在法醫鑒定中如何使用單四極桿GC／MS鑒定未知物的分子式

　　在法醫分析中，四極桿質譜已經成功地用于鑒定未知化合物，但前提是候選化合物可以縮小到具有已知或可獲得的參考質譜圖的化合物列表中。當可能的候選化合物列表不容易縮小（即鑒定“真正的未知物”）時，通常使用高分辨質譜（如Orbirap和FT-ICR）解決。雖然高分辨率質譜可以提供足夠的信息來確定純的或分離良好的化合物的分子式，但這種儀器的高昂成本是將高分辨率質譜技術引入每個實驗室的限制因素。

　　在下面的內容中，將演示MassWorks軟件與四極桿GC-MS結合使用，在法醫分析中獲得“真正未知物”的分子離子和碎片離子的化學式，為高分辨質譜分析供了可行的低成本替代方案。

　　實驗

　　使用Agilent 單四極桿GC/MS采集樣品數據，調諧氣PFTBA 作為校正標樣用于GC/MS的精確質量校正和譜圖準確度（Spectral Accuracy）校正。

　　MassWorks校正PFTBA的結果如圖1所示，PFTBA的15個標準離子的質量誤差均在10mDa以內，譜圖準確度大于98%。

圖1：MassWorks校正PFTBA標準離子的結果

　　1. MassWorks準確性驗證

　　三種法醫感興趣的染料被選為驗證標樣，以驗證MassWorks軟件的功能。化合物信息如圖2所示。

圖2：三種染料，用于MassWorks的功能驗證

　　MassWorks軟件測定的MAAQ的分子式如圖3所示結果，測定的精確質量數 m/z = 237.0763，正確的分子式C15H11NO2排在10個候選結果的第1位，其質量誤差為 2.68 mDa，分子式的同位素譜圖準確度為99.11%。

圖3：MassWorks軟件測定的MAAQ分子式結果

　　MassWorks軟件測定的Indigo的分子式如圖4所示結果，測定的精確質量數 m/z = 262.0623，正確的分子式C16H10N2O2排在10個候選結果的第1位，其質量誤差為 11.93 mDa，分子式的同位素譜圖準確度為98.13%。

圖4：MassWorks軟件測定的Indigo分子式結果

　　MassWorks軟件測定的Leucogentian Violet的分子式如圖5所示結果，測定的精確質量數 m/z = 373.2361，正確的分子式C25H31N3排在候選結果的第1位，其質量誤差為 15.688 mDa，分子式的同位素譜圖準確度為98.686%。

圖5：MassWorks軟件測定的Leucogentian Violet分子式結果

　　2. 盲樣測試

　　第一個未知物“A42”的平均質譜圖上質量最重的離子 m/z =191.1337（如圖6）。m/z 191 相對于 m/z 190的峰強度太大，不可能是[M +1]同位素峰，這表明m/z =190.1202 離子是由 m/z 191丟失一個氫產生的。

圖6：未知物A42的高質量端的質譜圖

　　在MassWorks軟件中對 m/z =191.1337離子進行CLIPS分析，得到的分子式結果如圖7所示，通過譜圖準確度排序，我們可以將分子式鎖定在前3個分子式。

圖7：未知物A42的分子式分析結果

　　A42的紅外光譜分析表明其存在酰胺官能團，因此候選分子式只剩下C7H17N3O3和C12H17NO。接下對主要的碎片離子 m/z 119和 m/z 91進行分析，通過碎片的化學式，我們可以排除了第一個分子式C7H17N3O3，因為它不可能碎裂產生這些碎片離子。因此最終可以確定分子式為C12H17NO，A42最終的鑒定結果為DEET（避蚊胺）。

圖8：MassWorks測定的未知物A42的主要碎片離子的化學式

圖9：未知A42的質譜圖

　　第二個未知物的分子式測定結果見圖10，確定的分子式為C9H11NO2，最終的鑒定結果為Benzocaine（苯坐卡因）。

圖10：未知物2的分子式分析結果

圖11：未知物2的質譜圖及碎片離子結構式

　　第三個未知物的分子式測定結果見圖12，確定的分子式為C21H22N2O2，最終的鑒定結果為Strychnine（馬錢子堿）。

圖12：未知物3的分子式分析結果

　　3. 結論

　　MassWorks軟件采用了一種新穎的方法，可以在普通的單四極桿質譜儀上顯著提高質量精度。MassWorks可以幫助研究人員在標準的GC-EI-MS儀器上直接確定分子離子和碎片離子的化學式，使得低分辨質譜不再局限于已知或靶向化合物的鑒定，可用于更全面的未知物鑒定分析，在一些應用中替代復雜或昂貴的高分辨質譜儀器。該軟件已被證明可以顯著提高確定分子式、結構和未知化合物信息的速度和簡單性。

　　關于MassWorks 軟件

　　MassWorks軟件是由 Cerno Bioscience 公司開發的一款革命性的MS數據定性分析軟件，能幫助我們在低分辨率的四極桿GC/MS、LC/MS直接測定化合物的精確質量，并通過獨有的譜圖準確度概念確定出準確的分子式。MassWorks軟件同樣適用于高分率質譜（TOF、Orbitrap）的定性分析。

　　關于綠綿科技

　　綠綿科技是Cerno Bioscience公司在中國區的總代理商，負責Cerno公司旗下的MassWorks、GC/ID 等產品市場推廣、銷售、售前/售后技術支持、應用支持。