绿绵科技成功举办2010北京地区新产品应用技术交流会
MassWorks----质谱分析的革命性软件
应用工程师与客户交流Massworks技术
北京绿绵科技有限公司MassWorks产品应用专家李卫建先生首先做了题为“MassWorks分子式识别技术在各种质谱中应用的最新进展”的报告。
首先，李先生回顾介绍了发明MassWorks软件的思路生科(Cerno Bioscience)公司的简况，思路生科2003年成立于美国东岸的康州，是一家专注于质谱新技术研究的公司，迄今已获得ZL11项，代表性产品为质谱软件产品MassWorks，该产品于2006年Pittcon会议上推出，并于当年获得了最佳新产品奖。MassWorks的关键技术是新的质谱校正法，其独特之处是：可在单级质谱上实现5ppm准确度的分子质量测定，并运用同位数峰簇作分子式的识别。
众所周知，质谱是未知物定性的四大技术之一，近年来，为了提升定性能力，质谱不断推陈出新，出现了TOF、Orbitrap、FT ICRMS等质谱来进行更准确的质量测定；但高昂的采购成本和高昂的使用成本，在某种程度上限制了高分辨、准确质量测定类质谱的应用。MassWorks技术的出现，可以为用户带来极大好处：
1)在低分辨质谱上(如四极杆、三重四极杆)测定目标物精确质量数，质量精度达5ppm；
2)测定精确质量数基础上，MassWorks利用谱图准确度，可以实现分子式的准确识别；
3)在高分辨质谱(如TOF、FT/Orbitrap)上，应用全自动同位素峰形检索技术sCLIPS-----可用谱图准确度排除99%以上的假阳性分子式，真正实现目标物分子式的准确识别；
4)广泛适用于单四极杆气液质，三重四极杆气液质，Q-TOF，Orbitrap，FTMS等，作为第三方应用软件可以读取各个质谱厂家的质谱数据，直接分析处理，方便质谱分析工作者使用，让普通的质谱实验室拥有更强的定性能力。
接下来，李先生介绍了一系列应用，尤其是这两年绿绵科技和中国用户所做的、解决现实分析难题的应用，引起大家的浓厚兴趣。
1)Massworks 在LC/MS/MS上测定20种药物的精确质量
该应用是中科院药物研究所钟大放研究员课题组在2006~2007年的成果，并发表在2007年的药学学报上，是MassWorks在中国国内最早的用户应用。该课题组使用MassWorks软件，在 TSQ Quantum Ultra三重四极杆液质联用仪上，对20种药物进行精确质量测定。60%以上的药物质量准确度优于±5 ppm；90%以上的药物质量准确度优于±10 ppm。新方法表明，精确质量测定提高了低分辨质谱对目标物的定性能力，MassWorks在低分辨质谱上实现了高分辨质谱的功能，进行药物相对分子质量的准确测定。
2)MassWorks结合单四极杆液质测定辛伐他汀药物中杂质成分
药品中少量的杂质会大大降低药物的疗效或造成不良药物反应，因此鉴定这些杂质的组成，对于药品监管部门来说是一项必不可少的工作。在过去，我们只能借助高分辨质谱(诸如Q-TOF、FT ICR MS、或Orbitrap)测定精确质量数，然后确定这些杂质的元素组成即分子式。现在我们借助MassWorks处理技术，可以在低分辨质谱上测定精确质量数，然后结合MassWorks同位素峰型检索技术，可以更加准确地测定目标物分子式，从而准确鉴定药物中的杂质组成。李老师列举了MassWorks结合单四极杆液质测定辛伐他汀药物中杂质成分的应用实例。
辛伐他汀药物总离子流图
在主成份为辛伐他汀的药物中，针对于3.3825min的目标杂质，在TOF上测定辛伐他汀酸精确质量数得到以下结果：
目标杂质排序在第9位(质量误差为1.8 mDa、4.1 ppm)，对于前八位进行一一排除(比如运用NMR、标准品合成等方法)，工作量巨大。而用MassWorks处理上述LC/MS数据时，可同时利用质量精度和谱图精度即同位素峰型检索技术进行检索，其效果远远高于仅用质量精度的结果。结果显示目标物的排序为第一位，因此大大减少了分析人员的工作量，提高了工作效率。
3)Massworks 测定天然产物(玫瑰油)中未知成分
甘肃永登县的地标产品——苦水玫瑰闻名遐迩，可甘肃省出入境检验检疫局技术中心对于苦水玫瑰国际标准的申请，并非一帆风顺。由于气质联用中NIST谱库定性时常碰到诸如匹配率低、色谱分不开、同系物匹配率相似、大量未知物谱图库缺乏、NIST谱库无法用于CI源检索等等一系列问题，苦水玫瑰的国标申请遭遇瓶颈。
传统的质谱分析手段的分析结果
运用传统的质谱分析手段，甚至用60 米长色谱柱，缓慢程序升温分离长达24小时，在任意小的时间段内，也只能得到香茅醇(在任何玫瑰中都含有的物质)，却无法得到苦水玫瑰有别于其它玫瑰的有力证据。
MassWorks却给研究人员带来了新奇的发现。运用MassWorks，对色谱图上每一个点进行质谱扫描发现，不同时间段的质谱图存在显著差异。通过MassWorks精确质量测定及质谱峰型校正后，发现了橙叶醇和橙叶醛两种标志物——即仅在甘肃苦水玫瑰中存在，在其它玫瑰中不存在，苦水玫瑰国际标准申请得以实现。
该方法的创新性在于：对GC/MS 采集的质谱图经校正后，MassWorks可以获得目标物的精确质量数；MassWorks借助谱图准确度，可以获得非常可靠的分子式识别结果；MassWorks弥补了NIST 库检索的不足，避免了漏检。
4)MassWorks结合LC/MS快速筛查药品及保健品中非法添加化学品
中药中中成药和保健品中添加非法化学物质可以使人致伤、致残乃至死亡，筛查这些非法添加的化学品很困难，因为：1)现有的国家标准只能分别检查某1种或一类成分——效率低；2)对中药制剂和保健品的定性检查效率不高，尤其缺乏前瞻性的定性未知成分的检测技术；3)从复杂的背景中筛选非法添加物，数据处理工作量大，且难度高；4)方法重现性差、推广难度大。
在使用LC/MS/MS来筛查时，由于液质联用的MS/MS谱图受到碰撞能量、色谱条件、离子源条件等影响，因此谱图重现性不高，离子丰度不稳定，而且无法建库。可见用LC/MS/MS来筛查也是很困难的。
针对以上难题，北京市药检所应用MassWorks，结合LC/MS，初步建立了一套快速筛查药品及保健品中非法添加化学品的方法。该实验以保健食品中添加的壮阳类化学品为例进行实验方法验证，步骤为：1)用LC/MS采集校正品和样品的全扫描质谱数据；2)用MassWorks建立校正函数；3)采用MassWorks的精确质量过滤功能筛选可能的非法添加物；4)用精确质量和谱图准确度确证阳性结果。实验结果表明，在三份样品中均成功筛选出西地那非非法添加物。
方法的创新性为：MassWorks一次进筛查不同类型或同一类型的多种非法化学品，极大地提高了药品及保健品中非法添加化学品的筛查效率；筛查过程无需标准品，节约大量对照品的采购成本，且避免测试过程的交叉污染；低分率质谱上实现精确质量测定和精确质量识别，节约经费；MassWorks 使用的质谱数据为一级全扫数据，受仪器的色谱条件和质谱条件影响较小，重现性高，并具有广泛的适应性。MassWorks建立的这一快速、灵敏、准确的快速筛查药品中非法添加化学品的新方法，可为中成药和保健品的质量检查工作提供可靠的技术保障。
5)应用于高分辨质谱：谱图准确度排除99%的假阳性分子式，实现分子式的准确识别
MassWorks在高分辨质谱上的应用同样表现出色。李卫建老师接下来又列举了有关MassWorks 在高分辨质谱中的应用实例。MassWorks运用同位素丰度匹配，全自动同位素峰形检索技术sCLIPS(自校正的线形同位素轮廓搜索)-----谱图准确度可以排除99%以上的假阳性分子式，实现分子式的准确识别。
在中国医科院药物所的一个应用Q-TOF测定的例子中显示，如果用Q-TOF 测定C23H36NO7精确质量并识别分子式，目标物位于待选分子第八位；同样的数据，在结合MassWorks优先考虑谱图准确度时，可准确识别目标物分子式，目标分子位于待选分子第二位。
2009年7月发表在American Society for Mass Spectrometry 上的《LTQ/Orbitrap分子离子谱图精度测定并识别元素组成》的应用实例中，用MassWorks对10种天然产物的原始谱图进行校正，并用sCLIPS(自校正的线形同位素轮廓搜索)功能比较校正后的质谱图和可能分子式的理论质谱图，从最佳的谱图准确度来判断分子式。大量的实例显示，在允许的2 ppm范围内，仅用质量准确度一个条件识别，目标物分子式往往排序较低(比如Gramicidin S*排序第584位)，而加上MassWorks提供的谱图准确度检索，排除了大量的假阳性(Gramicidin S*排序第1位)。实验表明，当分子量大于900 Da时，用MassWorks可以排除99%以上的假阳性分子式。
接下来李老师MassWorks软件的工作流程做了简要的总结：
1、用已知精确分子量的标准物质(和待测物的质量越接近越好)，采集Profile轮廓质谱图；
2、输入标准物质的分子式，MassWorks会自动调用仪器采集的质谱图通过计算得到校正函数；
3、测定真实样品，采集其Profile轮廓质谱图；
4、用校正函数对实际样品的质谱图校正，峰形得到校正，并获得精确的质心位置，从而得到精确质量数。
5、软件根据理论质谱图和实际质谱图的匹配来计算，自动预测候选分子式。在预测方面，由于构成化合物的每一个元素在自然界中的精确质量数是固定的，同位素分布在一定时期内也是固定的，因此每一个分子式都存在一个固定的精确质量数和固定的同位素分布的比例，MassWorks计算和预测时还考虑了同位素分布的影响因素，该功能对低分辨、高分辨质谱，只要能获得较好的同位素峰形，加上精确质量数，均会大大提高预测分子式的准确度。
MassWorks软件的工作流程
MassWorks涉及的应用领域包括：有机合成产物或副产物的鉴定；降解产物的鉴定；农残的鉴定；杂质的鉴定；代谢产物的鉴定；环境污染物的鉴定；爆炸物的现场鉴定；天然产品中有效化合物的鉴定；滥用药物等等。MassWorks可在低分辨质谱上实现精度质量数测定，并帮助低/高分辨质谱更准确识别化合物分子式；它以小的成本扩展现有实验室仪器的功能，一套软件可以用在实验室不同的质谱上，和不同公司的气质联用、液质联用上。使用方便、维护无成本。MassWorks已在国内外拥有大量的用户。
报告结束后，李老师与到场的专家、用户展开了热烈的讨论，大家都对MassWorks表现出浓厚兴趣，浓浓的学术氛围充满了整个会场。
更多内容参见：MassWorks技术专题
