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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初步介绍(续)

气质联用(GCMS)

  • 上次在简单介绍Amdis后,一些网友希望介绍保留指数应用等内容。为感谢网友的关注和支持,现补充一下有关内容。再次感谢网友的支持和关注。未经许可,请勿转载。


    (上次有关内容请参考: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
    http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20091226/2294579/index.shtml)


    保留指数校正(RI Calibratiion)简介


    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。


    (先回顾一下保留指数的一些概念:


    作为强有力的分离和鉴定复杂混合物的分析手段,GCMS已广泛应用于许多领域。特别在天然香精油,香气香味产品的分析鉴定有明显的优势。


    MS鉴定未知物最常用的办法就是未知物的质谱与质谱数据库中标准谱图进行对比。基于相似度,检索功能可提供一个按相似系数由高到低的匹配列表。相似度越大,检索的正确的可能性就越高。正如众所周知,充满挥发性香气香味成分的植物的提取物,香精油等天然材料的复杂机体含大量的萜(烯)化合物,即由异戊二烯单元组成烯类,如单萜,二萜,倍半萜,双萜烯类化合物,及其含氧衍生物,如醇类,醛类,酮类,酯类,醚类,氧化物等的复杂混合物。同分异构体有着相似的质谱图,其质谱裂解出非常相似的碎片,用质谱数据谱库PBM检索就难以识别。例如,甲位蒎烯和乙位蒎烯这两个异构体的质谱图非常接近,在PBM检索时,给出的结果可能把甲位判断成乙位。再例如,柠檬醛的两个异构体橙花醛和香叶醛,橙花醇和香叶醇等等也有同样问题。许多醇和及其酯的大部分离子碎片也相同。脂肪醇和直链烯烃的质谱图非常相似。三个二甲苯的邻,间,对异构体也非常相似。有时候,即是匹配度很高,也无法断定检索的结果是否正确。有时候检索到的几个化合物的匹配度都很高,也很接近,究竟选哪一个呢?对于异构体,同系物和结构特征相似的化合物,由于其质谱图非常相似,谱库检索结果匹配度,排列次序都很接近,检索给出的顺序也不一定正确。但它们的保留时间可能会不同,但保留时间只能在特定色谱条件下不变,而保留指数在固定相相同下有可比性。虽然在相同的柱子上和相同的色谱条件下,两个不同的化合物的保留指数有可能相同。但两个化合物同时具有相同的保留指数(或保留时间)和相同的质谱图的不可能性极小。所以在谱库检索的基础上,用保留指数来确认结果。是一种很重要的手段。


    保留指数的计算


    保留指数retention index或Kovats Index(RI或KI)概念是由Kovats在1958年提出。是把组分的保留值用两个分别前后靠近它的正构烷烃来标定(这比仅用一个参比物质的相对保留值定向更为精确)。正构烷烃的保留指数规定为等于该烷烃分子中碳原子数的100倍。例如正己烷的RI为600,正庚烷为700,正十五烷为1500.正构烷烃的RI与所用的色谱柱,柱温及其它操作条件无关。


    保留指数(RI)的计算公式如下:


    I=100Z+100[logt’R(x)- logt’R(z)]/ [logt’R(z+1)- logt’R(z)] (恒温分析)


    式中:t’R为校正保留时间;
    Z和Z+1分别为目标化合物(X)流出前后的正构烷烃所含碳原子的数目;
    这里:t’R(z) < t’R(x)< t’R(z+1), 一般正构烷烃所含碳原子的数目Z大于4.


    以上的保留指数(RI)的计算只用于恒温分析。对于沸点范围较宽的复杂组分混合物的分析,一般采用程序升温的方法。在程序升温时,组分的保留指数的测定有所不同。两者有差异,需要校正。


    1963年Van Den Dool 等经过推算(详细的推导过程略)引入线性程序升温保留指数的概念。


    IT=100Z+100[TR(x)-TR(z)]/ [TR(z+1)-TR(z)] (线性程序升温)


    式中:TR(x),TR(z),TR(z+1)分别代表组分及碳数为Z,Z+1正构烷的保留温度。且TR(z)< TR(x)

    一般讲,保留温度的测量比保留时间的测定要麻烦一点。由于保留温度和保留时间通常具有高度的相关性,所以用保留时间代替上式中的保留温度来进行计算保留指数。


    可以手动来计算保留指数。现在一般是由相关软件利用正构烷烃的保留时间来自动计算完成。例如有的工作站或第三方软件(例如AMDIS)里面带有计算保留指数功能。)




    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。


    点击File----Open, 选择上述MS数据文件,Open





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  • symmacros

    第1楼2010/01/17

    应助达人

    点击Analyze | Analyze GC/MS Data,选Type of analysis为RI Calibration/Performance.



    点击Run

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  • symmacros

    第2楼2010/01/17

    应助达人

    点击OK,运行后




    这样就建立了有关保留指数校正的文件alkanes.csl,alkanes.cal等。


    可用记事本检查alkanes保留指数校正文件。例如:


    3.845 700.0 100 724 Heptane
    4.519 800.0 100 845 Octane
    5.849 900.0 100 806 Nonane
    11.384 1100.0 100 389 Undecane
    15.460 1200.0 100 619 Dodecane
    19.784 1300.0 100 627 Tridecane
    24.119 1400.0 96 631 Tetradecane
    28.345 1500.0 100 649 Pentadecane
    32.399 1600.0 100 657 Hexadecane
    36.265 1700.0 100 664 Heptadecane
    39.851 1800.0 100 410 Octadecane
    43.481 1900.0 99 677 Nonadecane
    46.883 2000.0 97 702 Eicosane
    49.990 2100.0 96 404 Heneicosane
    53.209 2200.0 96 705 Docosane
    56.079 2300.0 91 424 Tricosane
    58.895 2400.0 100 782 Tetracosane

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  • symmacros

    第3楼2010/01/17

    应助达人

    保留指数校正的应用


    与前面一样调用所要分析的MS数据文件。在Analysis Setting中的Type of analysis


    选Use RI Calibration Data及按自己的分析条件修改其它参数。


    练习例子:
    选择CARP5P.D数据文件打开(Open):




    Analysis----Setting 到Analysis Settings
    在Type of analysis选Use RI Calibration Data:

    点击Save。
    在Analysis菜单下点Analyze GC/MS Data


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  • symmacros

    第4楼2010/01/17

    应助达人

    点Run运行。


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  • symmacros

    第5楼2010/01/17

    应助达人


    在File菜单下点Go To Results放大结果观察:

    注:按Confirm可回到原来的主界面。


    化合物ethyl hexadecanoate计算的保留指数(RI)为1991.4,它在MSL目标化合物库的值是1990(此值是在建立MSL库是按化合物的RI值已经输入的),两者相差:1.4。


    这样就可以用AMDIS除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。

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  • symmacros

    第6楼2010/01/17

    应助达人

    自建库时加入保留指数的方法


    仍以选择CARP5P.D数据文件的ethyl hexadecanote为例。


    在library菜单下点Build One Library…


    点files


    点Create New Library…。并在文件名下输入test.msl,确定(OK)



    点Add:[R.I= 1991.4 14.344min CARD5P](仅仅输入ethyl hexadecanote)或Add All(输入所有化合物)

    点New Compound and Specrum


    点edit,再点compound


    如果有什么编辑或改动,点Save即可。
    从上面可以看到ethyl hexadecanote的Index(RI)为1991.4。是由自动计算得到。(注:这里是作为例子,不要和前面的1990相混淆)。用同样的方法可以输入其它化合物的RI值等其它信息。就可以在保留指数校正时应用。

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  • symmacros

    第7楼2010/01/17

    应助达人

    从记事本打开结果报告(report)及转换成Excel格式


    先生成结果报告(Generate Report),并在Report File下输入保存路径和文件名:



    生成报告后,在相应的路径打开此文件。并可转换成Excel文件。便于浏览。包括以下内容:


    FileName   
    CAS   
    Name   
    R.T.   
    R.I.   
    Width   
    Purity   
    Model   
    Min. Abund.   
    Amount   
    Scan   
    Peak Tailing   
    S/N (total)   
    Base Peak   
    Max. Amount   
    Area   
    Intgr.Signal   
    Max. Area   
    Expec.
    R.T.   
    RI-RI(lib)   
    Net   
    Weighted   
    Simple   
    Reverse   
    Corrections   
    S/N (m/z)   
    Conc.

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  • symmacros

    第8楼2010/01/18

    应助达人

    下面是某白酒样品在PEG-20M色谱柱上的总离子色谱图(一小部分)。 其中乙酸乙酯(4.028分钟)的峰与少量甲醇(4.028分钟)的峰相重叠(后面是乙缩醛,4.254分钟)。直接用PBM检索无法看到甲醇。经过AMDIS处理后,痕量甲醇就能够出现。





    Amdis在农残检测,环境,食品安全等领域用处很广,主要是从复杂样品例如食品和环境基质中识别目标化合物,减少假阴性结果等。请参考有关文献。

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  • zhoukun81

    第9楼2010/01/18

    谱库可不可以拷贝来用呢

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  • symmacros

    第10楼2010/01/18

    应助达人

    谱库是可以拷贝来用的,或者说你自建的谱库,我就可以用,不用再建谱库。或者用商业的谱库。

    zhoukun81(zhoukun81) 发表:谱库可不可以拷贝来用呢

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