用Q-Exactive筛查未知非法添加剂 三聚氰胺事件不再重演
Sensitivity：提高灵敏度，高分辨下可以保持高灵敏度
灵敏度也是食品安全及其它应用关心的问题，针对记者提出的“Orbitrap为什么在高分辨时还具有高灵敏度？”的问题，James博士回答说，“Orbitrap的体积很小，仅有2寸大小；真空度高达2×10-10， 离子在里面处于近乎理想的状态在来回振荡，在这么小的范围，超高真空的高频率振荡下，损失非常小，可以保持灵敏度。另外，Q-Exactive采用新型 S-lens离子传输光路，和以前的tube lens相比最大的不同在于，S-lens是电压（DC）+射频（RF），而tube lens只有电压，S-lens提高了5倍的离子传输效率。”
“ThermoFisher上海演示中心已经安装了Q-Exactive，我们的应用工程师做了19种β-激动剂的定性定量，LOQ低至5 ppt，定量的曲线和RSD都非常好。”
用Q-Exactive同时对19种β-激动剂（如：瘦肉精、沙丁胺醇等）定性定量，上图是5ppt浓度下的每种β-激动剂的高分辨率质量的提取色谱图
19种β-激动剂的定量结果
Speed：速度和通量
针对记者提出的“有人说，Q-TOF和QQQ的速度更高，而Orbitrap速度低”的说法，James表示，“对于仅做目标物定量的实验室，QQQ由 于采用MRM模式，可得到高通量，但在一定时间内的目标物数量仍有限，且建立方法费时。Q-Exactive采用超高分辨模式，在有限时间内的目标物数量是无限的，且不需对每个目标物逐一优化参数，因此Q-Exactive实际上更快更简单。比如，美国某机构做几百种农残测定的方法，用QQQ建方法要三个月，用Q-Exactive建方法缩短到只需一天，就把所有目标物的定量全部做完。对Q-Exactive而言，大大简化了仪器方法的开发！
而对于非目标物、未知物的定性定量，QQQ不能提供有效数据。由于分辨率原因，Q-TOF的HRMS模式定量在可靠性和灵敏度上仍受到一定限制，一般仍采用MS/MS来定量，在优化方法时花费较长的时间。对比来看，Q-Exactive用HRMS来做定性和定量，用MS/MS来做确证，灵敏度高，线性范围宽，是最快的仪器！”
另外，Q-Exactive还具有谱图叠加功能（Spectrum Multiplexing）， 能够更好改善信噪比，并提高分析速度。实现方法为：四极杆Q选择离子，送入C-Trap保存，在1秒钟内C-Trap最多可富集保存100个不同的离子， 然后将这些离子一同送入Orbitrap做高分辨率的SIM。这样既提高了灵敏度，又根据四极杆做SIM比Orbitrap快的特点来充分利用了等待时间，提高整体分析速度。
Quanfirmation流程：鉴定、定量和确证
有机污染物的三种筛查
Q-Exactive推出，提出新的“Quanfirmation”工作流程，即可对化合物进行鉴定、定量和确证；在有机污染物的筛查实验中，需要同时实现定性和定量。
这类筛查方法可分为三种，已知-已知、已知-未知、未知-未知。下面分别描述Q-Exactive如何实现的。
（1）已知-已知（Known Known）筛查
这是我们最常见到的目标物筛查（Target Screening）法。以前常用三重四极杆（QQQ）来实现这类筛查。建立方法时，每一个标准品都建立至少两对MRM，然后编成一个方法，用于实际样品 的筛查。对于几个到几十个化合物，建立方法相对容易；但对于几百甚至上千的化合物，建立方法常要花费几周到几个月的时间，而且，今后在方法中再增加新的待 检化合物时会遇上麻烦——有可能要重新建立方法。
使用Q-Exactive建立方法非常简单：质谱方法：把所有要监测的目标物的母离子 精确质量，正/负离子化极性，输入列表（inclusion list），当系统进行全扫描时，会自动检测到同列表内母离子质量的差别在10 ppm的离子，自动做MS/MS（dd-MS2）得到结构并进行化合物确认，而定量分析是用HRMS。色谱方法：只需使用一根普通的HPLC色谱柱，一个常用的色谱条件，即开始运行实验。运行完毕，如果一切都比较理想（比如化合物正常从色谱上流出，LOQ满足要求），就可以直接保存这个成功建立的方法了。
实践证明，用Q-Exactive，开发方法时间只需几个小时（QQQ大概要几周到几个月的时间）。 举例中，James建立一个12分钟的实验方法，可同时筛查510种农药残留，灵敏度到ppb级。James强调说，“HPLC在这里的主要工作是把样品 稍微分一下，减少一些离子抑制，一根柱子、一个方法就足以；后面的定性定量靠的都是Q-Exactive的HRMS。”按2002/657/EC指令，1 个HRMS得2分，1个HR MS/MS离子是2.5分，事实上Q-Exactive常可获得多个HR MS/MS，所以得分远远大于4分的化合物识别要求。
更神奇的是，由于Q-Exactive灵敏度很高、主要依靠HRMS的选择性，所以可进一步减少前处理，比如：把样品1:1液液提取（LLE），然后离心过滤，再进行100倍的稀释（稀释能有效降低基质效应），然后进样分析，同样可以达到10 ppb的检出限要求。
不必前处理，稀释后直接分析
（2）已知-未知（Known Unkown）筛查
它是Non-target screening非目标物筛查的一种，和目标物筛查的区别是：分析者虽然知道要测的化合物是哪一类（比如农药残留、法医用的毒物毒品等），但不知道具体 要监测哪些物质，比如农药有几千种，具体监测哪些不清楚。这时，可以把怀疑的任何一种化合物的分子式输入列表，还可以借助已包含3,000多种化合物的精确质量的ExactFinder软件，如果需要推断代谢物的结构，可借助Mass Frontier软件来推断碎裂的机理。
（3）未知-未知（Unkown Unkown）筛查
它是Non-target screening非目标物筛查的一种，以前用别的方法和仪器做不了；因为自然界有机物有几千万种，针对一个怀疑有非法添加物的样品，完全不知道应该查什 么。现在由Q-Exactive，配合SIEVE软件，再有一个空白做对照的Control样，就可以进行筛查了。
方法是：为使统计学上有意义，每个样品至少做三次，用SIEVE软件先将样品和Control样的谱图对齐（Alignment），然后自动分成许多（如：980,000 个）小方块，再去比较每一个小方块里样品和Control样的差异，如果样品里有某个m/z，而Control样里没有这个m/z，就可以找到显著的差 异；再用PCA主成份分析法来分析这种找到的差异，判断其在统计上是不是可靠的。James举了许多筛查非法添加物或掺假化合物的实例。
注：SIEVE软件本来是Thermo Scientific为蛋白质组学和代谢组学设计的软件。
完全未知化合物的筛查和确认
Q-Exactive：满足食品安全检测实验室现在和将来的需求
据了解，目前，Q-Exactive已经被美国各个食品安全检测实验室运用到筛查试验中。王勇为经理总结道，“Q-Exactive具有高分辨率、高灵 敏度、高稳定性、高通量、动态范围宽等特性，非常适合于应对食品安全不断出现的新挑战。它为食品企业、食品检测机构等提供了一种新的选择，既可以做原来三 重四极杆上实现的目标物定量和筛查方法，也可以满足实验室未来面临的非目标物筛查的需求——如完全未知物的检测”。
“我们相信，Q-Exactive将大大地改变原先食品安全实验室的工作流程。”
Q-Exactive：初级实验员培训数小时，就能完成几百种化合物的定性定量
James补充说，“Q-Exactive用HRMS来定量，具有非常高的分辨率和灵敏度，它使原来极其复杂的试验变得特别简单：不需要反复优化色谱条 件、不需要反复优化碰撞能、不需要复杂的前处理。对一个完全不懂液质联用的生手来说，Q-Exactvie可以让他/她在几个小时内学会成百上千种化合物 的定性、定量和确证。”
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