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岛津超快速质谱助力靶向代谢组学研究

2020.11.23

靶向代谢组学中,通常需要同时检测多个目标组分,这对质谱数据的采集速度提出了很高的要求。

 

 

岛津超快速质谱(UFMS)拥有业内首屈一指采集速度。以LCMS-8050为例,其驻留时间(Dwell time≥0.8 ms)、切换时间(Pause time≥1 ms)、扫描速度(Scan speed≤30000 u/sec)、正负极切换速度(Polarity switching time=5 ms);并且具有触发子离子扫描功能,可以实现MRM定量的同时对目标组分进行子离子扫描定性分析。

 

以下图为例,假设一个峰宽6秒的UHPLC色谱峰用于定量分析,必须有20个采集点左右,峰型才足够平滑,峰面积和出峰时间的重复性才能达标。如此算来,每个采集点的循环时间(loop time)只有300 ms。在300ms的时间段内,需要进行所有目标组分的采集,如下AB正离子,CD负离子:

 

1.采集循环开始,切换时间内对质谱通道电压进行调整(为A离子对“铺路”);

2.A母离子通过四级杆Q1、碰撞池内进行碰撞、四级杆Q3筛选子离子、最终到达检测器进行离子计数,这段时间总和即为驻留时间;

3.为B离子重复以上过程,到此正离子采集完成;

4.接着切换从离子源到质谱通道到检测器的电压为负,此为正负极切换时间;

5.进入到C、D的采集过程,过程与AB一样;

6.最后将电压切换为正,到此结束整个循环时间,开始下个采集点的循环时间。

 

这只是两个正离子和两个负离子的采集例子,如果采集目标组分数量急剧增加,在峰宽不变的情况下(即循环时间loop time不变),分到每个离子的驻留时间和切换时间将急剧减少,因此最小驻留时间和切换时间,直接决定了该质谱在所能同时采集的离子对数量,这对于靶向代谢组学或其他需要进行多目标物同时筛查的项目,至关重要!

 

 图2. 质谱采集信号的过程,以及频率和点数的关系

最后,举例说明岛津UFMS在靶向代谢组学中的一个应用实例:脂质组学属于代谢组学的一个分支。为进行靶向脂质组学研究,岛津公司利用超快速质谱适于多化合物同时检测的特性,推出了第三版脂质介质方法包:包含了主要脂类化合物如类花生酸、二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)等多价不饱和脂肪酸代谢物,花生四烯酸乙醇胺(AEA)、血小板活化因子(PAF)等196种主要脂质介质及其相关物质的色谱、质谱条件(MRM通道)。

 

该方法只需20分钟的色谱分析便能获得这196种化合物的脂质介质的分析结果。此外,方法包中还根据出峰时间和结构特性,准备了18种氘代内标化合物的MRM通道。另外,该方法包可进行保留时间校正,可使用内标法进行半定量,所以可用于检索多变量解析时的标记物。下图显示了超快速质谱MRM模式中,196种脂质和18种内标同时分离所采集得到的色谱图。

 

 图3. 脂质介质方法包用于196种脂质,18种内标的分离


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