做一個精明的買家——采購質譜儀之我見

　　質譜儀的應用越來越普遍。如何選購質譜儀變成一個越來越受到關注的話題。那么，如何才能成為一個精明的買家呢?本文作者結合自身工作經驗從以下三個方面展開討論，希望對大家的工作能夠有所幫助。

　　一、質譜儀的工作原理與性能特點

　　質譜儀的分類可以按照其工作原理進行劃分，在選購質譜儀之前首先應該對于質譜儀的工作原理有個大致了解。從某種意義上說，工作原理決定了質譜儀的結構，從而決定了其性能特點，并且也決定了其應用范圍。從整體結構上來看，無論哪種質譜儀都由四個部分組成。按照先后次序的排列分別是：離子源、接口及引導裝置、質量分析器和檢測器。無論哪種質譜儀，其中三個部分(離子源、接口及引導裝置和檢測器)都是不可或缺的，并且工作原理大同小異。區別質譜儀的核心部分在于質量分析器。不同原理的質量分析器在性能方面表現出來巨大差別。

　　市場上主流質譜儀的質量分析器大致可以分為三種：離子阱、四級桿和飛行質譜。其工作原理和結構差異巨大。他們在性能上表現出來不同的特點。簡單地說，離子阱偏重于定性，四級桿偏重于定量。這兩種儀器具有結構相對簡單，安裝使用方便、造價相對低廉。但是由于其分辨率較低(通常只能測到化合物分子量小數點后兩位)被稱為低分辨質譜儀。飛行質譜儀屬于高分辨質譜儀，它可以精確測定到分子量小數點后四位。這類質譜儀可以精確測定化合物質量數，從而推斷出其化學結構式，其定性能力更加可靠。質譜儀的工作原理決定了其特點。進一步的了解需要去閱讀離子阱、四級桿或者飛行質譜的理論書籍。

　　值得一提的是，市面上的質譜儀一般不是單一結構。很多情況都是將幾種結構組合在一起。例如把三個四級桿串聯起來(更加準確的說法應該是在兩個四級桿中間加上一個碰撞裝置)就形成所謂三重四級桿質譜儀；把四級桿與飛行質譜儀串聯起來就形成所謂的Q-TOF；把離子阱與飛行質譜儀串聯起來就形成所謂IT-TOF。也可以把四級桿與離子阱串聯起來，根據串聯方式不同形成Q-Trap或者線性離子阱。通過這種組合能夠改善質譜儀的定性與定量能力，并且在兩種能力之間取得平衡。

　　選擇什么樣的質譜儀取決于你需要解決什么樣的問題。下表簡要列出幾種質譜儀的特點和應用領域。

　　表1. 質譜儀的分類、特點以及主要用途

質譜儀	分辨率	分析級別msn	可提供的信息	主要用途
四級桿質譜儀	低分辨	1	分子量	可用于定量和定性分析
三重四級桿質譜儀	低分辨	2	分子量與子離子碎片分析信息	主要用于痕量定量分析，也可以用于定性分析
離子阱質譜儀	低分辨	1至10級	分子量與子離子碎片分析信息	主要用于定性分析；可做多級子離子碎片分析
飛行質譜儀	高分辨	1	精確質量數以及確認化合物的化學式	主要用于化合物確認的定性分析，
三重四級桿飛行質譜儀	高分辨	2	準確質量數、化學式、子離子碎片分析信息	主要用于化合物結構的定性以及定量分析
離子阱飛行質譜儀	高分辨	1至10級	精確質量數以及多級子離子碎片分析信息	主要用于化合物結構的定性分析

　　從應用的角度看，單級四極桿可以應付一般定量和定性工作的需要，但是當存在復雜基質干擾時，其功能就會受到限制。三重四級桿質譜儀在去除干擾方面能力突出，對于復雜成分樣品，檢測效果更加出色，但是其價格比較貴。在這種情況下，離子阱質譜儀就是一個比較合適的選擇。但是，不管是離子阱質譜儀還是四級桿質譜儀，由于其分辨率比較低只適合于目標化合物的篩查和定量，對于未知化合物的定性非常困難。許多比較深入的研究工作和定性分析必須依賴高分辨質譜儀。目前，最為普及的高分辨質譜儀是飛行時間質譜。

　　普通企業或一般科研單位所從事的測試工作相對簡單，對儀器性能要求不高。這時，應該關注儀器的耐用性、操作方便和維護簡單以及成本因素。大型企業或重點科研單位研究方向多、測試樣品復雜，對儀器的性能要求比較高。在從事新產品研發、方法研究、國標制定、應對一些突發事件等工作時需要配備高性能的質譜儀。此外，對于開展常規檢測的工作而言，還應該考慮相關檢驗工作是否有相應的國家標準、行業標準或國際標準，并且應該根據這些標準要求去購買對應類型的質譜儀。這樣做的好處是結果比對比較方便，可以省去方法學上的大量研究工作。

　　二、性價比的問題

　　其實，這個問題是采購工作中非常傷腦筋的問題。追求高性能對于使用者來說是一種非常強烈的沖動，但是資金總是掣肘。因此，從這個角度看問題，性能參數好、價格昂貴并不一定是最佳選擇。

　　不追求高精尖的質譜儀還有以下三個方面的考慮。首先，主流產品在設計的時候會充分考慮應用的普遍需求，能夠滿足一般需要。其次，儀器在性能上稍微高出一點都需要買家付出很大代價，從性價比的角度上看得不償失。再其次，質譜儀性能參數處在一個持續改進當中。今天高出同類儀器的最佳參數用不了幾年就會被普遍超越。如果不是急用，用不著多花錢去追求那一點參數或者性能上的優越性。當然，處于第一線研究的需要，是否值得為那一點優良參數花錢，另當別論。

　　一般而言，根據自己當下的需要，稍加前瞻性的考慮選擇性價比適中的產品是最佳選擇。

　　三、質譜儀的主要技術參數

　　如何衡量質譜儀技術性能的優劣呢?毫無疑問，衡量質譜儀時技術參數是最主要手段。但是，不同產品具有不同的特點，為了突出自己儀器的優越性不同廠家在宣傳上喜歡選擇性地夸大某些參數的重要性。那么，在實際購買質譜儀的時候，應該主要關注哪些技術參數呢?換句話說，哪些參數能夠反映儀器的先進性呢?根據以往的經驗，提請大家注意以下幾個性能參數。它們分別是：靈敏度、掃描速度、分辨率、準確性、重現性以及儀器耐用性。

　　靈敏度的意義在于最低檢測限。較高的靈敏度可以檢測到更加微量的化合物。也就是說在靈敏度高的儀器上能夠檢測到的物質在靈敏度較低的儀器上可能檢測不到。這一特性在某些情形下顯得十分重要。

　　高靈敏度是所有質譜儀生產商追求的目標。但是，事情并不是絕對的。有些生產商為了追求超高靈敏度會以犧牲分辨率以及掃描速度為代價。例如擴大離子錐的口徑能讓更多的離子進入質量分析器從而提高靈敏度。但是，這樣一來，會導致大量污染物進入質量分析器，檢測本底將會增高，分辨率會受到影響并且增加后續的維護保養成本。從某種角度上講，不能保證分辨率的數據是沒有意義的數據。一些標榜超高靈敏度的質譜儀在實際應用中并不受歡迎。

　　衡量靈敏度的指標是信噪比(S/N)。目前，國內沒有衡量信噪比的統一標準，信噪比(S/N)的數值可以通過一些算法被放大。這就造成了一個很怪的現象，從信噪比上看靈敏度極高的質譜儀在實際檢測工作中并沒有突出的表現。一個非常重要的技術指標因此變得沒有參考價值。由于沒有統一標準，靈敏度指標是被寫得最亂的一個指標。一些廠家儀器型號沒有變化，但靈敏度越寫越高，其實就是變相的造假。

　　掃描速度是影響質譜儀性能的另一個重要參數。它是質譜儀進行質量掃描的速度。同樣質量范圍，掃描速度越快，單位時間掃描次數越多(周期越短)，也就意味著單位掃描點越多。掃描速度取決于質量分析器的類型和結構參數，也和電腦運算快慢、模數及數模轉換接口、放大電路等有關。在評價掃描速度時除了具體的掃描速度外，掃描的步頻也是考察掃描速度的重要指標。步頻越小意味著掃描精度越高。

　　分辨率是質譜儀的另一個重要指標。簡單地說，靈敏度的意義在于‘測得到’，分辨率的意義在與‘分得開’。但是，分辨率與靈敏度相似，也是一個可以通過改變其它參數加以‘美化’的指標。通過降低靈敏度可以提高分辨率，通過降低掃描速度也可以改善分辨率。

　　以下數據來自于某種品牌質譜儀的技術參數，仔細研究能夠發現掃描速度與分辨率之間的關系。

　　1)掃描速度：3張譜圖/秒，分辨率為70,000(監測離子200 m/z)

　　2)掃描速度：7張譜圖/秒，分辨率為35,000(監測離子 200 m/z)

　　3)掃描速度：12張譜圖/秒，分辨率為12,500(監測離子400 m/z)

　　上述數據說明：隨著掃描速度的增加，分辨率持續下降；

　　從上面的論述中可以看出：靈敏度、分辨率、掃描速率三者緊密相關。因此衡量一臺質譜儀優劣應該綜合考察上述三種參數。通常，在制訂質譜儀招標技術參數的時候，我們應該規定在某一靈敏度和達到某一掃描速率的情況，儀器應該達到的分辨率。應該將上述三種參數作為一個考察指標，而不要分別列出。否則，儀器供應商將會在犧牲其它技術性能的情況下提供孤立參數。這樣就難以全面衡量質譜儀的性能。

　　除了上述因素，另一些需要考慮的技術參數還包括：準確性、重現性、穩定性、故障率、售后服務、軟件性能以及數據庫升級服務等因素。這些因素也會影響質譜儀的使用效能。

　　需要特別指出的是質譜儀技術發展日新月異。一些大型質譜儀正在小型化，例如磁質譜；一些基于新原理開發出來的質譜儀正在受到越來越多的關注，市場覆蓋率也越來越大。因為篇幅所限本文不準備展開討論。從發展趨勢看，軌道阱質譜儀和傅里葉質譜儀是發展非常快的質譜技術。目前，它們的價格比較昂貴。

　　作者簡介：

　　王少坤：

　　主任藥師，中招網專家庫專家

　　1982年畢業于南京中醫藥大學中藥系；

　　1982年至1991年在江蘇省衛生廳藥政局工作；

　　1991年至今在江蘇省食品藥品監督檢驗研究院工作。