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【金秋计划】提高灵敏度的样品制备策略

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2024/09/11

食品常规理化分析

样品制备是 LC-MS 方法的第一步，对于提高灵敏度至关重要。
提高灵敏度的一个常用方法是：增加用于萃取的样品量或进样量。这种简单易行的方法对于纯净的标准溶液非常有效。

然而，对于真实的生物样品，如果缺乏适当的样品制备过程来获得干净的样品提取物，则可能无法达到预期的灵敏度提高效果。有时甚至会导致灵敏度下降，因为增加样品体积或进样体积也会增加提取样品中的基质成分。

除了目标物之外，生物样本中还存在各种内源性成分（如蛋白质、脂类、盐类），它们的含量通常比分析物高得多。如果这些成分被带入提取样品中,并与分析物发生共洗脱，导致在质谱分析过程中（尤其是在使用电喷雾电离时），可能出现抑制或增强分析物的电离（基质效应）。

基质效应会严重影响 LC-MS 生物分析测定的灵敏度、准确度和精确度。回收率是正确的样品制备策略需要考虑的另一个重要因素，因为一般来说，回收率越高，灵敏度就越高。

理想的样品制备方法应能从生物样品中 100% 地回收分析物，并去除所有基质成分，从而最大限度地提高灵敏度。
然而，在实际应用中很难实现理想的样品制备。能提取大部分分析物的样品制备方法可能也会提取大量基质成分，导致严重的基质效应（如果不能通过色谱法解决）。反之亦然，一种方法可以提取出非常干净的样品，但分析物的回收率却很低。

因此，为了提高灵敏度，应同时评估基质效应和回收率，以获得最佳的样品制备方法，而这往往是两者的折衷。
对于小分子分析物而言，蛋白质和盐类相对容易从生物样本中去除。

磷脂由于同时具有疏水（两个脂肪酸"尾部"）和亲水（磷酸盐"头部"）官能团的两亲性质，通常很难去除。血浆中丰富的磷脂已被证明是小分子生物分析 LCMS 检测中基质效应的主要来源之一。

因此，确保在样品提取过程中有效去除磷脂已成为提高小分子生物分析检测灵敏度、质量和稳健性的常用方法。
对于蛋白质分析物的 LC-MS 生物分析，生物样品中的高丰度内源性蛋白质（如血清白蛋白、免疫球蛋白）是基质效应的主要来源。与蛋白质分析物相比，血浆/血清中这些内源性蛋白质的浓度通常要高得多。

其中一些蛋白质（或其消化后产生的肽）可能与蛋白质分析物（或其相应的替代肽）具有相似的理化性质，因此很难将其从感兴趣的蛋白质（或肽）中分离出来，并可能导致严重的离子抑制、高背景噪声以及对 LC-MS 分析的潜在干扰，从而严重降低检测灵敏度。

目前已开发出多种样品提取策略。对于小分子分析物，蛋白质沉淀（PPT）、液液萃取（LLE）和固相萃取（SPE）是最常用的样品制备方法。对于多肽和蛋白质分析物，SPE、PPT 和免疫亲和萃取（IAE）被广泛使用。

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