7.3.1 设备设计的方案
该模块包括用于蛋白质高通量鉴定的基质辅助激光解吸串联飞行时间质谱仪（MALDI-TOF-MS）。它可以进行快速的蛋白质分子量测定和蛋白质鉴定、蛋白质／多肽谱高速扫描，采用电喷雾轨道阱和离子阱的混合模式可实现蛋白质一级质谱的高分辨率扫描和二级质谱的高速度扫描，从而对蛋白质进行进一步的高覆盖率和高可信度鉴定。基于对高分辨串联质谱的分析，可同时获得一级和二级质谱（MS1和MS2）的高精度图谱，确证蛋白质的鉴定信息。此外，对蛋白质进行多模式的分级，将有助于降低样本的复杂性，提高蛋白质鉴定的准确率，其中包括基于带电性质、疏水性质的液相电泳方法、液相色谱方法。在分级水平上，同时兼顾半制备到微量的样本量（图7-13）。
图7-13 蛋白质高分辨鉴定模块设计方案
PMF：肽质量指纹图谱（peptide mass fingerprinting）。
7.3.2 关键设备的主要技术指标
7.3.2.1 基质辅助激光解吸串联飞行时间质谱仪1台（SCIEX 5800 MALDI-TOF/TOF）
5800质谱仪（图7-14）为蛋白质的鉴定与相对定量分析提供了快速可靠的途径。新型1 k Hz激光器和Dynamic Exit算法，使采集速度提高10倍以上；OptiBeam同轴激光器照射，将一级和二级扫描的灵敏度提高10倍以上；连续加热离子源以及用户可编程的源清洁技术，增加了正常运行的时间和通量。该质谱仪技术参数请见表7-6。
图7-14 基质辅助激光解吸串联飞行时间（SCIEX 5800 MALDI-TOF／TOF）质谱仪
图片引自SCIEX公司产品说明。
表7-6 SCIEX 5800质谱仪的技术参数
*1 amol＝1×10-8 mol。
7.3.2.2 液相色谱/高分辨质谱仪2台（Orbitrap LTQ -XL/Q Exactive）
1.Orbitrap XL
Orbitrap XL是一台结合离子阱与轨道阱的仪器（图7-15）。出色的质量准确性和分辨能力、高灵敏度和多级质谱扫描能力（表7-7），使它成为蛋白质鉴定的良好选择。它的高能碰撞解离室，为深入进行蛋白质组学研究提供了更多的离子碎裂方式。
图7-15 Orbitrap XL质谱仪及其结构简图
Electrospray Ion Source：电喷雾离子源；LTQ Linear Ion Trap：LTQ线性离子阱；C-Trap：C型阱；HCD Collision Cell：高能碰撞诱导解离（high collision induced dissociation，HCD）碰撞池；Orbitrap Mass Analyser：静电场轨道离子阱质量分析器。（图片引自ThermoFisher公司产品说明）
表7-7 Orbitrap XL质谱仪技术参数
*m／z即质荷比，也就是带电离子质量与所带电荷的比值。
2.Q Exactive(www.xing528.com)
Q Exactive（QE）质谱仪（图7-16）结合了四极杆的质量过滤功能，与Orbitrap的高分辨率和稳定性优点融为一体。创新的S型透镜（S-lens）离子源提高了样品分析的灵敏度。S型透镜呈逐步堆叠的环形金属片组，形成一个射频装置，能够捕获并有效地聚焦离子，形成紧密的离子束，提高离子传输的效率，使Q Exactive仪器在灵敏度方面远优于LTQ-orbitrap。四极杆部件使QE非常适合进行分析物的靶标筛选。Hyper Quad四极杆的质量过滤功能，使分辨率和灵敏度得到较好的结合。分离母离子的范围选择，可以从0.4 Da到全质量范围（表7-8）。
图7-16 Q Exative质谱仪及其结构简图
HCD Cell：高能碰撞诱导解离池；C-Trap：C型阱；Hyper Quad Filter with Advanced Quadruple Technology（AQT）：先进四极杆离子筛选过滤技术；Advanced Active Beam Guide（AABG）：先进的主动离子束传输组件；Ultra High Field Orbitrap Mass Analyser：超高场静电场轨道离子阱质量检测器；RF lens：射频透镜。（图片引自ThermoFisher公司产品说明）
表7-8 Q Exactive质谱仪的技术参数
上述2台高分辨质谱仪，实现了对样品高质量和高准确度的检测，降低了假阳性率。它们以自己的高灵敏度和宽动态范围，可以鉴定更多的蛋白质。同时，它们还具备高效的平行检测模式，以及二级质谱的高灵敏度。
7.3.2.3 液相色谱/四极杆飞行时间质谱仪2台（Agilent Q-TOF 6530/6550）
（1）Agilent Q-TOF 6530质谱仪（图7-17）聚集了Agilent公司的三大核心创新技术——高精度飞行时间质谱技术、喷射流离子聚焦技术和Mass Hunter质谱工作站。它适合轮廓分析、结构鉴定、大分子和小分子定量分析等的研究。其技术参数如下。
图7-17 Agilent Q-TOF质谱仪及其结构简图
Electrospray：电喷雾；Ion Modulator：离子束调节器；MCP Detector：微型多通道板检测器；Ion Optics：离子透镜；Accelerating Column：加速仓；Turbo Pump：涡轮泵；Shield（“Liner”）：隔离罩（“衬里”）；Ion Mirror：离子透镜。（图片引自Agilent公司产品说明）
①具有高质量准确度（1 ppm）、灵敏度与扫描速度。
②分辨率大于20 000，将目标化合物从背景干扰中分离出来，可以实现最高5个数量级的谱图内动态范围。
③质量范围宽，质荷比（m／z）最高可达到20 000。
④Agilent喷射流离子聚焦技术采用高温鞘流氮气（N 2）设计，优化了电喷雾效率。离子密度和去溶剂化效率得到了改善。提高了信噪比，对于一级和二级质谱分析，平均有5～10倍的信号提高。
⑤应用领域：加载Agilent喷射流离子聚焦技术的Agilent Q-TOF 6530，具有出色的一级和二级质谱分析性能，将灵敏度、扫描速度和高质量精确度都发挥到最佳，适用于蛋白质组学、代谢组学、杂质分析、法医分析、食品安全检测和环境分析等领域。
（2）Agilent Q-TOF 6550质谱仪（图7-17）引入了离子漏斗技术，增强了离子化效率和离子传输速度，同时还囊括离子束压缩冷却技术、喷射流离子聚焦技术（jet stream）、GHz高速检测器、模-数转换采集模式和双增益放大器技术于一身，成为具有高分离度、超高质量精度和飞克级灵敏度的高分辨质谱仪。其技术参数如下。
①灵敏度为飞克级。
②动态范围最高为5个数量级（一张图谱内）。
③扫描速度为50幅谱图／s。
④Agilent喷射流离子聚焦技术结合了改良的离子光学技术，能为高通量应用提供更高的灵敏度，并延长了最高灵敏度下的正常运行时间。
⑤新型的全离子MS／MS（二级质谱）技术，用于在TOF和Q-TOF液-质联用系统上进行目标化合物和非目标化合物的筛查。
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