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【第二届原创大赛参赛作品】AMDIS自动化质谱图解卷积和鉴定软件在GC/MS数据处理的初步应用

气质联用(GCMS)

  • 对于AMDIS有的网友可能比较熟悉,特别是农残,环境,毒品,有害物,香精香料等领域的朋友可能属于高级使用者。本人以初学者的身份初步介绍一下AMDIS。如有不妥,请批评指正。未经许可,不得转载,请谅解。


    一般来说,目标化合物的分析要求检测目标离子和确认离子的比例。然而,对于高基体背景的样品,大峰后面的痕量组分或流出时间很接近的成分,离子比例会受到基体的影响很难符合要求。为了确保分析结果可靠,一般采用背景扣除及手动积分。因此,对于复杂基体的样品数据处理,需要耗费大量的时间。为了提高分析效率,谱图可以利用一种称为“解卷积”的数学计算来将目标化合物从背景中分离出来。美国国家标准和技术院(NIST)开发了功能强大的解卷积软件,即自动质谱解卷积和鉴定系统(AMDIS)。


    下面简单介绍一下AMDIS:
    AMDIS 软件由美国国家标准技术研究院(NIST)(National Institute of Standards and Technology)提供。
    The Automatic Mass Spectral Deconvolution and Identification System (AMDIS)
    自动质谱图解卷积和鉴定系统软件(AMDIS)让您从GC/MS数据文件自动找到目标化合物。软件先对GC/MS数据文件解卷积寻找所有分离组分。每一组分与目标化合物的谱库进行对比。如果以上的用户设定值,然后报告出目标图谱和解卷了组分的图谱的匹配因子。


    什么是解卷积(Deconvolution)?
    NIST AMDIS的定义:“这里所用的术语在广义上是指从一个复杂的混合物中提取信号。 解卷积的过程包括处理噪音、校正漂移、从紧密相邻的共洗脱峰中提取出单个峰等。” (简单讲就是去复杂化)


    用下面的简图可以解释解卷积过程:
    在GC/MS 中,Deconvolution是一种数学技术,它可以将重叠的质谱图“分开”成为“清晰”的单个组分的谱图。图1 是这个过程的简单示意图。这里分别是总离子流色谱图(TIC)和质谱图。与常见的情况一样,这个色谱峰包含了多个重叠在一起的组分,而最高点质谱图实际上也是这些组分的组合图。质谱谱库检索只可能给出一个较差的匹配,而且不能识别所有构成这种组合谱图的单个化合物组分。



    左边是TIC上某一峰的质谱图。右边是经过解卷积处理后,让目标化合物从基质和干扰物分离出来。得到3张质谱图。很明显,这样干净而纯的质谱图非常有利于PBM质谱谱库检索或其它谱图检索解析工具。这样对共流出的度组分,大峰中小成分,基质掩盖的痕量组分分析度很有利。


    另外,AMDIS可以进行保留指数校正。
    如果能够将AMDIS和保留指数校正等方法结合起来,就可以得到更为准确或更多的检索信息。并能提高检索效率。
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  • symmacros

    第1楼2009/12/26

    应助达人

    AMDIS 可免费从网上下载(http://chemdata.nist.gov/mass-spc/amdis/downloads/),而且几乎可以和所有商业GC-MS 系统产生的数据文件形式兼容。

    AMDIS安装

    1.    从NIST下载免费软件包,按要求安装,很简单。
    2.    购买NIST05, Nist08质谱库里面带有Amdis。安装NIST05或NIST08时就会自动安装。

    下面以AMDIS32(NIST05)为例介绍。

    启动AMDIS软件
    (AMDIS可以独立运行,不需要任何工作站为基础)
    从Windows的程序的Amdis_32直接启动。

    如果在安捷伦工作站上安装NIST05或NIST08的话,也可以从安捷伦的MS ChemStation----Data Analysis----Spectrum----Amdis打开。



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  • symmacros

    第2楼2009/12/26

    应助达人

    初次打开AMDIS的界面如下:


    如果前面打开过什么文件,可能出现下面的界面:



    如果第一次运行AMDIS,会询问调用GC/MS数据缺省格式是什么,例如HP(Agilent),Finnigan(Thermo), PE, Shimadzu等是18中数据格式。几乎涵盖所有商业GC-MS系统产生的数据文件形式兼容。

    以及仪器类型,如四级杆,离子阱等。扫描从高到底或从低到高等。


    选择后,点击OK。(当然以后随时改变选项)

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  • symmacros

    第3楼2009/12/26

    应助达人

    调用质谱数据文件
    File----Open:


    选择要分析的MS数据文件。Open:
    下面第一个窗口是TIC,第二个是某一点(峰)的质谱图。


    选择AMDIS库
    Analyze----Setting----libraries----Target compound library----Select New:


    选择所要用AMDIS库(MSL后缀)。 路径在X(驱动磁盘符):\Amdis32\Lib或X:\NIST05\Amdis32\Lib。

    这里在分析类型(Type of analysis)选简单(simple,仅对比质谱数据和目标化合物谱库(MSL)来鉴定化合物)为例。如果有时间和机会,后面再介绍目标化合物加保留指数校正的方法。

    注:如果购买过NIST05质谱软件谱库,里面带有部分环境,有害物,毒品,香精香料,化学武器等化合物的AMDIS库。也可以自建谱库。


    例如NISTEPA.MSL(环境谱库)打开,SAVE。下面界面出现。(也可以点击 run 运行文件。)

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  • symmacros

    第4楼2009/12/26

    应助达人

    点击Run,或者再次启动AMDIS时,确认窗口出现。


    上面AMDIS的确认窗口显示不同的区域:
    最上面的是总离子色谱图,第二是目标离子轮廓图,第三是原始色谱图和提取色谱图的,其中黑色为原始未处理的质谱图,白色为经解卷积处理后提取的“干净”的质谱图。
    第四个是数据谱库和提取色谱图的比较。其中黑色为标准谱库里的质谱图,白色为经解卷积处理后提取的“干净”的质谱图。黑白的质谱图重叠程度越高,代表这个峰纯度越高。

    在TIC右边是检索结果(result)窗口。点击保留时间可以看到不同化合物的相关信息。
    可以从File菜单下Go to Results观察更进一步的信息:


    可以看到化合物的保留时间,名称,质谱纯度,匹配度,CAS号,含量,峰面积等信息。


    注:分析结果中保留时间后面的数字代表对比库鉴定出的可能化合物的个数。如果数字大,可以通过设置匹配度值大一点来设置门槛过滤。
    化合物前面疑问号和净化后的匹配度有关,>80, 无问号,75-79 一个?,70-74 ??, <70 ???


    点Confirm可以返回到上一个界面(确认窗口)。

    生成结果报告

    在File菜单下面Generate Report,一般不要选择Report all hits,会打印很长的报告。按Generate:


    打印文本报告
    File----Print Text----Report----Print:



    退出AMDIS程序
    File----Exite----Exit

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  • symmacros

    第5楼2009/12/26

    应助达人

    自建谱库


    同样先调出标准样品的MS数据文件。





    点击Run。在Mode菜单选Copmonet,不可选Target One。
    点击上选定化合物质谱图对应的上三角,将其选成红色。




    在Library菜单下点击Build One library。







    点击Add




    点击New Compound Spectrum。



    点击Edit




    点击Compound…




    在Names and synonyms(名称及同义名):框中输入化合物名称,例如methane,bromochloro. 以及Formula: CH2BrCl等信息。按Save。返回上一界面。如下:




    点击Files…




    点击Create New Library…(如果是在原来的谱库里添加,则点击Load Library…)。在文件名输入自建库的名称,例如test.msl。按确定(OK)。退出即可。




    这样用户就可以根据所需添加自己行业目标化合物的谱图而量身定做自己的谱库。

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  • symmacros

    第6楼2009/12/26

    应助达人

    保留指数校正(RI Calibratiion)简介(略,请参考有关资料)

    AMDIS除单独使用特征离子鉴定目标化合物外,可以结合保留指数校正是鉴定结果更准确。

    保留指数校正库(RI calibration library)的建立

    先在GCMS上运行正构烷烃标准化合物,如C6-C30或C6-C26等,获得MS数据文件。通过AMDIS建立保留指数校正文件。在AMDIS上,用此文件的保留校正指数和MSL库里的保留校正指数对比,来更准确鉴定目标化合物。


    参考续2:

    http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20100117/2352775/

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  • 半开的门

    第7楼2009/12/26

    谢谢你的分享,楼主占如此多的楼层想必是要更新的,静等,占位

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  • symmacros

    第8楼2009/12/27

    应助达人

    谢谢关注。也想尽量集中,占用楼层是因为一层里不好输入较多内容,系统检查时间长,通不过,图片也要验证。请多指导。

    feblo(feblo) 发表:谢谢你的分享,楼主占如此多的楼层想必是要更新的,静等,占位

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  • 风风

    第9楼2009/12/27

    感谢LZ!一直在找这方面的资料!!今天终于看到比较详细的讲解了!!

    symmacros(jimzhu) 发表:谢谢关注。也想尽量集中,占用楼层是因为一层里不好输入较多内容,系统检查时间长,通不过,图片也要验证。请多指导。

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  • k-14chen

    第10楼2009/12/27

    呵呵,lz用的Agilent GCMS啊

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