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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 (5)-数据处理的一些问题探讨

气质联用(GCMS)

  • 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

    (5)-数据处理的一些问题探讨



    先回顾一下AMDIS的基本概念
    对于AMDIS有的网友可能比较熟悉,特别是农残,环境,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 andTechnology)提供。
    The Automatic MassSpectral 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。


    图1 解卷积过程示意图
    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。下面是Amdis的主界面。


    图2 Amdis主界面
    具体的使用运行请参考我以前的帖子。

  • 该帖子已被版主-有雨的夜加10积分,加2经验;加分理由:原创
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  • symmacros

    第1楼2016/11/30

    应助达人

    (5)-数据处理的一些问题探讨

    1. 一个化合物多次在Amdis里面出现的含量问题
    1.1 下面是某一样品的总离子色谱图,其中乙酸异丁酯isobutyl acetate如下图。

    图 3 乙酸异丁酯TIC
    而运行Amdis时候会出现两次结果,分别是5.1786min和5.1859min。


    图4 乙酸异丁酯Amdis结果

    图5乙酸异丁酯Amdis结果
    5.1786min的含量Amount=0.0245%,解卷积后的纯度,检索正反匹配度和权重都很高99, 97, 99, 98。
    5.1859min的含量Amount=0.0151%,解卷积后的纯度,检索正反匹配度和权重都很高99,97, 99, 98。
    在这种情况下,乙酸异丁酯总含量(最终含量)应该是0.0245+0.0151=0.0396%。
    当然也可以把其峰面积相加来进行有关计算。
    在TIC上面提取主要离子m/z 43,56,73也看到是完整的色谱峰。只是Amdis判断成了两个峰罢了,所以要相加含量即可。

    图6乙酸异丁酯离子提取图
    1.2在看看ethyl butyrate也是被认成两个峰(点)。

    图7 ethylbutyrate的Amdis结果
    5.6810min: Amount=0.0400%, 5.6832min: Amount=0.0445%, 检索匹配度也都很高。即ethyl butyrate的含量为0.0845%。
    1.3 ethyl 2-methylbutyrate在多个地方出现,也是用同样的方法来加和处理。

    图8 ethyl2-methylbutyrate的Amdis结果
    可以看到在5.9908,5.9959,6.0222,6.0353,6.0382min出来5个结果。
    另外也可以通过调整Amdis的设定参数(例如灵敏度,阈值等)来减少重复出现的结果。不过有时候难免有重复结果的出现,且不同扫描段的最佳解卷积参数也不一样,要想每个峰都不出现重复结果的理想状态是比较难的。

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  • symmacros

    第2楼2016/11/30

    应助达人

    2 共流峰的含量分配
    下面是roseoxide和2-methyl-4-isopropyl-2-thiazole的合峰。

    图9 roseoxide和2-methyl-4-isopropyl-2-thiazole的合峰Amdis结果
    可能看到,16.125min:roseoxide(0.023%), 16.1254min匹配度不高,舍去,16.1276min: roseoxide(0.061%)和16.1538min: 2-methyl-4-isopropyl-2-thiazole(0.00123%)。即Roseoxide: 0.084%, 2-methyl-4-isopropyl-2-thiazole: 0.00123%。比例大致68.3:1。Rose Oxide的提取离子m/z 139, 69, 154和2-methyl-4-isopropyl-2-thiazole提取离子m/z 126, 72, 141图如下。

    图10 roseoxide和2-methyl-4-isopropyl-2-thiazole的提取离子结果
    更多例子请参考我以前的帖子。

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  • bfm00

    第3楼2016/11/30

    朱老师又发表新作了,收藏起来学习。

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  • symmacros

    第4楼2016/11/30

    应助达人

    以前有网友问这个问题,当时只是简单回答了一下,今天整理一下和大家分享。

    bfm00(bfm00) 发表:朱老师又发表新作了,收藏起来学习。

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  • zwq1973

    第5楼2016/12/01

    应助达人

    这个一定要收藏的,对我们做香精分析的特别有用啊

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  • gaogao0214

    第6楼2016/12/01

    朱老师系列作品必须关注。我想问下AMDIS的amount%是怎样计算的?和chemstation的百分含量相差的比较多。

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  • symmacros

    第7楼2016/12/01

    应助达人

    AMDIS的amount%也是对解卷积后提纯的化合物离子进行积分后归一化法进行计算。但和ChemStation的计量计数方式不同。但在一定范围内是有比例关系。

    gaogao0214(hygao8410) 发表:朱老师系列作品必须关注。我想问下AMDIS的amount%是怎样计算的?和chemstation的百分含量相差的比较多。

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  • sallysally

    第8楼2016/12/01

    一个峰有多个相同结果出来比较烦,要相加一下。

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  • symmacros

    第9楼2016/12/01

    应助达人

    香精分析amdis还是个不错的工具,多探讨交流。

    zwq1973(zwq1973) 发表:这个一定要收藏的,对我们做香精分析的特别有用啊

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  • symmacros

    第10楼2016/12/01

    应助达人

    有时候可以通过改变amdis参数来减少同时处理多个同样的结果。

    sallysally(sallysally) 发表:一个峰有多个相同结果出来比较烦,要相加一下。

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