APT干货分享 | 优质质谱的技术指标你都get到了吗?

2020-4-02 01:16

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在上次质谱原理介绍中,为大家介绍了质谱的基本构造和组成,还没看的可以戳链接:打质谱打质谱!你知道质谱究竟为何物吗?当大家对质谱有一定的了解之后,大家可能会有新的问题。其实每一块构造都有很多很多的内容可以展开,但是对于大多数童鞋来说,可能更关注的是该仪器是否能够有效检出我关心的物质,质谱仪器是否够好,够准确稳定。

所以本文我们花篇幅来讲仪器硬件的知识点了,直截了当的告诉大家如何评价一台优秀的质谱,有哪些技术指标可以表征质谱的性能。

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一般大家提到质谱时,都会说精确度高不高,分辨率怎么样,扫描速度快不快。其实这几方面的就是平时所说的技术指标,可以反映出质谱仪的优良程度。下面我们就一个一个来看。

分辨率

分辨率(Resolution)即是指质谱仪区分两个质量相近(质量差为∆m)的离子的能力。常见的计算公式R=m/∆m其常见的计算方法有两种,一种是10%谷图,另外一种是50%峰宽(FWHM),两种方法的定义和概念如下: 

10%谷图:为假设两个相邻的等高峰M1和M2,M2为M1+△M,它们彼此靠近到这样的程度以致相重叠的谷高度为峰高(h)的10%。

50%峰宽:(FWHM) 质量为M的峰与该峰半高度处的峰宽(此处蜂宽不是以长度单位,而是以质量单位来表示)之比。如果从图(2)来看,当两个峰靠得很近,其峰交义处为峰高的一半时,它们相叠加的谷就为峰高,此时两个相邻峰恰好可以区分开,所以是分辨的极端状态。

以下示意图可以表示两种计算方法的直观含义。其实我想说的是分辨率的公式大家了解即可,最重要是我们要知道分辨率参数有什么样的重要作用,对我们的结果有什么样的影响。

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那分辨率高有什么作用呢?先看一下下面这种图!

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从左到右,分辨依次增大,同一分子量物质,采集的分子量的峰的精细程度也越来越精细,分子量也从平均分子向(一个峰)变成可以区别开来不同同位素形式的单同位素分子量(同位素峰),每个峰之间微小的差异也可以明显区别开来,分子量信息越精细,必然准确度越高。

举个例子,就比如我们观察一个人的脸部特征时,如果一个近视眼的人,不戴眼镜,可能连脸部轮廓都看不清楚,带上1585761145772324.jpg之后,可以分清楚眼睛,鼻子,嘴巴。那如果再拿一把放大镜,是不是连脸上的褶子都能清晰的分辨出来。同样道理,分辨率越高,越能把差异的物质分离开来,近似物质的干扰就越少,就会越准确。

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所以单从分辨率这方面考虑一般分辨率越高越好。那是否就要设置仪器最高分辨率才能满足检测需求呢?

答案是否定的。因为分辨率设置越高,同时引入另外一个问题,就是扫描所需时间变长。时间变长之后,速度自然就减慢了,速度减慢当然在有限的时间内采集到的信息量就会有所减少。为了避免因为分辨率过高所引发的一些列问题,在设置仪器分辨率时要同时兼顾分辨率和扫描速度,所以从鉴定结果的需要看,并不是最高就一定最好,那就是说适合的才是最好的。一般大规模组学数据, thermo公司的orbitrap系列仪器,一般一级分辨率设置在70000左右,能够精确分辨小数点后两位,这样是否是已经够厉害了。所以对于此设置能很好的兼顾扫描速度和分辨率,所以大可不必担心分辨率的问题。

准确度

准确度(accuracy); ppm (part per million)是指离子测量的准确性。一般用真实值和测量值之间的误差来评价。实值与测量值之间的误差,这个主要取决于质量分析器的性能和分辨率的设置。

为了有直观的感受,我们还是用事实例子来说明,比如400Da的离子,测量值为400.002,两者误差在5ppm,ppm是百万分之一的分子量,5ppm就是表示400Da的百万分之五的误差,是不是非常小的误差呢?

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目前对于做组学的常用仪器,AB5600或者是Q exactive 等仪器,质量分析器是TOF或者是orbitrap都可以达到误差10ppm以下的级别。所以大家在质谱鉴定时经常看到一级质量容差设置为20ppm,二级质量容差为0.1Da等,已经是远远大于仪器的误差了,如果在中科新生命做过大规模蛋白质组学的童鞋,可以翻看一下数据,我们肽段实测误差基本都在10ppm以下(是不是很棒呢!)。

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灵敏度

灵敏度(nsitivity):灵敏度的定义为检测器对一定样品量的信号响应值。通俗意义来讲,就是最少样品量的检出程度,一般对于纯的标准物质来讲,灵敏度可以达到fmol级别。这一方面说明其质谱灵敏度很高!

但是大家会问了,那为什么这么高的灵敏度还是检测不到我的目标蛋白质呢?一方面是受限于样品本身,通常大规模样品样品信息量巨大,离子数上万种,在通常数据依赖性模式中,只有信号响应比较高的物质,才可能被检测,大量低峰度由于一级信号过弱,可能二级就没有被采集到,所以结果中就不会呈现出来。另外一方面,质谱检测时,前提条件是需要被离子化的肽段,经过一步步的筛选传输才进行数据采集。对于一些离子化效率很低的离子,由于无法带上电荷在电场中飞行,有可能在离子传输时已经被过滤,所以也无法被最终检测到。

下面我们以orbitrap为例,总结一下orbitrap系列的常规参数。

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以上是质谱的一些比较常见的参数,你了解了吗?这就像我们和敌人打仗时的一杆枪,我们要所以各位在做实验之前,也要了解一下,判断一下所用的是你是步枪,冲锋枪还是其他的神马枪。

小编潜入实验室,偷拍了几张仪器图,这只是其中极小部分仪器哦~

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领域:蛋白/抗体/蛋白质组