一种活性溶解有机质的FT-ICR质谱检测方法

专利2026-06-07  5


本发明涉及活性与低丰度分子检测,特别涉及一种活性溶解有机质的ft-icr质谱检测方法。


背景技术:

1、溶解有机质(dom)是一种在水体、土壤和沉积物系统中普遍存在的复杂混合物。dom在全球碳循环中充当了重要的桥梁和快速周转库,其具体成分决定了碳最终的储存形式。此外,因dom对环境变动高度敏感,dom指纹已经成为判断历史土地使用状况的一个有效指标。但目前对dom分子水平上的认识仍然有限。dom具有高度的异质性,可能包含数千到数万种化合物以及类似腐殖质这样的未知地球聚合物,因此dom的成分难以用常规色谱法准确刻画。通过对dom进行紫外—可见光谱吸收、荧光特性分析以及c/n比值和同位素测试,可以了解大部分dom的总体状况,而傅里叶变换离子回旋共振质谱(ft-icr-ms)技术能够在分子水平上同时确定dom的分子组成,凭借其高分辨率和高质量精度,能够准确识别包括c、h、o、n、p和s在内的元素比值。为分析复杂基质中有机质的组分,目前通用的是电喷雾(esi)电离结合超高分辨质谱(ft-icr-ms)。但是该设备价格昂贵,且参数设置极其复杂,相关的参数调试策略、方法很少。随着esi-ft-icr-ms数据在环境和地质研究中的运用越来越广,了解如何正确使用这项技术变得越来越重要。虽然现有技术有指出测试的标准化方法,但尚不知其中最为关键的、影响分辨率的参数如何共同影响质谱的离子峰,尤其缺乏最优的参数共检测方法。

2、具体来说,目前的ft-icr质谱参数检测方法存在以下技术问题:(1)在前处理选择性损失、无法有效捕捉活性分子信号;(2)由于溶解性有机质的准分子离子峰的峰高差异较大,存在低强度信号检出的不稳定性问题,导致同一样品的结果在不同的实验室之间难以比较;(3)由于ft-icr-ms的参数设置极其复杂,如何把握和调试其中的关键参数仍不清楚;(4)固相萃取预处理后的dom之间的差异非常小,因此,要区分dom组成的方差,获得关键信号、具有区分度的信号差异就非常重要。此外,不适当的参数可能会导致组分的丢失或错误的分子式。

3、综上所述,现有的方法存在活性与低丰度分子难以测定、关键参数不明、不同样品区分度不足等三方面亟需解决的技术问题。


技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此,本发明的目的在于提供一种活性溶解有机质的ft-icr质谱检测方法,通过选择相互匹配的数据采集密度、数据处理大小和质荷比,实现低丰度、活性组分信号的高通量检出。

2、为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:

3、本发明提供一种活性溶解有机质的ft-icr质谱检测方法,包括如下步骤:

4、s1.将待测样品注入雾化器;

5、s2.设定ft-icr质谱的检测参数,进行测试;其中,设定数据采集密度为4~8m;设定数据处理大小为8~16m;设定起始质荷比为50~200;

6、s3.获得质谱图,得到准分子离子峰。

7、本发明限定了数据采集密度,选择匹配的数据处理大小,从而保证峰型和平滑度接近,同时采用与数据采集密度和数据处理大小相匹配的起始质荷比,确保具有一致的分辨率。通过调整数据采集密度、数据处理大小和起始质荷比,使得分辨率恰好处于最佳状态,一方面完全避免了低丰度信号被噪音所掩盖;另一方面因为没有使用过高的分辨率,避免了信号在漂移过程中不能有效累积的问题。

8、此外,本发明由于采用了特定的符合活性溶解有机质的参数匹配策略,因此大大增加活性组分的可检出性,并且能够实现实验室之间的结果比较。因为ft-icr-ms的参数设置极其复杂,如何把握和调试其中的关键参数仍不清楚,本发明选择出影响离子峰的关键参数,避免了因仪器调试过于复杂、无法认识不同实验室结果的问题,同时本发明的检测方法能够提高低强度信号的稳定性,有助于提高样品的平行性。

9、通过采用本发明的检测方法,前处理选择性损失、难以有效捕捉的活性分子信号可以实现高通量检出,使得该方法能同时检出活性与惰性有机碳组分,从而真正建立微生物碳泵前体与终端产物的桥梁。

10、另外,本发明的检测方法可以提高dom之间的差异,因此提升了区分dom组成的方差,获得关键信号、具有区分度的信号差异,避免了大量信号相似无法区分样品真实差异的问题,并且通过调整相互匹配的数据采集密度、数据处理大小和起始质荷比,减少了质荷比的偏移,减少半峰宽,能够更精准地确定峰的位置,减少了组分的丢失或错误的分子式。

11、因此,本发明的检测方法至少解决了现有技术存在的三个问题:1、活性与低丰度分子难以测定;2、关键参数不明;3、不同样品区分度不足。

12、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s1中的待测样品来自水、土壤、沉积物中的至少一种。

13、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s1中的待测样品为腐殖酸、间隙水、海水中的一种。

14、其中,间隙水指土壤或水体底质空隙中不受土粒吸着能移动的水分。

15、在本发明的一些实施例中,所述腐殖酸为ihss的腐殖酸标样;所述间隙水为红树林间隙水。

16、在本发明的一些具体实施例中,所述步骤s1中的待测样品中含有cho、chon、chos、chop中的至少一种。

17、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s1中待测样品初始浓度为21~22mgc/l。

18、在本发明的一些实施例中,所述步骤s1中待测样品初始浓度为20mgc/l。

19、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s1中待测样品以195~205μl/h的注射器流速注入雾化器。

20、在本发明的一些实施例中,所述步骤s1中待测样品以200μl/h的注射器流速注入雾化器。

21、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s1中雾化器的气体压力设置为0.7~0.9bar。

22、在本发明的一些实施例中,所述步骤s1中雾化器的气体压力设置为0.8bar

23、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s1的雾化器中干燥气体的运行条件为195~205℃,3~5l/min。

24、在本发明的一些实施例中,所述步骤s1的雾化器中干燥气体的运行条件为200℃,4l/min。

25、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2中的测试为吹扫操作。

26、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2中数据采集密度为7~8m。

27、在本发明的一些实施例中,所述步骤s2中数据采集密度为8m。

28、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2中数据处理大小为15~16m。

29、在本发明的一些实施例中,所述步骤s2中数据处理大小为16m

30、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2中起始质荷比为53~193(m/z),例如可以是53、100、193。

31、在本发明的一些实施例中,所述步骤s2中起始质荷比为53~100(m/z)。

32、在本发明的一些具体实施例中,所述步骤s2中起始质荷比为53~60(m/z)。

33、在本发明的一些具体实施例中,所述步骤s2中起始质荷比为53~55(m/z)。

34、在本发明的一些示例中,所述步骤s2中的起始质荷比为53(m/z)。

35、本发明的步骤s2中将起始质荷比设置为低值,并相应地将数据采集密度匹配设定为8m,同时,基于数据采集密度的设定值8m,将数据处理大小设定为16m,使得起始质荷比、数据采集密度和数据处理大小得到最优匹配组合,进一步提升检测效果。

36、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2中测试的单次扫描瞬时长度为1.5~2.5秒。

37、瞬时长度对数据的影响并不是直接线性相关,而是取决于起始质荷比、数据获取密度、数据处理大小的设置,且本发明的检测方法中限定了起始质荷比、数据获取密度、数据处理大小,也能够确定瞬时长度的范围。

38、在本发明的一些实施例中,所述瞬时长度为2秒。

39、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2的测试中扫频激发电压为17~23%。

40、其中,步骤s2的测试中的扫频激发电压指的是吹扫操作中的扫频激发电压。

41、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2中数据采集通过质谱采集;所述数据采集模式为宽带模式。

42、在本发明的一些实施例中,所述宽带模式扫描范围为50~1000m/z。

43、在本发明的一些具体实施例中,所述宽带模式扫描范围为53~1000m/z

44、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2测试的扫描次数为16~200次。

45、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2测试的毛细管电压为4~5kv。

46、在本发明的一些实施例中,所述测试中每次扫描的离子累计时间为0.02~0.08s。

47、在本发明的一些具体实施例中,所述测试中每次扫描的离子累计时间为0.02~0.04s。

48、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2测试时,用调试模式查看峰型,避免出现分叉。

49、在本发明的一些实施方式中,所述质谱用三氟乙酸钠进行外部校准。

50、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s2和步骤s3之间还包括二次验证离子源的总离子流是否存在过载的操作和/或峰分叉调试的操作。

51、在本发明的一些实施方式中,所述步骤s3中导出准分子离子峰,进行数据校正和分子式解析。

52、在本发明的一些实施方式中,所述数据校正采用待测样品的标准峰进行校正。

53、在本发明的一些实施例中,所述数据校正采用相应的腐殖酸、间隙水或海水的标准峰进行校正。

54、在本发明的一些实施例中,所述数据校正的腐殖酸标准峰为ihss的腐殖酸标样标准峰。

55、在本发明的一些实施方式中,所述活性溶解有机质的ft-icr质谱参数的检测方法,包括如下步骤:

56、s1.选择21~22mgc/l作为样品起始浓度,样品以195~205μl/h的注射器流速注入雾化器;

57、s2.设定ft-icr质谱的检测参数,然后进行测试,并用调试模式查看峰型,不出现分叉;其中,设定数据获取密度为4~8m;设定数据处理大小为8~16m;设定起始质荷比为50~200m/z;

58、扫频激发功率设定为17~23%。

59、不同仪器的离子源可能沾污情况不同,进入离子源的总离子流也不同,需二次验证是否存在过载;时间设定为0.03s,在不产生过载的情况下可以上调;

60、s3.获得质谱图,导出准分子离子峰;采用标准峰进行数据校正;所述标准峰为相应样品对应的标准峰;采用软件进行分子式解析。

61、与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:

62、本发明提供了一种活性溶解有机质的ft-icr质谱检测方法,能够提高活性与低丰度分子的检出通量和重现性,利用关键参数匹配来实现低丰度信号的重现,并且本发明的检测方法对活性溶解分子信号的检测能力的提升显著提高了不同样品的区分度,能够有效输出更高通量的活性溶解有机质指纹谱图,并避免了由于惰性组分的相似性难以实现谱图的区分的问题,能同时检出活性与惰性有机碳组分。


技术特征:

1.一种活性溶解有机质的ft-icr质谱检测方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述检测方法,其特征在于,所述步骤s1中的待测样品来自水、土壤、沉积物中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述检测方法,其特征在于,所述步骤s1中的待测样品以195~205μl/h的注射器流速注入雾化器。

4.根据权利要求1所述检测方法,其特征在于,所述步骤s2中的起始质荷比设定为50~60。

5.根据权利要求4所述检测方法,其特征在于,所述步骤s2中的数据采集密度设定为8m;

6.根据权利要求1或5所述检测方法,其特征在于,所述步骤s2中测试的单次扫描瞬时长度为1.5~2.5秒。

7.根据权利要求1所述检测方法,其特征在于,所述步骤s2的测试中扫频激发功率为17~23%。

8.根据权利要求1所述检测方法,其特征在于,所述步骤s2中数据采集通过质谱采集;所述数据采集模式为宽带模式;

9.根据权利要求1所述检测方法,其特征在于,所述步骤s2和步骤s3之间还包括二次验证离子源的总离子流是否存在过载的操作和/或峰分叉调试的操作;

10.根据权利要求9所述检测方法,其特征在于,所述数据校正采用待测样品的标准峰进行校正。


技术总结
本发明公开了一种活性溶解有机质的FT‑ICR质谱检测方法,涉及活性与低丰度分子检测技术领域。本发明的检测方法包括如下步骤:S1.将待测样品注入雾化器;S2.设定FT‑ICR质谱的检测参数,进行测试;其中,设定数据采集密度为4~8M;设定数据处理大小为8~16M;设定起始质荷比为50~200;通过参数匹配策略使三者之间达到最优效果,使用低浓度样品即可显著提高不同样品的区分度和检出通量;S3.获得质谱图,得到准分子离子峰。本发明的检测方法能够有效输出更高通量的活性溶解有机质指纹谱图,解决了现有技术中活性与低丰度分子难以测定、关键参数不明、参数适配策略缺乏、不同样品区分度不足的问题。

技术研发人员:甘淑钗,王法明,杨秋霞,周金戈,蒋彬,张晓红
受保护的技术使用者:中国科学院华南植物园
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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