電噴霧內部萃取電離質譜直接分析蒜瓣組織的研究

張華　朱亮　陳煥文

1引言

常壓質譜技術（Ambient mass spectrometry， AMS）是實現復雜基體樣品直接分析的重要手段，在生命科學、化學、食品安全、刑偵等領域具有重要的應用＼[1，2＼]。常壓電離是復雜樣品直接質譜分析的前提，要求在無需樣品預處理的條件下快速獲得復雜基體樣品中痕量特定組分的氣態離子＼[3＼]。近年來，為適應不同形態復雜基體樣品的分析，國內外提出了50余種新型電離技術，極大地擴寬了質譜技術的應用領域＼[3＼]。常見的表層解吸電離技術如電噴霧解吸電離（DESI）＼[4＼]、低溫等離子體探針（LTP）＼[5＼]、實時在線分析（DART）＼[6＼]、微波等離子體炬（MPT）＼[7＼]、空氣動力輔助電離（AFAI）＼[8＼]、表面解吸常壓化學電離（SDAPCI）＼[9＼]等可以直接電離復雜樣品表面痕量的分析物，甚至對樣品進行質譜成像研究； 紙噴霧（Paper spray）＼[10＼]、電噴霧萃取電離（EESI）＼[11＼]可以對液態或氣態復雜樣品進行實時質譜分析； 借助高能激光的強解吸電離作用發展起來的電離技術（如常溫常壓表面輔助激光解吸附/離子化技術（Ambient SALDI）＼[12＼]、激光消融電噴霧電離（LAESI）＼[13＼]）可以將分析深度延深到表面以下數微米。受采樣體積及電離效率的限制，這些方法的靈敏度受到影響。Liu等＼[14＼]提出的葉子噴霧（Leaf spray）為植物組織樣品的分析提供了更快捷的方法，但是該方法只能分析樣品的淺表層。更重要的是，在傳統分析中，樣品中的有效物質均暴露在空氣中，一些具有生物活性的物質容易發生降解、失活，對分析結果帶來影響。可見，在不破碎樣品的前提下，實現凝聚態樣品（如動植物組織）內部物質的直接質譜分析更具科學意義，因為樣品內部蘊含更加豐富的信息將為全面了解樣品的特性提供更多的科學依據。

蒜瓣是日常生活中常用的香辛蔬菜，含有豐富的生物活性成分如有機硫化物、氨基酸、多糖等，常見的分析手段往往只能分析其中的某一類成分，無法高通量地實現蒜瓣組織中多種成分的分析＼[15，16＼]。本研究以蒜瓣為代表性樣品，利用電噴霧內部萃取電離質譜技術（iEESIMS）＼[17， 18＼]在無需樣品預處理的前提下原位分析蒜瓣組織中的多種化學成分，并借助數學統計學方法分析蒜瓣的化學指紋譜圖數據，建立了一種從分子水平上快速分析植物組織成分的質譜學方法。

1引言

常壓質譜技術（Ambient mass spectrometry， AMS）是實現復雜基體樣品直接分析的重要手段，在生命科學、化學、食品安全、刑偵等領域具有重要的應用＼[1，2＼]。常壓電離是復雜樣品直接質譜分析的前提，要求在無需樣品預處理的條件下快速獲得復雜基體樣品中痕量特定組分的氣態離子＼[3＼]。近年來，為適應不同形態復雜基體樣品的分析，國內外提出了50余種新型電離技術，極大地擴寬了質譜技術的應用領域＼[3＼]。常見的表層解吸電離技術如電噴霧解吸電離（DESI）＼[4＼]、低溫等離子體探針（LTP）＼[5＼]、實時在線分析（DART）＼[6＼]、微波等離子體炬（MPT）＼[7＼]、空氣動力輔助電離（AFAI）＼[8＼]、表面解吸常壓化學電離（SDAPCI）＼[9＼]等可以直接電離復雜樣品表面痕量的分析物，甚至對樣品進行質譜成像研究； 紙噴霧（Paper spray）＼[10＼]、電噴霧萃取電離（EESI）＼[11＼]可以對液態或氣態復雜樣品進行實時質譜分析； 借助高能激光的強解吸電離作用發展起來的電離技術（如常溫常壓表面輔助激光解吸附/離子化技術（Ambient SALDI）＼[12＼]、激光消融電噴霧電離（LAESI）＼[13＼]）可以將分析深度延深到表面以下數微米。受采樣體積及電離效率的限制，這些方法的靈敏度受到影響。Liu等＼[14＼]提出的葉子噴霧（Leaf spray）為植物組織樣品的分析提供了更快捷的方法，但是該方法只能分析樣品的淺表層。更重要的是，在傳統分析中，樣品中的有效物質均暴露在空氣中，一些具有生物活性的物質容易發生降解、失活，對分析結果帶來影響。可見，在不破碎樣品的前提下，實現凝聚態樣品（如動植物組織）內部物質的直接質譜分析更具科學意義，因為樣品內部蘊含更加豐富的信息將為全面了解樣品的特性提供更多的科學依據。

蒜瓣是日常生活中常用的香辛蔬菜，含有豐富的生物活性成分如有機硫化物、氨基酸、多糖等，常見的分析手段往往只能分析其中的某一類成分，無法高通量地實現蒜瓣組織中多種成分的分析＼[15，16＼]。本研究以蒜瓣為代表性樣品，利用電噴霧內部萃取電離質譜技術（iEESIMS）＼[17， 18＼]在無需樣品預處理的前提下原位分析蒜瓣組織中的多種化學成分，并借助數學統計學方法分析蒜瓣的化學指紋譜圖數據，建立了一種從分子水平上快速分析植物組織成分的質譜學方法。

1引言

常壓質譜技術（Ambient mass spectrometry， AMS）是實現復雜基體樣品直接分析的重要手段，在生命科學、化學、食品安全、刑偵等領域具有重要的應用＼[1，2＼]。常壓電離是復雜樣品直接質譜分析的前提，要求在無需樣品預處理的條件下快速獲得復雜基體樣品中痕量特定組分的氣態離子＼[3＼]。近年來，為適應不同形態復雜基體樣品的分析，國內外提出了50余種新型電離技術，極大地擴寬了質譜技術的應用領域＼[3＼]。常見的表層解吸電離技術如電噴霧解吸電離（DESI）＼[4＼]、低溫等離子體探針（LTP）＼[5＼]、實時在線分析（DART）＼[6＼]、微波等離子體炬（MPT）＼[7＼]、空氣動力輔助電離（AFAI）＼[8＼]、表面解吸常壓化學電離（SDAPCI）＼[9＼]等可以直接電離復雜樣品表面痕量的分析物，甚至對樣品進行質譜成像研究； 紙噴霧（Paper spray）＼[10＼]、電噴霧萃取電離（EESI）＼[11＼]可以對液態或氣態復雜樣品進行實時質譜分析； 借助高能激光的強解吸電離作用發展起來的電離技術（如常溫常壓表面輔助激光解吸附/離子化技術（Ambient SALDI）＼[12＼]、激光消融電噴霧電離（LAESI）＼[13＼]）可以將分析深度延深到表面以下數微米。受采樣體積及電離效率的限制，這些方法的靈敏度受到影響。Liu等＼[14＼]提出的葉子噴霧（Leaf spray）為植物組織樣品的分析提供了更快捷的方法，但是該方法只能分析樣品的淺表層。更重要的是，在傳統分析中，樣品中的有效物質均暴露在空氣中，一些具有生物活性的物質容易發生降解、失活，對分析結果帶來影響。可見，在不破碎樣品的前提下，實現凝聚態樣品（如動植物組織）內部物質的直接質譜分析更具科學意義，因為樣品內部蘊含更加豐富的信息將為全面了解樣品的特性提供更多的科學依據。

蒜瓣是日常生活中常用的香辛蔬菜，含有豐富的生物活性成分如有機硫化物、氨基酸、多糖等，常見的分析手段往往只能分析其中的某一類成分，無法高通量地實現蒜瓣組織中多種成分的分析＼[15，16＼]。本研究以蒜瓣為代表性樣品，利用電噴霧內部萃取電離質譜技術（iEESIMS）＼[17， 18＼]在無需樣品預處理的前提下原位分析蒜瓣組織中的多種化學成分，并借助數學統計學方法分析蒜瓣的化學指紋譜圖數據，建立了一種從分子水平上快速分析植物組織成分的質譜學方法。