⑴式中Sf为在离子通道m中色谱峰a的特征值I力峰a在其保留时间时的质谱响应强度，If1为干扰峰b在其保留时间、时的质谱响应强度。If, 可通过公式(2-3)计算权利要求1.，其特征在于 采用气相色谱-质谱全扫描方式获得待分析样本的原始数据，利用质谱自动去卷积和峰识别系统(AMIDS, Automated Mass Spectral Deconvolutionand IdentificationSystem)对气相色谱-质谱全扫描数据进行峰识别；然后对所识别的色谱峰进行特征值计算和特征离子选定，最终将所选的特征离子用于全组分定量分析。2.根据权利要求I所述方法，其特征在于所述的气相色谱-质谱全扫描色谱图进行峰识别的具体步骤如下， 1)气相色谱-质谱全扫描数据的获取针对进行全组分分析样品的特点，对待分析样本进行相应的样品处理，并进行气相色谱-质谱的全扫描分离分析； 2)样本的气相色谱-质谱全扫描色谱图峰识别将获得的气相色谱-质谱全扫描原始数据转成CDF格式，导入AMDIS软件，AMDIS软件版本为2. 62或更高，进行去卷积和色谱峰识别，去卷积峰识别参数为！component width设定值为20, adjacent peak subtraction,resolution, sensitivity, shaperequirement 等参数分别设置为 two, high, low, medium等；对峰识别结果进行检查，去除重复识别结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用的气相色谱？质谱全组分定量分析方法，其特征在于：采用气相色谱？质谱全扫描方式获得待分析样本的原始数据，利用质谱自动去卷积和峰识别系统(AMIDS，Automated？Mass？Spectral？Deconvolutionand？Identification？System)对气相色谱？质谱全扫描数据进行峰识别；然后对所识别的色谱峰进行特征值计算和特征离子选定，最终将所选的特征离子用于全组分定量分析。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许国旺，李勇，阮强，路鑫，林晓惠，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，大连理工大学，
类型：发明
国别省市：