2013年12月9日-11日,2013年全國生物質譜應用技術研討會暨第二屆賽默飛世爾科技Orbitrap用戶會在廣州中山大學舉辦,本次會議由高校分析測試中心研究會主辦、中山大學分析測試中心承辦,旨在積極推動生物質譜技術的發展和應用,建立質譜技術交流平臺,加強同行之間的交流與合作,提升技術隊伍理論和技術水平,并增進全國分析測試中心負責人以及Orbitrap用戶間的交流。來自質譜領域的100多位專家學者參加了本次研討會,大會邀請到全國分析測試中心、高校、科研單位的多位知名質譜專家以及賽默飛世爾科技(中國)有限公司高級應用工程師做學術報告,報告內容包括目前分析測試研究領域的新成就、新進展、LTQ離子阱質譜、Orbitrap軌道阱質譜以及各種組合式質譜儀在各分析研究領域的應用實例、最新技術及儀器設備的維修與維護技巧。
中山大學
大會開幕由上海交大分析測試中心主任、高校分析測試中心研究會理事長梁齊教授,清華大學朱永法教授、賽默飛世爾科技(中國)有限公司市場經理陳偉先生與中山大學分析測試中心欒天罡主任致辭。
高校分析測試中心研究會理事長 梁齊教授
本次研討會目的主要是既能增加同行間的交流,又能提高技術水平,希望與會人員給予更好的建議;其次隨著生物科學領域的發展,希望與各高校的分析測試中心一起為生命科學領域做出貢獻,同時也感謝賽默飛世爾科技公司的大力支持。
清華大學 朱永法教授
賽默飛世爾科技(中國)有限公司色譜質譜市場經理 陳偉先生
陳先生說作為質譜公司,賽默飛世爾科技一向致力于幫助大家提供工具從而在生命領域做更好的研究,非常感謝各位老師對賽默飛世爾科技的全力支持,同時希望通過這個平臺使得大家在應用儀器上有所提高,如果有任何要求,我們也會虛心采納,幫助老師們更好的使用。
中山大學分析測試中心 欒天罡主任
10日上午,來自清華大學生命學院的鄧海騰教授、中山大學生命科學學院的彭宣憲教授、賽默飛世爾科技(中國)有限公司的張偉博士帶來了精彩的報告。
會議現場
清華大學生命學院 鄧海騰教授
來自清華大學生命學院的鄧海騰教授帶來報告《化學蛋白質組學的質譜研究》。
鄧教授介紹說目前Orbitrap質譜已經成為蛋白質深度研究分析的首選工具,其靈敏的探針對于研究健康和疾病中的酶活性研究更為有用,蛋白質工程與合成在酶作用物研究中起著非常重要的作用,而高吞吐量和多路復用分析與快速生物驗證是發現生物過程中分子活動關鍵因素。鄧教授還介紹說未來在臨床化學蛋白質組學中的研究仍值得期待。
中山大學生命科學學院 代彭宣憲教授
來自中山大學生命科學學院的老師介紹了《細菌耐藥的功能蛋白質組學研究》。
耐藥性嚴重危害著人體健康和食品安全,因此控制耐藥菌是一項緊迫、重要和前沿的研究。耐藥菌有著極大的危害,不僅加大患者死亡和傳染病的風險、造成巨大的經濟負擔,且能造成現代醫學成就的災難,為此歐盟特設立了每年11月18號為抗菌耐藥日。目前引起耐藥性主要有六個因素:沒有承諾、監測薄弱、缺少研究、缺乏感染控制、藥物使用不合理以及藥物質量低下,其中缺少研究是最重要的因素。
耐藥多蛋白相互作用可能在耐藥中起到關鍵作用,因此引入最新發展的蛋白質組學技術是非常必要的,以分子生物學、蛋白質組學、微生物學為基礎,對模式和病原菌對八種抗生素的耐藥性進行研究,采用不同模式菌相同抗生素比較和同一模式菌不同抗生素比較的策略進行多蛋白耐藥模式和機制的研究。在細菌耐藥的功能蛋白質組學研究中發現,改變蛋白質的貢獻率可通過功能性分析來確定,貢獻率的鑒定可在進一步研究中篩選關鍵蛋白,且這種方法能很好的進行功能蛋白質組學研究。報告中還介紹了主要科學發現為數不多的外膜耐藥相關蛋白,可以通過雙向調節應對數以百計的抗菌藥物。
賽默飛世爾科技(中國)有限公司 張偉博士
來自賽默飛世爾科技(中國)有限公司的張偉博士介紹了《質譜定量新貴:Orbitrap高分辨定量技術方法與應用》。
張博士介紹之所以基于Orbitrap定量高分辨技術是質譜定量新貴是因為首先基于Orbitrap高分辨定量的技術是最近幾年發展起來的新技術,同時還在不斷進步,另外它的一些特殊的特性使得它能發揮常規的定量技術所不能發揮的功能。
毫無疑問三重四極桿是質譜定量的一個金標準,它有著非常高的專一性/選擇性、靈敏度、精確度、線性通量等,但隨著科學研究和常規檢測的深入發展,用戶對于定量的要求也越來越高,而目標化合物的豐度可能更低,基質更加復雜等,面對這些挑戰,三重四極桿就會遇到一些問題,所以隨著高分辨質譜的發展,就出現了基于高分辨的定量技術。高分辨技術由于高分辨和高質量精度的優勢,可以很好的解決三重四極桿所不能解決的問題,但三重四極桿仍得到用戶的廣泛認可。
隨后張博士介紹了基于Orbitrap的高分辨技術的進展,首先介紹了基于三重四極桿定量與Orbitrap的異同,三重四極桿是基于SRM/MRM原理,通過Q1選擇出目標化合物經過Q2碎裂,Q3篩選出子離子,經過兩重離子過濾而很好的篩選出目標化合物來進行定量分析,SRM/MRM有著很好的選擇范圍還是線性范圍,但是在一些極端條件下,例如非常復雜的基質,豐度很低的目標化合物,就會面臨很多問題,同時SRM/MRM方法的開發非常繁瑣。而以Orbitrap為代表的高分辨技術通過定量的另外一種概念,它的優勢在于由于有著極高的分辨率,所以即使在基質非常復雜,目標物豐度非常低的情況下,也能很好的將目標化合物從干擾中區分開,達到非常好的專一性和選擇性;同時另外的一個特點就是擁有靈活多樣的掃描模式,根據實驗目的的不同可以采用不同的掃描方法來達到不同的定量效果。Orbitrap常用的定量掃描方法如Full scan,DDA可用于大規模發現同時進行大規模定量,針對目標化合物或是目標蛋白可以采用高分辨的PRM方式;隨著定量技術的發展,數據非依賴掃描方法(DIA)尤為熱門,可以說是質譜定量的終極模式,同時,Orbitrap有個獨有的功能——Multiplexing多重累積掃描,可以將傳統高分辨質譜通量的限制達到最高,將通量提高10倍以上。所以基于Orbitrap的高分辨定量技術可以應對目前嚴峻的定量挑戰,無論是選擇性、靈敏度、線性范圍還是定性定量的同時進行等。
10日下午,大分子和小分子分會專場同時舉行,小分子專場報告分別由北京藥品檢驗所中藥室的王京輝老師、秦皇島出入境檢驗檢疫局的李響老師、北京出入境檢驗檢疫局的張朝暉老師、江蘇出入境檢驗檢疫局的丁濤老師以及深圳出入境檢驗檢疫局的張毅老師精彩呈現。
分會報告現場
北京藥品檢驗所中藥室 王京輝老師
來自北京藥品檢驗所中藥室的王京輝老師帶來的報告題目為《LTQ Orbitrap在中藥指紋(特征)圖譜中的應用研究》。
王老師首先介紹了在中藥分析中LC/MS因其靈敏度高、專屬性強、應用范圍寬、高效、智能、自動的特性主要應用在天然產物的定性研究、中藥材中添加工業染料的檢測、中成藥中非法添加化學藥品的檢測、中藥代謝的研究以及微量成分的測定領域。
現代分析技術逐漸應用于指紋(特征)圖譜中,指紋(特征)圖譜技術在中藥質量控制中具有整體、宏觀分析的特點,符合中藥的特點,綜合專屬性鑒別和多指標成分定量分析,是全面控制中藥質量的可行模式,符合中醫理論的整體觀。其中,特征譜圖和指紋圖譜的區別在于前者計算的是特征峰的相對保留時間,而后者則按中藥色譜指紋圖相似度評價系統來計算相似度。
王老師介紹了課題:五十種北京市常用中藥飲片質量評價與標準研究,包括了何首烏飲片質量標準的研究-指紋圖譜、柴胡飲片質量標準指紋圖譜研究,詳細介紹了研究工作。
秦皇島出入境檢驗檢疫局 李響老師
來自秦皇島出入境檢驗檢疫局的李響老師介紹了《LTQ-Orbitrap在新型蜂蜜摻假物鑒別中的應用》。
李老師在報告中主要介紹了各種蜂蜜摻假物的鑒別,現有蜂蜜摻假鑒別技術主要有兩種,一是理化和感官檢驗法,對蜂蜜產品的糖成分、羥甲基糠醛、蛋白等指標進行分析,但由于受地域、品種等因素的影響,這種方法干擾因素多、靈敏度低且準確度不高;第二種為薄層色譜法和離子色譜法,測定蜂蜜中通常不含有的C4糖以上的寡糖,但是這種方法無法鑒別經處理不含寡糖或寡糖含量很少的淀粉糖漿,或者由二糖轉化而來的糖漿(如甜菜糖漿)。而目前一些新型的蜂蜜摻假物主要是源自C3植物的大米糖漿、甜菜糖漿等因其糖組分和蜂蜜十分相近等因素,鑒別存在一定困難。
李老師還介紹說秦皇島出入境是目前全國唯一使用高分辨質譜儀進行蜂蜜摻假鑒別的機構,LTQ-Orbitrap的精確質量分析、高分辨率MSn譜圖以及高通量分析使得結果準確、假陽性率低且檢測周期短。目前,大米糖漿檢出率明顯下降,李老師解釋說可能摻假減少,或是新的工藝或摻假手段的產生,而甜菜糖漿檢出率仍居高不下可能是不同工藝間有著差別或是也出現了一些新的摻假手段。
李老師總結說中心發揮LTQ-Orbitrap的優勢,發現了可用于鑒別C3植物轉化糖漿的特征物質,建立的一系列方法適用于蜂蜜中大米糖漿、甜菜糖漿、木薯糖漿的高靈敏度鑒別,其分析特性為蜂蜜摻假鑒別研究提供了新方法和新工具,也將會在摻假鑒別領域發揮越來越重要的作用。
北京出入境檢驗檢疫局 張朝暉老師
來自北京出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術中心的張朝暉老師介紹了《高分辨質譜在食品中有毒有害污染物篩查與確證中的應用實例介紹》。
張老師主要介紹了磺胺類化合物和喹諾酮類化合物的裂解規律研究、多級質譜中使用同位素峰進行化合物分子式推測以及HCD高分辨質譜數據庫管理和鑒定軟件。
目前,雙譜庫中,“篩查譜庫”已有13,000種有毒有害化合物,“確證譜庫”則有1,000種,基于網絡的數據庫達到25,721,496種有機化合物。其中,應用“雙譜庫”對進出口實際樣品進行篩查,檢出多種有毒有害物質;對實際檢測樣品中陽性結果進行驗證可鑒定出多個“假陽性”結果;建立基于網絡服務器數據庫的檢索,將譜庫拓展到2571萬種有機化合物,可實現未知物的鑒定。
CID與HCD比較發現,HCD比CID能產生更多有用的裂解碎片,二級質譜信息量大,HCD沒有cut-off效應,且HCD比CID在不同能量下能夠產生更多不同的碎片、裂解中的碎片離子能夠包含CID裂解中的碎片離子。
江蘇出入境檢驗檢疫局 丁濤老師
來自江蘇出入境檢驗檢疫局的丁濤老師介紹了《Q-Exactive在食品檢測中的應用》。
深圳出入境檢驗檢疫局 張毅老師
來自深圳出入境檢驗檢疫局的張毅老師介紹了《高分辨質譜在食品中有機化學危害物篩查中的應用》。
張老師主要介紹了環境、食品樣品中藥品及個人護理品(PPCPs)分析以及乳制品中抗生素及其降解產物篩查應用。
針對PPCPs在環境、生物和食品樣品中殘留篩查分析的需求,以HF-LPME樣品前處理技術建立了液相色譜-高分辨質譜篩查方法,結合精確分子量、保留時間、特征碎片離子可實現一次萃取富集同時檢測10類55中PPCPs化合物,方法檢測通量大、靈敏度高、選擇性好;由于PPCPs會在環境樣品中富集并隨著食物鏈傳遞,從而可能隨著食物鏈傳遞給人類,影響人體健康,本項研究對于PPCPs在環境、生物和食品樣品中的篩查和本底研究還在進行中。
在對乳制品抗生素的研究中,初步研究了青霉素類抗生素經過β-內酰胺酶降解后形成的降解產物,采用高分辨質譜分析得到降解產物的精確二級質譜圖等對原藥及其降解產物進行了定性,確定了人工“無抗奶”中的殘留標識物;利用高分辨質譜對目標化合物無標準品確證、高靈敏、抗干擾特性,建立人工“無抗奶”中抗生素降解產物的簡單快速測定方法,用以識別人工“無抗奶”,方法的檢測限基本可以滿足法規的要求。
大會第二天11日上午,來自東華理工大學的陳煥文教授、司法部司法鑒定科學技術研究所的卓先義老師、中山大學附屬腫瘤醫院的朱孝峰老師以及賽默飛世爾科技(中國)有限公司的工程師劉瑤謹分別作了報告。
東華理工大學 陳煥文教授
來自東華理工大學的陳煥文教授報告題目為《Orbitrap:質譜領域的創新應用》。
陳教授報告主要介紹了其實驗室研究工作以及代表性研究工作、Orbitrap創新應用及其發展潛力以及未來的展望。
質譜技術多次引領科學發展并在眾多科學領域具有了廣泛的應用,在其118年的發展史中,已有6位質譜科學家獲得諾貝爾獎。陳教授介紹其代表性研究工作包括了從分子結構出發,對復雜基體樣品直接電離機制的闡釋、發現分子本身物性參數對分子能荷傳遞過程的作用規律,揭示了復雜基體樣品分子直接電離的分子機制以及發雜基體樣品直接質譜分析方法體系的創建。在Orbitrap的創新應用方面,陳教授主要介紹了呼出氣體活體質譜分析、內部物質的電噴霧萃取電離質譜研究以及常壓水自由基離子化學的質譜研究,可能應用在預測非極性待測物檢測以及操作條件的把握及選擇性的提高和新有機化學反應開發與利用研究。
陳教授最后介紹會說質譜將來可能會走出分析化學領域,可關注其在活體原位直接質譜分析、無機化學合成及材料制備(特殊合成、材料基因組工具)及有機反應機理解析及新反應開發(綠色化學及清潔能源)方面的趨勢。
司法部司法鑒定科學技術研究所 卓先義老師
來自司法部司法鑒定科學技術研究所的卓先義老師介紹了《血、尿中濫用藥物及其代謝物的LTQ-Orbitrap篩選分析》。
桌老師首先提到司法化學分析有著范圍廣、基質復雜、含量低且線索少的的特點,因此應用LTQ-Orbitrap將是一個很好的選擇,其主要應用在毒、藥物篩選分析、新生代謝產物分析以及血、尿中的EtG的檢測。
現有的篩選方法主要為生物檢材中毒藥物GC-MS/MS篩選分析、生物檢材中毒藥物LC -MS/MS篩選分析、毛發中濫用藥物的LC -MS/MS篩選分析、生物檢材中有毒生物堿的LC -MS/MS分析、抗生素類藥物的LC -MS/MS分析、血液中金屬元素篩選分析體系以及液相色譜高分辨質譜。而目標物則主要有列表內化合物篩選和未知物以及完全未知的物質。
中山大學附屬腫瘤醫院 朱孝峰老師
來自中山大學附屬腫瘤醫院的朱孝峰老師介紹了Beclin 1 蛋白乙酰化修飾調控自噬體成熟及其在腫瘤中的作用。
會議最后,來自賽默飛世爾科技(中國)有限公司的劉瑤謹工程師為大家介紹了《Orbitrap儀器的使用與維修》。
賽默飛世爾科技(中國)有限公司 劉瑤謹工程師
劉瑤謹工程師重點強調希望用戶在使用Orbitrap的同時要對它定期維護與保養,從而使儀器得到更有效、長時間的使用。
集體合影
會后,與會人員參觀了中山大學分析測試中心。
中山大學測試中心創建于1983 年,是國家教委組織建立的首批直屬高校分析測試中心之一。今年是中心成立的30周年,經過30年的建設和發展,測試中心已成為學校理、工、醫科各院系教學和科研的重要基地之一,也是 目前華南地區規模最大、儀器設備先進、綜合分析測試能力雄厚的大型理化分析中心之一。中心目前擁有大型分析測試儀器53臺,總價值逾8000萬元人民幣,其中價值超過100萬元的儀器有23臺;擁有包括FEI Tecnai G2 F30透射電子顯微鏡、軌道阱高分辨液-質聯用儀等在內的一批尖端儀器。
目前,中心在編員工42人,其中20人具博士或碩士學位;擁有五大技術平臺:表面與結構分析平臺、材料微區分析平臺、無機與元素分析平臺、有機與藥物分析平臺、質譜與生命分析平臺,支撐的學科包括物理、生物、地理、藥 學、環境、醫學、海洋乃至人文等多領域;除此之外,中心設置了質量控制與業務管理平臺,按照CMA的要求進行質量體系建設與業務管理。