玩轉(zhuǎn)質(zhì)譜|2|：液質(zhì)（LCMS）中離子源電離的方式與選用
▉?導(dǎo)讀
在質(zhì)譜分析時，您有沒有離子源選擇困難癥？
質(zhì)譜條件優(yōu)化了半天，還達(dá)不到期望的響應(yīng)值，甚至連響應(yīng)都沒有？
那么如何選擇化合物電離的離子源了？讓我們一起花個幾分鐘繼續(xù)往下看吧
其實液質(zhì)常用的離子源，就是電噴霧電離（ESI），大氣壓化學(xué)電離（APCI）和大氣壓光電離（APPI）,接觸最多的就是ESI，基本上適合大多數(shù)化合物的分析
▉電離方式
通過離子源有效地將帶電分子轉(zhuǎn)移到質(zhì)譜儀中，是色譜分離后進(jìn)行足夠研究不同來源化合物分子的關(guān)鍵過程。
離子化：是樣品要從液態(tài)中性分子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)帶電離子。整個過程需在離子源中實現(xiàn)，離子再通過特殊接口進(jìn)入真空系統(tǒng)。
分離技術(shù)、電離源的類型、化合物應(yīng)用中的精選示例：
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自1990年代以來，新一代大氣壓電離（API）來源開始商業(yè)化，溶解在液體中的分析物可以更高的電離速率進(jìn)行轉(zhuǎn)移。這些離子源通常是電噴霧電離（ESI），大氣壓化學(xué)電離（APCI）和大氣壓光電離（APPI）。由于帶電分子從溶液到氣相的轉(zhuǎn)移，ESI對于檢測完整的蛋白質(zhì)，肽，碳水化合物和其他大分子特別有用。相反，APCI和APPI在檢測小的有機分子（最初是不帶電荷的）或疏水但穩(wěn)定的肽及其他分子方面具有優(yōu)勢。
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元素形態(tài)和定量的最新發(fā)展導(dǎo)致了新的質(zhì)譜系統(tǒng)的引入。電感耦合等離子體電離（ICP）是一種非常成熟的技術(shù)，用于表征包含更高原子元素的生物分子。此外，元素分析儀（EA）可以用于檢測低原子元素。后一種系統(tǒng)是所謂的非色譜耦合電離技術(shù)，可將離子從固定表面轉(zhuǎn)移到氣相中（這一塊沒有接觸過，有興趣的小伙伴可研究下。歡迎投稿，補充這方面的內(nèi)容或其它您覺得很有意思的事情與大家分享）。
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如果分析物在液體中稀釋，則ESI，APCI，APPI，EESI（萃取電噴霧電離）和CSI（冷噴霧電離）目前是通常與MS檢測結(jié)合的技術(shù)。其中ESI是最常用的，而其它離子源則用于更專門的分子應(yīng)用。
▉合適的離子源
為了選擇合適的電離技術(shù)，最重要的參數(shù)是分子的行為和結(jié)構(gòu)以及溶解溶液的性質(zhì)的知識。綜合考慮兩者，選擇最合適的離子源將不再是問題。那我們就一起來看看最常見的ESI與APCI源吧。
ESI：電噴霧電離
常規(guī)分析中ESI是首選，適用化合物較多，通常是極性較大的化合物，可以形成多電荷離子。迄今為止，ESI也是代謝產(chǎn)物鑒定及定量的首選方法，樣品通過保持在高壓下的電噴霧針噴射出帶電荷的液滴,最終演變成氣態(tài)離子。此源是化合物在液相中離子化。很多參數(shù)都會影響離子的形成過程，如分析物和溶液的特性：pKa，分析物濃度，溶液中其它電解質(zhì)，電介質(zhì)溶劑常數(shù)等等。
ESI離子化的過程:
霧化氣(GS1)將液流吹成霧狀液體,也就是霧化過程
離子噴霧電壓(IS)促進(jìn)形成的霧滴帶電,帶電霧滴蒸發(fā)變小，發(fā)生庫倫爆炸，如此反復(fù)，由濺射和蒸發(fā)殘渣兩過程得到氣態(tài)離子
輔助加熱氣GS2促進(jìn)液滴蒸發(fā),離子形成。
優(yōu)點：
適合范圍廣:分析離子型/極性化合物、難揮發(fā)或熱不穩(wěn)定性化合物。如藥物代謝物，尤其是葡萄糖醛酸和其他II相代謝物。
溶液中的分析物進(jìn)行電離，因此非常適合于堿性或酸性化合物
多電荷離子的形成,可以分析高分子量化合物
靈敏度高
缺點：
在溶液中必須形成離子
流動相中緩沖鹽的種類和濃度對靈敏度均有顯著影響（離子抑制）,因此流動相的選擇非常重要
具有流速依賴性
基質(zhì)抑制現(xiàn)象較為明顯
可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象
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離子源推薦參數(shù)
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APCI:大氣壓化學(xué)電離
樣品被噴霧到加熱室中,在電暈針幫助下使化合物在氣相中離子化。APCI適合極性較小的化合物，不適合熱不穩(wěn)定化合物，只能形成單電荷離子。如鹵化類似物和芳香族化合物可以用APCI分析，而對ESI沒有響應(yīng)或響應(yīng)很小。
APCI離子化的過程:
電暈針放電使離子源內(nèi)的N2或02帶電
N2或02轉(zhuǎn)移電荷到氣態(tài)溶劑分子上
帶電的氣態(tài)溶劑分子轉(zhuǎn)移電荷到氣態(tài)樣品上
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優(yōu)點：
有一定揮發(fā)性的中等極性或低極性的小分子化合物
對溶劑選擇、流速和添加物的依賴性較小，與傳統(tǒng)ESI（0.1-0.5 mL/min）相比，APCI通常具有更高的流速[1-2 mL/min]。
不易受到離子的抑制
缺點：
有可能發(fā)生熱裂解，如葡萄糖醛酸可能會分解并以質(zhì)子化苷元的形式出現(xiàn)
樣品需要有一定的揮發(fā)性
適合分析分子量小于2000 Da的樣品
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離子源推薦參數(shù)
▉噴霧的溶劑和添加劑
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必須考慮在噴霧液中使用揮發(fā)性鹽和有機溶劑。特別是對于ESI（APCI對溶劑不太敏感），噴霧過程會受到所謂的信號抑制的負(fù)面影響。大多數(shù)問題是由噴霧溶液中不存在電離溶劑和不揮發(fā)化合物引起的。兩者都會導(dǎo)致無效的水滴收縮；后者通過形成鹽簇而導(dǎo)致分析物分子量的變化，如果鹽的濃度在毫摩爾范圍內(nèi)，也會導(dǎo)致分析物離子的中和。另外大量的其他添加劑（如蛋白質(zhì)，有問題的酸（如三氟乙酸）或還原劑）也不適用。
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如果準(zhǔn)備噴霧溶液，則必須牢記其他問題：
1、如果不使用緩沖液，由分析物引起的pH值會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電離效率的變化，從而失去定量測量的穩(wěn)定性
2、如果使用復(fù)雜基質(zhì)，則使用基質(zhì)進(jìn)行分析時，信號有可能增強或抑制
3、不可避免的非揮發(fā)性化合物的濃度，應(yīng)將其保持在盡可能低的水平。
在上述所有方面，APCI的影響都較小。但是，由于電離條件的限制，APCI僅對極性較小的化合物與熱穩(wěn)定化合物具有有限的用途。
此外，必須考慮噴霧分析物，溶劑和溶劑添加劑的化學(xué)和物理行為，并且還必須進(jìn)行一些儀器的優(yōu)化程序。
注意事項：
流動相不能有不揮發(fā)的鹽，如磷酸鹽，硼酸鹽
不能有強離子抑制劑，如離子對試劑，進(jìn)樣瓶之類因避免用洗滌劑洗。
流動相改性一般用甲酸，乙酸，氨水，醋酸銨
三氟乙酸TFA，可以改善色譜峰型，但是會抑制質(zhì)譜的信號。尤其是負(fù)離子模式
三乙胺會抑制正離子模式的信號
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▉其它
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請注意，每個供應(yīng)商為自己的離子源設(shè)置使用不同的命名法。
考慮要分析的分子；考慮分子結(jié)構(gòu)（例如雜原子或芳族骨架），極性基團(tuán)（例如通過質(zhì)子親和力）和分子內(nèi)結(jié)合強度，以選擇適用于您的條件和分析物的合適電離技術(shù)
考慮分析物的溶解和噴涂溶劑；考慮粘度，pH值，分析物的溶劑化能，揮發(fā)性，復(fù)合物形成性質(zhì)，熱容，所形成液滴的表面張力，初始液滴尺寸（納米或微米），然后您將知道是否可以獲得有效的離子轉(zhuǎn)移到您的質(zhì)譜儀中
考慮一下溶液成分，例如鹽，酸，蛋白質(zhì)和其他添加劑；考慮會通過形成配合物而對噴霧和電離過程產(chǎn)生負(fù)面影響的分子的數(shù)量和性質(zhì)，減慢液滴收縮，中和氣相離子，經(jīng)常消耗氣相中的質(zhì)子。通常，對于ESI噴霧過程，非揮發(fā)性添加劑的總量不應(yīng)在毫摩爾區(qū)域，而對于APCI和APPI，其含量可能會高得多
考慮技術(shù)參數(shù)；液體流速有多高？溶液是什么樣的？噴霧條件，例如噴霧氣體的壓力和溫度，電子能量（APCI）等
最后，請考慮良好的色譜分離（噴霧前）和分析儀中正確的MS條件（噴霧后）。這樣就成功完成了以離子源為關(guān)鍵元素的質(zhì)譜分析程序。
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往期回顧
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