CN111684272B - 质谱分析方法及质谱分析装置 - Google Patents

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Abstract

由源自具有烃链的试样成分的前体离子生成产物离子并进行质谱分析的质谱分析装置(1)中，具备：反应室(2)，其用于导入前体离子；自由基生成部(51)、(52)、(53)，其用于生成具有氧化能力的自由基、或/和具有还原能力的氢自由基以外的自由基；自由基照射部(54)，其用于将生成的自由基照射到反应室(2)的内部；分离检测部(3)，其用于将通过与自由基的反应而由前体离子生成的产物离子根据质荷比进行分离并检测；结构推断部(14)，其用于基于所检测的产物离子的质荷比以及与前述结构或结构候选相关的信息来推断试样成分的结构。

Description

质谱分析方法及质谱分析装置
技术领域
本发明涉及质谱分析方法及质谱分析装置，其用于通过对使源自具有烃链的试样成分的离子解离所生成的产物离子进行检测来推断该烃链的结构。
背景技术
为了鉴定高分子化合物或解析其结构，广泛利用如下的质谱分析法：从源自试样成分的离子中选择具有特定质荷比的离子作为前体离子，使其进行1次或多次解离，生成产物离子(也称为碎片离子。)，将它们根据质荷比分离，并分别检测。作为执行这种质谱分析法的装置，例如使用离子阱飞行时间型质谱分析装置。离子阱飞行时间型质谱分析装置中，作为使被捕捉到离子阱中的分子量大的前体离子解离的方法，最常规的是如下的低能量碰撞诱导解离(LE-CID:Low-Energy Collision Induced Dissociation)法：使在离子阱内被激发的前体离子反复撞击于氩等非活性气体，从而使前体离子一点一点地积蓄能量并引起解离(例如非专利文献1)。
代表性的高分子化合物之一有脂肪酸。脂肪酸为具有烃链的羧酸，大致分为在烃链中不含不饱和键的饱和脂肪酸、和在烃链中包含不饱和键的不饱和脂肪酸。脂肪酸根据烃链的长度而特性不同，特别是不饱和脂肪酸的情况下，生物化学活性根据烃链中所含的不饱和键的位置而变化。因此，脂肪酸、包含脂肪酸的物质(例如在脂肪酸上键合被称为头基(head group)的已知结构而成的磷脂)的解析中，生成对烃链的结构(不饱和键的位置、烃链的长度)的推断有用的产物离子并检测是有效的。但是，如LE-CID法那样的能量积蓄型的离子解离法中，对前体离子赋予的能量分散于分子内整体，因此前体离子发生解离的位置的选择性低，因此难以生成对脂肪酸等所具有的烃链的结构的推断有用的产物离子。
非专利文献2中，提出了推断脂肪酸所具有的烃链的结构的方法。该方法利用如下情况：当将脂肪酸用四氢吡咯等衍生化后进行电子电离时，无论饱和键和不饱和键，都生成在烃链所含的碳-碳键的位置解离而成的产物离子。该方法中，在饱和键的位置解离而生成的产物离子的质量与在跟其相邻的碳-碳键的位置解离而生成的产物离子的质量的差成为14Da，另一方面，在不饱和键的位置解离而生成的产物离子的质量与在跟其相邻的碳-碳键的位置解离而生成的产物离子的质量的差成为12Da，基于此来推断烃链的结构(烃链的长度和不饱和键的位置)。
专利文献1中，提出了推断不饱和脂肪酸所具有的烃链的结构的另一个方法。该方法利用当将臭氧导入到离子阱中使其与不饱和脂肪酸反应时源自不饱和脂肪酸的前体离子在不饱和键的位置发生选择性解离的情况，由前体离子在不饱和键的位置解离而生成的产物离子的质量来推断烃链的结构。
专利文献2、非专利文献3中记载了利用如下情况来推断不饱和键的位置的方法：对源自不饱和脂肪酸的前体离子照射高能量的电子射线使其解离、或通过比LE-CID法更大幅激发并撞击于非活性气体的高能量碰撞诱导解离(HE-CID:High-Energy CollisionInduced Dissociation)法使前体离子解离而生成产物离子时，难以生成前体离子在不饱和键的位置解离而成的产物离子，与前体离子在不饱和键以外的位置解离而成的产物离子相比，检测强度变小。
非专利文献4中记载了利用如下情况来推断不饱和键的位置的方法：通过对离子阱中捕捉的源自不饱和脂肪酸的前体离子照射加速至高速的He，从而使前体离子转变为自由基种，然后使其碰撞诱导解离而生成产物离子时，难以生成前体离子在不饱和键的位置解离而成的产物离子，与前体离子在不饱和键以外的位置解离而生成的产物离子相比，检测强度变小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：澳大利亚专利申请公开第2007/211893号公报
专利文献2：加拿大专利申请公开第2951762号公报
非专利文献
非专利文献1：McLuckey,Scott A."Principles of collisional activation inanalytical mass spectrometry."Journal of the American Society for MassSpectrometry 3.6(1992):599-614.
非专利文献2：Andersson,Bengt A.,and Ralph T.Holman."Pyrrolidides formass spectrometric determination of the position of the double bond inmonounsaturated fatty acids."Lipids 9.3(1974):185-190.
非专利文献3：Shimma,Shuichi,et al."Detailed structural analysis oflipids directly on tissue specimens using a MALDI-SpiralTOF-Reflectron TOFmass spectrometer."PloS one 7.5(2012):e37107.
非专利文献4：Deimler,Robert E.,Madlen Sander,and Glen P.Jackson."Radical-induced fragmentation of phospholipid cations using metastable atom-activated dissociation mass spectrometry(MAD-MS)."International journal ofmass spectrometry 390(2015):178-186.
非专利文献5：岛袋，粕谷，和田，“使用微波电容耦合等离子体的小型原子源的开发”，第77回应用物理学会学术演讲会演讲论文集，2016年9月，社团法人应用物理学会
发明内容
发明要解决的问题
非专利文献2中记载的方法中，必须预先使不饱和脂肪酸衍生化，前处理耗费时间/劳力。另外，不饱和脂肪酸中存在本身不能衍生化的物质。
专利文献1中记载的方法中，使用反应性高的臭氧，因此必须导入用于防止臭氧向大气中排出的臭氧过滤器等设备。另外，若臭氧进入到质谱分析装置的内部，则也存在各部的电极、绝缘物被氧化，质谱分析装置的性能降低的可能性。
专利文献2、非专利文献3、及非专利文献4中记载的方法利用前体离子在不饱和键的位置解离而生成的产物离子的检测强度小于前体离子在不饱和键以外的位置解离而生成的产物离子的检测强度的情况，来推断不饱和键的位置，但是，根据不饱和脂肪酸的种类、测定条件，有时在不饱和键以外的位置解离而成的产物离子的质谱峰的强度也变小，难以以高精度推断不饱和键的位置。
此处，主要针对不饱和脂肪酸的结构的推断进行了说明，但上述方法之中，专利文献2、非专利文献2-4中记载的方法也可用于饱和脂肪酸的结构的推断。但是，非专利文献2中记载的方法中如上所述存在如下问题：前处理耗费时间/劳力，无法进行不能衍生化的试样成分的解析。另外，专利文献2、非专利文献3、及非专利文献4中记载的方法中，存在将强度小的质谱峰误认为在不饱和键的位置解离而生成的产物离子所对应的质谱峰，即使是饱和脂肪酸也错误地推断为不饱和脂肪酸的可能性。
本发明要解决的问题是提供针对具有烃链的试样成分能够简便且以高精度推断该烃链的结构的质谱分析技术。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题而做出的本发明特征在于，其为由源自具有烃链的试样成分的前体离子生成产物离子并进行质谱分析的质谱分析方法，
对于前述前体离子，照射氢自由基以外的具有氧化能力的自由基、或/和具有还原能力的自由基而生成产物离子，
将前述产物离子根据质荷比进行分离并检测，
基于前述检测的产物离子的质荷比及强度来推断前述烃链的结构。
烃这个词有时仅指仅由碳原子和氢原子组成的化合物，但本申请说明书中记载的烃链不必限定于仅由碳原子和氢原子组成的化合物，例如也可以是其侧链被羟基、羧基等包含除碳原子和氢原子以外的种类的原子的基团修饰而得到的化合物。另外，烃链的结构除了直链、支链之外，也可以是包含环状部的结构。进而，烃链的碳-碳键可包括饱和键和不饱和键这两者。此外，本发明中，成为推断结构的对象的烃链的长度只要是能进行质谱分析的程度的长度就没有特别限定，例如可以推断具有包含200个或300个碳原子的烃链的试样成分的结构。
前述具有烃链的试样成分的1例为在前述烃链上键合结构或结构候选已知的物质而成的试样成分。具体而言，例如为具有烃链的羧酸即脂肪酸、在脂肪酸上键合几十种结构候选中的1个而成的磷脂。具有烃链的试样成分为在该烃链上键合结构或结构候选已知的物质而成者的情况下，通过使用本发明的质谱分析方法，能够推断试样成分整体的结构。但是，前述具有烃链的试样成分不必限定于烃链以外的结构或结构候选已知的物质。上述问题涉及烃链的结构的推断，对于烃链以外的结构未知的试样成分，也能够推断整体结构中的至少烃链的结构。另外，对于这种试样成分的、烃链以外的部分的结构，例如由通过LE-CID法使前体离子解离而生成的产物离子的结构解析等来推断即可，因此通过与这种推断组合使用，能够推断试样成分整体的结构。
本发明的质谱分析方法中，对于源自具有烃链的试样成分的前体离子，照射氢自由基以外的具有氧化能力的自由基、或/和具有还原能力的自由基而生成产物离子并检测。根据发明人进行的测定，对源自具有烃链的试样成分的前体离子照射作为代表性的具有氧化能力的自由基的羟基自由基或/和氧自由基时，前体离子在烃链中所含的不饱和键的位置发生选择性解离，生成在该位置加成氧原子而成的产物离子。因此，根据以能与噪音显著区别开的强度检测到的产物离子的质荷比，至少能够推断试样成分中所含的烃链的结构。
另外，对源自具有烃链的试样成分的前体离子照射具有氧化能力的自由基时，不仅生成上述产物离子，还生成在烃链中所含的不饱和键的位置加成氧原子而成的产物离子(在前体离子上加成氧原子而成的离子。以下称为“前体加合离子”。)。根据发明人进行的测定可知，与前体离子为顺(cis)型的情况相比，为反(trans)型时前体加合离子的生成效率更高。因此，根据前体加合离子的强度，能够推断试样成分中所含的烃链是顺型还是反型。
需要说明的是，氢自由基在从烃链中夺取氢原子的意义上也是具有氧化能力的自由基的一种。但是，关于氢自由基，前体离子的解离位置的选择性低。另外，使用氢自由基的情况下，不仅会发生通过从烃链中夺取氢原子而产生的前体离子的解离，还几乎同时发生在夺取氢原子后的烃链上附着另外的氢自由基的反应。因此，在利用氢自由基夺取烃链的氢原子而生成的产物离子上会附着另外的氢自由基而生成具有各种各样的质荷比的产物离子，产物离子谱的解析变得困难。因此，本发明的质谱分析方法中，将氢自由基除外。需要说明的是，此处所说的氢自由基的除外是将对前体离子仅照射氢自由基的情况除外，不排除在生成其它自由基时同时生成的氢自由基在结果上照射于前体离子的情况。
进而，根据发明人进行的另一测定，对源自具有烃链的试样成分的前体离子照射作为代表性的具有还原能力的自由基的氮自由基时，无论饱和键和不饱和键，前体离子均在烃链所含的碳-碳键的位置解离而生成产物离子。在饱和键的位置解离而生成的产物离子的质量与在跟该饱和键相邻的碳-碳键的位置解离而生成的产物离子的质量的差为14Da。另一方面，在不饱和键的位置解离而生成的产物离子的质量与在跟该不饱和键相邻的碳-碳键的位置解离而生成的产物离子的质量的差为12Da。因此，通过利用该差，根据产物离子的质荷比以及与前述物质的已知的结构或结构候选相关的信息(质量等)，从而至少能够推断试样成分中所含的烃链的结构。
通过本发明的质谱分析方法，无需进行衍生化等前处理，另外，也不使用反应性高的臭氧，因此能够简便地分析各种试样成分。另外，本发明的质谱分析方法不是利用产物离子的检测强度特异性地减小的情况，而是根据能以充分强度检测的产物离子的质荷比等来推断结构，因此，能够以高精度推断试样成分中所含的烃链的结构。
另外，为了解决上述问题而做出的本发明的另一方式特征在于，其为由源自具有烃链的试样成分的前体离子生成产物离子并进行质谱分析的质谱分析装置，其具备：
反应室，其用于导入前述前体离子；
自由基生成部，其用于生成氢自由基以外的具有氧化能力的自由基、或/和具有还原能力的自由基；
自由基照射部，其用于将由前述自由基生成部生成的自由基照射到前述反应室的内部；以及，
分离检测部，其用于将通过与前述自由基的反应而由前述前体离子生成的产物离子根据质荷比进行分离并检测。
另外，本发明的质谱分析装置可以还具备结构推断部，其用于基于前述检测的产物离子的质荷比及强度来推断前述烃链的结构。
向前述反应室中照射的自由基为具有氧化能力的自由基的情况下，前述结构推断部可以根据前体离子在烃链的不饱和键的位置解离而生成的产物离子的质荷比来推断该不饱和键的位置。或者，前述结构推断部可以根据在前体离子上加成氧原子而成的前体加合离子的强度来推断该不饱和键是顺型还是反型。
另外，向前述反应室中照射的自由基为具有还原能力的自由基的情况下，前述结构推断部可以根据烃的碳-碳键断裂而生成的产物离子的质荷比来推断烃链的结构。
前述自由基生成部可以使用在大气压气氛中生成自由基的自由基生成部、或者在真空气氛中生成自由基的自由基生成部中的任一者。作为在大气压气氛中生成自由基的自由基生成部，例如可以使用利用电晕放电的自由基生成部。另外，在真空气氛中生成自由基的自由基生成部例如可以具备：
自由基生成室；
真空排气部，其用于对前述自由基生成室进行排气；
原料气体供给源，其用于向前述自由基生成室中导入原料气体；以及
真空放电部；其用于使前述自由基生成室中发生真空放电。
质谱分析装置中用于选择前体离子的质量分离部、用于将通过前体离子的解离而生成的产物离子进行质量分离的质量分离部被配置在高真空空间。因此，在大气压空间中生成自由基的情况下，必须在自由基生成部的前后配置真空泵，会导致装置大型化，且变得昂贵。进而，在大气压气氛中生成的自由基容易因与周围的气体、自由基碰撞并再结合等而消失，自由基的利用效率低。使用在真空气氛中生成自由基的自由基生成部时，能够避免这些问题。
前述真空放电部可以使用例如高频等离子体源、空心阴极等离子体源、或磁约束型等离子体源。使用高频等离子体源的情况下，与电感耦合型的高频等离子体源相比，使用电容耦合型的高频等离子体源时生成的自由基的温度更高、反应性更高。因此，可以认为通过使用电容耦合型的高频等离子体源而以高效率生成产物离子，能够提高检测强度。
另外，本发明的质谱分析装置优选还具备热供应部，其用于对导入到前述反应室中的前体离子施加热。
通过对前体离子施加热，能够增大该前体离子的内能，提高与自由基的反应性，以高效率生成产物离子。
另外，本发明的质谱分析装置优选还具备加热部，其设置于前述原料气体供给源、前述反应室、及自该原料气体供给源至该反应室的流路中的至少一者，用于对前述原料气体进行加热。
该方式中通过将原料气体进行加热，从而提高生成的自由基的温度来提高反应性，能够以高效率生成产物离子。
发明的效果
通过使用本发明的质谱分析方法或质谱分析装置，对于具有烃链的试样成分，能够简便且以高精度推断该烃链的结构。
附图说明
图1为本发明的质谱分析装置的一个实施例的离子阱-飞行时间型质谱分析装置的概要构成图。
图2为本实施例的离子阱-飞行时间型质谱分析装置中使用的自由基照射部的概要构成图。
图3为本实施例的质谱分析装置中将在真空下通过高频放电由水蒸气生成的羟基自由基及氧自由基照射于磷脂并进行测定，从而获取的质谱图。
图4为本实施例的质谱分析装置中将在真空下通过高频放电由氧气生成的氧自由基分别照射于源自具有顺型的不饱和键的磷脂的前体离子和源自具有反型的不饱和键的磷脂的前体离子，并测定由此生成的产物离子而获取的质谱图的局部放大图。
图5为不饱和键为反型的磷脂和顺型的磷脂的分子结构。
图6为示出由具有反型的不饱和键的磷脂生成的前体加合离子的检测强度相对于前体离子的检测强度的比与由具有顺型的不饱和键的磷脂生成的前体加合离子的检测强度相对于前体离子的检测强度的比之比、跟反应时间的关系的图表。
图7为示出前体加合离子的检测强度相对于前体离子的检测强度的比、跟反型的不饱和脂肪酸与顺型的不饱和脂肪酸的混合比的关系的图表。
图8为本实施例的质谱分析装置中将在真空下通过高频放电由氮气生成的氮自由基照射于磷脂并测定，从而获取的质谱图。
图9为变形例的离子阱-飞行时间型质谱分析装置的概要构成图。
具体实施方式
对于本发明的离子分析装置的一个实施例，以下参照附图进行说明。本实施例的离子分析装置为离子阱-飞行时间型(IT-TOF型)质谱分析装置。
图1中示出本实施例的离子阱-飞行时间型质谱分析装置(以下也简称为“质谱分析装置”。)的概要构成。本实施例的质谱分析装置在维持为真空气氛的未图示的真空室的内部具备：离子源1，其用于使试样中的成分电离；离子阱2，其用于通过高频电场的作用捕捉由离子源1生成的离子；飞行时间型质量分离部3，其用于将由离子阱2射出的离子根据质荷比进行分离；以及，离子检测器4，其用于对所分离的离子进行检测。本实施例的质谱分析装置为了使被捕捉到离子阱2内的离子解离而进一步具备：自由基生成/照射部5，其用于对被捕捉到离子阱2内的前体离子照射自由基；非活性气体供给部6，其用于向离子阱2内供给规定种类的非活性气体；阱电压发生部7；控制部8；以及数据处理部10。
数据处理部10的实体是常规的个人计算机，在其存储部11保存有化合物数据库12。另外，作为功能块，具备谱制作部13和结构推断部14。谱制作部13和结构推断部14通过执行预先安装于个人计算机的规定程序而实现。进而，在数据处理部10连接有输入部15和显示部16。例如将本实施例的质谱分析装置用于磷脂的分析时，使用化合物数据库12，该化合物数据库12收录有与对磷脂而言特征性的被称为头基的几十种结构相关的信息(将头基的名称、结构、质量等关联的信息)、及与相对于由具有包含至少1个不饱和键的烃链的磷脂生成的前体离子的强度的、前体加合离子(在前体离子上加成氧原子而成的离子)的强度的比相关的信息。化合物数据库12中收录的信息可以是基于通过实际测定标准试样等而获取的数据的信息，或者也可以是基于以计算科学方式由模拟获取的数据的信息。
本实施例的质谱分析装置的离子源1为MALDI离子源。MALDI离子源中，将容易吸收激光且容易电离的物质(基质物质)涂布于试样的表面，使引入了试样分子的基质物质微晶化，对其照射激光，从而将试样分子电离。离子阱2为包含圆环状的环电极21、以及夹着该环电极21相对配置的一对端盖电极(入口侧端盖电极22、出口侧端盖电极24)的三维离子阱。分别地，在环电极21形成有自由基导入口26和自由基排出口27，在入口侧端盖电极22形成有离子导入孔23，在出口侧端盖电极24形成有离子射出孔25。阱电压发生部7根据来自控制部8的指示分别对上述各电极21、22、24在规定时机施加高频电压和直流电压中的任一者或将它们合成而成的电压。
自由基生成/照射部5包含：喷嘴54，其在内部形成有自由基生成室51；原料气体供给源(原料气体供给部)52，其用于向自由基生成室51导入原料气体；真空泵(真空排气部)57，其用于对自由基生成室51进行排气；电感耦合型的高频等离子体源53，其用于供给用于使自由基生成室51内发生真空放电的微波；分离器55，其在自喷嘴54的喷出流的中心轴上具有开口，将扩散的原料气体分子等分离，取出细直径的自由基流；以及，阀56，其设置于自原料气体供给源52至自由基生成室51的流路。作为原料气体，可以使用例如水蒸气(水)、氮气、空气等。作为原料气体，使用水蒸气时生成羟基自由基、氧自由基、及氢自由基，使用氮气时生成氮自由基，使用空气时主要生成氧自由基和氮自由基。
自由基生成/照射部5可以使用例如非专利文献5中记载的自由基生成/照射部。将其概要构成示于图2。该自由基生成/照射部5大体上由高频等离子体源53、喷嘴54、及原料气体供给源52构成。高频等离子体源53具备微波供给源531和三短截线调谐器532。喷嘴54具备构成该喷嘴54的外周部的接地电极541和位于其内侧的Pyrex(注册商标)玻璃制的炬542。炬542的内部成为自由基生成室51。在自由基生成室51的内部，借助连接器544与高频等离子体源53连接的针电极543在自由基生成室51的长度方向上贯通。另外，设有自原料气体供给源52向自由基生成室51供给原料气体的流路，在该流路上设有用于调整原料气体的流量的阀56。
非活性气体供给部6包含：贮藏有用作缓冲气体、冷却气体等的氦、氩等非活性气体的气体供给源61；用于调整其流量的阀62；以及气体导入管63。
接着，对使用本实施例的质谱分析装置的分析操作进行说明。在分析开始前，真空室及自由基生成室51的内部分别用真空泵排气至规定真空度。接着，通过打开阀56，从而自原料气体供给源52向自由基生成/照射部5的自由基生成室51供给原料气体，通过从微波供给源531供给微波，从而在自由基生成室51的内部生成自由基。
离子源1中，由试样中的成分生成的各种离子(主要是1价的离子)以包(packet)状从离子源1射出，经过形成于入口侧端盖电极22的离子导入孔23而导入到离子阱2的内部。导入到离子阱2内的源自试样成分的离子通过利用由阱电压发生部7施加于环电极21的高频电压(或对高频电压合成直流电压而成的电压)在离子阱2内形成的高频电场而被捕捉。然后，由阱电压发生部7对环电极21等施加具有规定的频率及振幅的高频电压(或对高频电压合成直流电压而成的电压)，由此使具有目标的特定质荷比的离子以外的质荷比范围内所含的离子被激发，从离子阱2中排除。由此，在离子阱2内选择性捕捉具有特定质荷比的前体离子。很多情况下，对于该特定质荷比，设定试样成分的分子离子[M+H]+的质荷比。
接着，打开非活性气体供给部6的阀62，向离子阱2内导入氦气等非活性气体，从而冷却前体离子。由此，前体离子集中在离子阱2的中心附近。然后，将自由基生成/照射部5的自由基生成室51内生成的包含自由基的气体从喷嘴54喷出。利用位于该喷出流的前方的分离器55，去除气体分子，同时将自由基成形为细直径的束状，使其通过钻设于环电极21的自由基导入口26。如此，自由基被导入到离子阱2内，照射于被捕捉到离子阱2内的前体离子。
此时，适当调整阀56的开度等，使得照射于离子的自由基的流量成为规定的流量。另外，也适当设定对前体离子照射自由基的时间。阀56的开度、自由基的照射时间可以基于预备实验的结果等而预先确定。照射自由基时，前体离子发生未成对电子感应型的解离，生成产物离子。或者如后述那样，根据烃链的结构所具有的不饱和键的构型而生成强度不同的产物离子。生成的各种产物离子被捕捉到离子阱2内，被从非活性气体供给部61供给的非活性气体(氦气等)冷却。然后，在规定时机由阱电压发生部7向入口侧端盖电极22和出口侧端盖电极24施加直流的高电压，由此对被捕捉到离子阱2内的离子赋予加速能量，从离子射出孔25一齐射出。此处生成的产物离子可包含作为前体离子的碎片的碎片离子、以及在碎片离子或前体离子上加成原子、分子而成的加合离子这两者。
具有一定的加速能量的离子被导入到飞行时间型质量分离部3的飞行空间，在飞过该飞行空间的期间根据质荷比而被分离。离子检测器4依次检测被质量分离的离子，接受该检测信号，谱制作部13获取例如将离子从离子阱2的射出时刻作为时间零点的飞行时间谱数据。然后，使用预先求出的质量校正信息，将飞行时间换算为质荷比，从而制作产物离子谱并显示在显示部16。结构推断部14进行基于由该产物离子谱得到的信息(质量信息及强度)的规定的数据处理，从而推断试样成分的结构。例如进行磷脂的分析的情况下，根据由谱制作部13制作的产物离子谱中出现的质谱峰(具有能与噪音显著区别开的强度的质谱峰)所对应的产物离子的质量、与化合物数据库12中收录的头基的质量之差的信息，来推断试样成分的结构。具体的测定例在后面说明。
如此，本实施例的质谱分析装置中，将源自试样成分的前体离子导入到离子阱2，并且在用真空泵57排气至规定真空度的自由基生成室51内，通过高频放电由原料气体生成自由基并照射于离子阱2内的前体离子。由此，前体离子与自由基反应，生成产物离子。生成的产物离子在飞行时间型质量分离部3根据质荷比而被分离并检测。
本实施例的质谱分析装置中，使用具备高频等离子体源53的自由基生成/照射部5在真空气氛中生成自由基。因此，无需在质谱分析装置的内部设置大气压空间。另外，使用利用高频等离子体源53生成的等离子体来生成自由基，因此能够由容易处理的水蒸气、氮气、空气等各种原料气体生成自由基。特别是通过将能由水蒸气、氮气、空气生成的羟基自由基、氧自由基、或氮自由基照射至源自具有烃链的试样成分的前体离子，从而能够使该前体离子在烃链所含的特异性的位置解离，生成对试样成分(特别是烃链)的结构的推断有用的产物离子。本实施例中采取了在真空气氛中生成自由基的构成，但也可以构成为在大气压气氛中通过电晕放电等生成自由基。
以下，说明使用本实施例的质谱分析装置的实际的测定例。
1.不饱和键的位置的推断
图3为将该图的上部所示的结构的磷脂PC(16:0/20:4)捕捉到离子阱2，将在真空气氛中使水(水蒸气)高频放电而生成的自由基照射到磷脂的分子离子即前体离子，从而得到的产物离子谱。
该产物离子谱中出现了前体离子在烃链中所含的不饱和键的位置解离而生成的碎片上加成氧原子而成的产物离子的质谱峰。由于原料气体为水蒸气，以及出现了在前体离子、碎片上加成氧而成的离子所对应的质谱峰，因此可知利用通过水蒸气的高频放电而生成的羟基自由基及氧自由基，烃链在不饱和键的位置进行了选择性解离。将羟基自由基、氧自由基照射于源自包含烃链的试样成分的前体离子并获取产物离子谱的情况下，根据与质谱峰的位置对应的质量和化合物数据库12中收录的信息，能够推断试样成分中所含的烃链的不饱和键的位置、烃链的长度之类的结构。结构推断部14进行上述推断，将其结果显示在显示部15。可以认为，在该测定例中，生成了加成有氧原子的产物离子，具有氧化能力的自由基附着于不饱和键的位置，从而不饱和键选择性断裂。因此，可以认为利用与羟基自由基、氧自由基同样具有氧化能力的、除它们以外的种类的自由基，也能够使烃链在不饱和键的位置选择性解离。
另外，图3所示的产物离子谱的峰之中，可知sn-2位上键合的碳链的脱离峰(478Da，496Da)的强度比sn-1位上键合的碳链的脱离峰(544Da)的强度更强。特别是可知与sn-2位的脱离峰(478Da)对应的、sn-1位的脱离峰(528Da(＝544Da-16Da))的脱离峰未出现在产物离子上。使用这种特性时，能够推断在磷脂等中烃链键合在头基等已知的结构(或结构候选)的哪个位置。例如化合物数据库12中预先包含表示烃链的键合位置与产物离子谱中出现的质谱峰的相对强度的关系的信息，从而结构推断部14不仅能由质谱图推断烃链的结构，而且能进一步识别烃链的键合位置，推断试样成分的整体的结构。
如上所述，不饱和键的位置处的选择性断裂是通过在以不饱和键相连的2个碳中的一者上附着具有氧化能力的自由基而发生的。许多情况下，如图3所示的产物离子谱那样，不饱和键断裂后，附着有氧原子的碎片较多作为产物离子被检测到，但根据测定条件，有时未附着氧原子的碎片较多作为产物离子被检测到。因相同的不饱和键的解离而检测到2种产物离子时，产物离子谱中出现的质谱峰的解析变得困难。另外，根据烃链的结构，作为附着有氧原子的碎片的产物离子的质荷比有时与作为具有别的结构的未附着氧原子的碎片的产物离子的质荷比几乎相同。本实施例的飞行时间型质量分离部那样的高分辨率的质谱分析装置能够将离子以小数点以下的质荷比的水平进行分离，因此能够识别两者，但通用的质谱分析装置有时无法分离它们。
因此，使用通用的质谱分析装置进行测定的情况下，可以由包含质量数18的氧原子的稳定同位素(18O)的原料气体生成羟基自由基、氧自由基。由此，对于作为附着有氧原子的碎片的产物离子，会出现质量存在2Da差异的2个质谱峰，因此能够容易地判别检测到的产物离子是否为附着有氧原子的碎片。
2.不饱和键的构型的推断
上述例中，着眼于因不饱和键的断裂而生成的产物离子，识别了不饱和键的位置，但并非所有前体离子的不饱和键都会断裂，有时自由基附着在不饱和键的位置也不发生断裂。此时，生成以不饱和键相连的2个碳原子两者都与氧原子键合，2个碳原子间的键变为饱和键的产物离子。换言之，生成在前体离子上附着氧原子而成的加合离子(前体加合离子)作为产物离子。
图4为对2种脂肪酸PC(18:1反)和PC(18:1顺)照射氧自由基1秒而得的产物离子谱中的、前体离子的质荷比附近的放大图。分别地，在图5的上部示出PC(18:1反)的分子结构，在图5的下部示出PC(18:1顺)的分子结构。PC(18:1反)与PC(18:1顺)仅在不饱和键的位置为反型或为顺型这一点上不同，除此以外的结构相同。
由图4所示的结果可知，由具有反型的不饱和键的脂肪酸生成的前体加合离子的强度大于由具有顺型的不饱和键的脂肪酸生成的前体加合离子的强度。对于它们，求出前体加合离子的强度相对于前体离子的强度的比时，前者的脂肪酸的比成为后者的脂肪酸的比的约1.7倍。
反型的不饱和键中，以不饱和键相连的2个碳原子上键合的氢原子相对于不饱和键位于相反侧。换言之，氧自由基能从氢原子所处的2个方向接近不饱和键。另一方面，顺型的不饱和键中，以不饱和键相连的2个碳原子上键合的氢原子相对于不饱和键位于同侧。因此，氧自由基只能从1个方向接近不饱和键。因此，可以认为，氧自由基附着于反型的不饱和键的反应的速度比氧自由基附着于顺型的不饱和键的反应的速度快。此外，可以认为，图4所示的结果反映了该反应速度的差异。变更与氧自由基的反应时间并进行上述同样的测定时确认到，如图6所示，随着反应时间变长，由具有反型的不饱和键的磷脂生成的前体加合离子的检测强度相对于前体离子的检测强度的比(强度比)、与由具有顺型的不饱和键的磷脂生成的前体加合离子的检测强度相对于前体离子的检测强度的比(强度比)之比逐渐减小。
如此，对于反型的不饱和脂肪酸与顺型的不饱和脂肪酸，若利用前体加合离子的强度相对于前体离子的强度的比不同，则能够识别两者。例如对于不清楚是反型还是顺型的不饱和脂肪酸，预先将通过使用标准试样的测定而得到的上述强度比保存到数据库中，将由不饱和键的构型不明的不饱和脂肪酸的测定得到的上述比与保存在数据库中的比进行比较，从而能够推断不饱和键的构型。
图7中示出针对以不同比例混合顺型的不饱和脂肪酸和反型的不饱和脂肪酸而得到的多个试样，与上述同样地照射氧自由基1秒并进行测定，求出前体加合离子与前体离子的强度比的结果。由该结果确认到，随着反型脂肪酸的比例变高，上述强度比呈线性增加。因此，通过在化合物数据库12中预先包含顺型的不饱和脂肪酸的强度比与反型的不饱和脂肪酸的强度比的信息，能够根据由可能包含反型的不饱和脂肪酸和顺型的不饱和脂肪酸这两者的未知试样的测定得到的强度比，来推断该未知试样中所含的顺型的不饱和脂肪酸和反型的不饱和脂肪酸的比例。需要说明的是，化合物数据库12中预先收录的信息可以是基于通过测定标准试样等而获取的数据的信息，或者也可以是基于以计算科学方式由模拟获取的数据的信息。
已知反型的不饱和脂肪酸中存在对人体造成不良影响者，识别食品试样等中是否包含反型的不饱和脂肪酸是重要的。但是，对于除了不饱和脂肪酸的构型不同之外具有同一结构的2种成分，即使用液相色谱仪、气相色谱仪的柱分离，从两者的柱中的洗脱时间也非常近(保留时间几乎相同)。因此，从由色谱法得到的色谱图中分离反型的不饱和脂肪酸的峰与顺型的不饱和脂肪酸的峰是非常困难的。若如上所述地利用顺型的不饱和脂肪酸与反型的不饱和脂肪酸中前体加合离子与前体离子的强度比不同，则能够判定未知试样中包含顺型的不饱和脂肪酸和反型的不饱和脂肪酸中的哪一个、或者是两者的混合物等。
这种判定若使用组合色谱仪与质谱分析装置而成的色谱质谱分析，则能够更精确地进行。例如可以适宜地使用如下装置：作为图1中的离子源1，使用电子电离(EI:ElectronIonization)源、电喷雾(ESI:ElectroSpray Ionization)源，使来自气相色谱仪、液相色谱仪的柱的洗脱液电离的构成的色谱质谱分析装置。此外，将不清楚是仅包含顺型的不饱和脂肪酸和反型的不饱和脂肪酸中的某一者或是包含它们两者的未知试样用色谱仪的柱进行成分分离后，与上述同样地作为前体离子捕捉到离子阱2中，接着照射具有氧化能力的自由基。然后，从离子阱2排出离子，进行质量分离并检测。在不清楚是顺型还是反型的不饱和脂肪酸从色谱仪的柱中洗脱的时间(保留时间)中反复执行这样一系列的测定，将1轴作为时间(保留时间)、另1轴作为质荷比，标绘产物离子的强度，得到三维数据。
由如此得到的三维数据求出前体加合离子与前体离子的强度比、及其时间变化。反型的不饱和脂肪酸与顺型的不饱和脂肪酸的保留时间非常近，但不完全相同。未知试样中包含反型的不饱和脂肪酸和顺型的不饱和脂肪酸两者的情况下，例如在保留时间的最初的时间段仅洗脱反型的不饱和脂肪酸，渐渐也同时洗脱顺型的不饱和脂肪酸，最后仅洗脱顺型的不饱和脂肪酸。因此，由上述三维数据得到的强度比随着时间逐渐变低的情况下，来自色谱仪的柱的溶出物如上所述那样随时间而变化，能够推断未知试样中包含反型的不饱和脂肪酸和顺型的不饱和脂肪酸两者。另外，前体加合离子与前体离子的强度比不存在时间变化的情况下，能够判断为仅包含反型的不饱和脂肪酸和顺型的不饱和脂肪酸中的任一者。另外，通过将其强度比与预先保存在数据库中的强度比进行比较，也能够推断是反型的不饱和脂肪酸和顺型的不饱和脂肪酸中的哪一个。
如上所述自由基附着于不饱和键的反应的速度依赖于自由基的温度、自由基的量。因此，若在数据库中登记的确定各种成分的前体加合离子与前体离子的强度比时的测定条件与未知试样的测定时的条件不同，则即使测定与数据库中收录的成分相同的成分，也存在前体加合离子与前体离子的强度比不同于数据库中收录的强度比的可能性。
因此，优选的是，在实际试样的测定前，进行使用1个乃至多个标准试样的测定。在能够使用包含与实际试样中所含的成分相同的成分的标准试样的情况下，优选的是，通过将该标准试样的测定结果与实际试样的测定结果进行比较，从而推断该实际试样中所含的不饱和脂肪酸是反型和顺型中的哪一个。在难以使用包含与实际试样中所含的成分相同的成分的标准试样的情况下，使用包含数据库中收录的成分中的任意者的标准试样。并且，将由标准试样的测定得到的强度比与数据库中收录的强度比进行比较，校正数据库中收录的强度比的值。由此，能够防止由于自由基照射条件不同而错误推断实际试样中所含的成分。需要说明的是，上述标准试样的测定可以通过与实际试样分开测定的外标法来进行，也可以通过与实际试样同时测定的内标法来进行。其中，通过内标法测定的情况下，必须使用不会生成具有与可由实际试样生成的离子(至少前体离子和前体加合离子)的质荷比相同的质荷比的离子的标准试样。
利用前体加合离子与前体离子的强度比来推断反型的不饱和脂肪酸和顺型的不饱和脂肪酸的上述方法有如下前提：预先知晓作为与由实际试样的测定得到的强度比进行比较的对象的强度比、即预先知晓除不饱和键的构型以外的结构。烃链的化学式可以如后述那样由照射具有还原能力的自由基的测定来确定，也可以通过除此之外的方法来确定。另外，不饱和键的个数及位置可以由照射具有氧化能力的自由基的上述测定来确定，也可以通过除此之外的方法来确定。
3.烃链的整体结构的推断
图8为将该图的上部所示的结构的磷脂PC(18:0/18:1)捕捉到离子阱2中，照射在真空下通过氮气的高频放电而生成的自由基，从而得到的产物离子谱。该产物离子谱中出现了在烃链中所含的碳-碳键的位置解离而得到的一系列的碎片离子的质谱峰。即，对于在不饱和键的位置解离而生成的碎片离子，出现了仅以与C对应的12Da的量相隔的质谱峰(650Da的质谱峰与662Da的质谱峰)，对于在饱和键的位置解离而生成的碎片离子，出现了仅以与CH2对应的14Da的量相隔的质谱峰(上述以外的质谱峰)。换言之，对源自包含烃链的试样成分的前体离子照射氮自由基而获取产物离子谱的情况下，根据这些信息，结构推断部14能够依序推断烃链的结构(不饱和键的位置的推断及烃链的长度)。
需要说明的是，图8的上部所示的分子结构中记载的质量是本发明人另行由通过进行对源自该试样成分(磷脂PC(18:0/18:1))的前体离子照射氢自由基的测定而得到的产物离子谱的质谱峰求出的质量。图8的下部所示的产物离子谱是如上所述地将氮自由基照射于源自试样成分的前体离子而获取的，但该产物离子谱中出现的质谱峰的质量(质荷比)比通过氢自由基的照射而得到的产物离子的质谱峰的质量(质荷比)大1～2Da。即，该产物离子谱中出现的通过烃链的碳-碳键的解离而产生的质谱峰从通过氢自由基的照射而得到的产物离子谱的质谱峰偏移了+2Da。因此，利用该特性，例如通过氮自由基照射和氢自由基照射分别获取产物离子谱并相互比较，确认质谱峰的质量(质荷比)发生了2Da的变化，从而能够确认该质谱峰源自通过烃链的解离而生成的产物离子。
由于原料气体为氮气，以及出现了在前体离子上加成氮而成的离子所对应的质谱峰，因此利用通过氮气的高频放电而生成的氮自由基，无论是不饱和键还是饱和键，都能使烃链在碳-碳键的位置选择性解离。另外，可以认为这种选择性解离取决于氮自由基所具有的还原能力，因此推测通过使用与氮气同样具有还原能力的自由基(氨自由基等)，也与上述同样地无论是不饱和键还是饱和键，都能够使烃链在碳-碳键的位置选择性解离。
如上所述，通过对源自具有烃链的试样成分的前体离子照射氢自由基，也能够与上述同样地检测在碳-碳键的位置解离而生成的产物离子，得到产物离子谱。但是，使用氢自由基的情况下，不仅会发生通过从烃链中夺取氢原子而产生的前体离子的解离，还几乎同时发生在氢原子被夺取后的烃链上附着氢自由基的反应。因此，通过在氢原子被夺取而生成的产物离子上附着氢自由基，会生成具有各种各样的质量值的产物离子，结果谱的解析变得困难。
接着，对于具备用于进一步提高上述实施例的质谱分析装置中的前体离子的反应效率的构成的变形例，参照图9所示的概要构成图进行说明。需要说明的是，对与图1共通的构成要素标注相同的符号，省略说明。
上述实施例的质谱分析装置中，对于离子阱2内捕捉的离子，照射通过真空放电由原料气体生成的自由基，从而使离子解离，生成产物离子。由此，能够生成源自试样成分的产物离子并进行分析。但是，根据原料气体的种类，有时自由基的反应性低，产物离子的生成效率不一定高。因此，变形例的质谱分析装置具备用于提高离子的解离效率并且增大离子解离的序列覆盖率、即减小结合部位特异性的构成。
该质谱分析装置中，将用于确保离子阱2的环电极21与端盖电极22、24之间的电绝缘性且保持这些电极21、22、24的相对位置的由绝缘体(氧化铝陶瓷)形成的构件替换成陶瓷加热器28。陶瓷加热器28连接于加热器电源部9，加热器电源部9在控制部8的控制下向陶瓷加热器28供给电力时，陶瓷加热器28发热。此外，通过来自陶瓷加热器28的传热，各电极21、22、24也被加热。陶瓷加热器28中嵌入有未图示的热电偶。根据基于热电偶的陶瓷加热器28的监控温度，调整供给的电力，反馈控制陶瓷加热器28的发热量。由此，陶瓷加热器28精度良好地调整至目标温度。
在利用陶瓷加热器28加热了离子阱2的各电极21、22、24的状态下，在自如上所述向离子阱2内导入自由基的时刻至从离子阱2排出产物离子的时刻为止的期间，由非活性气体供给部6向离子阱2内间歇性导入作为缓冲气体的氦气(或其它非活性气体)。这样一来，借助缓冲气体，离子阱2的各电极21、22、24的热被传导至前体离子。利用该热使离子活性化，即赋予基于热的能量，提高前体离子的解离效率。另外，在不施加热的状态下难以切断的键(即键能高的键合部位)也容易解离，生成更多种类的产物离子，提高序列覆盖率。
另外，在自非活性气体供给部6的气体供给源61向离子阱2内供给气体的气体导入管63的周围也设有气体导入管加热器64。由加热器电源部9向该气体导入管加热器64供给电力，预先将气体导入管63加热，在上述实施例中将缓冲气体导入到离子阱2内的相同时机由非活性气体供给部6向离子阱2内导入作为缓冲气体的氦气(或其它非活性气体)。此时氦气在加热器64附近的气体导入管63中被加热，在高温的状态下被导入到离子阱2。该高温的氦气与前体离子碰撞时，该氦气的热传导至离子，促进由自由基的照射引起的离子解离。需要说明的是，利用陶瓷加热器28的各电极21、22、24的加热、以及利用气体导入管加热器64的缓冲气体的加热不必进行两者，也可以构成为仅进行一者。该变形例中，采取了加热气体导入管63的构成，但加热原料气体供给源52自身也可得到与上述同样的效果。当然，也可以加热它们两者。
上述实施例及变形例均为一例，可以遵循本发明的主旨适当变更。例如上述实施例及变形例中，采用具备三维离子阱的离子阱-飞行时间型质谱分析装置，但也可以构成为使用线性离子阱、碰撞室来代替三维离子阱，并在向它们导入前体离子的时机照射自由基。另外，上述实施例及变形例中，将飞行时间型质量分离部设为直线型，但也可以使用反射(reflectron)型、多转(multi-turn)型等飞行时间型质量分离部。或者，除了飞行时间型质量分离部以外，也可以使用例如利用离子阱2自身的离子分离功能来进行质量分离的质量分离部、Orbitrap等其它形态的质量分离部。进而，也可以构成为对离子阱施加矩形波的高频电压而不是常规的正弦波的高频电压。使用矩形波的高频电压时，封锁前体离子的离子阱内的势能随着时间发生二进制变化，因此利用其能够提高前体离子的自由基反应的效率。此外，上述实施例及变形例中，作为真空放电部使用了高频等离子体源，但也可以使用空心阴极等离子体源、磁约束型等离子体源来代替。或者，也可以采用利用电晕放电而生成自由基的构成。
上述测定例中，作为原料气体使用水蒸气来生成氧自由基及羟基自由基，使用氮气来生成氮自由基，使前体离子解离，但可使用的原料气体及自由基种不限定于这些。例如也可以由分别以盐酸、氯化钠、硫酸、硫化钠、氢氟酸、氟化钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、过氧化氢、二氧化碳、碳水化合物、烃、铵为代表的氯化物、硫化物、氟化物、氢氧化物、氧化物、碳化物、氮化物生成自由基，考虑它们所具有的氧化能力、还原能力而用于适宜的解离反应。需要说明的是，使用这些气体时，在发生解离反应的离子阱内附着反应性粒子而引起污染的可能性变高，因此优选如图9的变形例的质谱分析装置那样采取具备用加热器加热离子阱来去除气体(排气)的加热部的构成。另外，使用源自蒸气压低的化合物的原料气体的情况下，优选的是，采取在原料气体供给源和/或从该原料气体供给源52至喷嘴54的流路中具备加热部的构成，从而提高蒸气压。
上述测定例中均获取了产物离子谱，但在仅判别不饱和脂肪酸是顺型还是反型的情况下，不必进行扫描测定，也可以仅检测前体离子的质荷比与前体加合离子的质荷比的离子。
上述测定例中说明了测定磷脂的结果，但本发明的质谱分析方法及装置不仅能够用于在烃链键合结构或结构候选已知的物质而成的试样成分，还能用于烃链上键合的物质的结构未知的试样成分，此时也至少能够推断烃链的结构。另外，对于这种试样成分，例如也可以如下构成：通过利用LE-CID法使前体离子解离而生成的产物离子的结构解析来推断烃链以外的结构，将其与通过本发明的质谱分析技术推断的烃链的结构一起使用来推断试样成分整体的结构。
本发明的质谱分析法方法及装置可以用于具有侧链被羟基、羧基、甲基等修饰的烃链的试样成分、除了直链、支链之外还具有包含环状部的烃链的试样成分等具有各种各样的结构的烃链的试样成分的结构的推断。例如对于三酰基甘油等中性脂质、脂肪酸，可以使用通过上述实施例说明的质谱分析方法及装置。另外，烃链的长度只要是能进行质谱分析的程度的长度就没有特别限定，例如能推断具有包含200个或300个碳原子的烃链的试样成分的结构。
附图标记说明
1…离子源
2…离子阱
21…环电极
22…入口侧端盖电极
23…离子导入孔
24…出口侧端盖电极
25…离子射出孔
26…自由基导入口
27…自由基排出口
28…陶瓷加热器
3…飞行时间型质量分离部
4…离子检测器
5…自由基生成/照射部
51…自由基生成室
52…原料气体供给源
53…高频等离子体源
531…微波供给源
532…三短截线调谐器
54…喷嘴
541…接地电极
542…炬
543…针电极
544…连接器
55…分离器
56…阀
57…真空泵
6…非活性气体供给部
61…非活性气体供给部
62…阀
63…气体导入管
64…气体导入管加热器
7…阱电压发生部
8…控制部
9…加热器电源部
10…数据处理部
11…存储部
12…化合物数据库
13…谱生成部
14…结构推断部
15…输入部
16…显示部

Claims (11)

1.一种质谱分析装置，其特征在于，其为由源自具有烃链的试样成分的前体离子生成产物离子并进行质谱分析的质谱分析装置，其具备：
反应室，其用于导入所述前体离子；
自由基生成部，其用于生成羟基自由基和氧自由基中至少一者；
自由基照射部，其用于将由所述自由基生成部生成的自由基照射到所述反应室的内部；
分离检测部，其用于将通过与所述自由基的反应而由所述前体离子生成的产物离子根据质荷比进行分离并检测；以及，
结构推断部，其用于基于检测的产物离子的质荷比及强度来推断所述烃链的结构，
所述结构推断部通过搜索由所述前体离子在所述烃链中所含的不饱和键的位置解离而生成的产物离子，从而推断该不饱和键的位置。
2.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，所述自由基生成部由包含水蒸气和空气中的至少1种的原料气体生成自由基。
3.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，所述自由基生成部具备：
自由基生成室；
真空排气部，其用于对所述自由基生成室进行排气；
原料气体供给源，其用于向所述自由基生成室中导入原料气体；以及
真空放电部；其用于使所述自由基生成室中发生真空放电。
4.根据权利要求3所述的质谱分析装置，其特征在于，所述真空放电部为高频等离子体源、空心阴极等离子体源、或磁约束型等离子体源。
5.根据权利要求1所述的质谱分析装置，其特征在于，还具备热供应部，其用于对导入到所述反应室中的前体离子施加热。
6.根据权利要求3所述的质谱分析装置，其特征在于，还具备加热部，其设置于所述原料气体供给源、所述反应室、及自该原料气体供给源至该反应室的流路中的至少一者，用于对所述原料气体进行加热。
7.一种质谱分析装置，其特征在于，其为由源自具有烃链的试样成分的前体离子生成产物离子并进行质谱分析的质谱分析装置，其具备：
反应室，其用于导入所述前体离子；
自由基生成部，其用于生成氮自由基；
自由基照射部，其用于将由所述自由基生成部生成的自由基照射到所述反应室的内部；
分离检测部，其用于将通过与所述自由基的反应而由所述前体离子生成的产物离子根据质荷比进行分离并检测；以及，
结构推断部，其用于基于检测的产物离子的质荷比及强度来推断所述烃链的结构，
所述结构推断部通过搜索由所述前体离子在所述烃链中所含的碳-碳键的位置解离而生成的产物离子，提取质量差为12Da或14Da的产物离子的组，从而推断所述试样成分中的该烃链的键合位置。
8.一种质谱分析装置，其特征在于，其为由源自具有烃链的试样成分的前体离子生成产物离子并进行质谱分析的质谱分析装置，其具备：
反应室，其用于导入所述前体离子；
自由基生成部，其用于生成羟基自由基和氧自由基中至少一者；
自由基照射部，其用于将由所述自由基生成部生成的自由基照射到所述反应室的内部；
分离检测部，其用于将通过与所述自由基的反应而由所述前体离子生成的产物离子根据质荷比进行分离并检测；以及，
结构推断部，其用于基于检测的产物离子的质荷比及强度来推断所述烃链的结构，
所述试样成分是在脂肪酸上键合头基而成的磷脂，所述质谱分析装置还具备化合物数据库，所述化合物数据库收录有表示脂肪酸在头基上的键合位置与产物离子谱中出现的质谱峰的相对强度的关系的信息，
所述结构推断部根据检测的产物离子的质荷比、以及收录于所述化合物数据库的表示脂肪酸在头基上的键合位置与产物离子谱中出现的质谱峰的相对强度的关系的信息，来识别所述脂肪酸在所述头基上的键合位置，推断所述试样成分的结构。
9.一种质谱分析装置，其特征在于，其为由源自具有烃链的试样成分的前体离子生成产物离子并进行质谱分析的质谱分析装置，其具备：
反应室，其用于导入所述前体离子；
自由基生成部，其用于生成羟基自由基和氧自由基中至少一者；
自由基照射部，其用于将由所述自由基生成部生成的自由基照射到所述反应室的内部；
分离检测部，其用于将通过与所述自由基的反应而由所述前体离子生成的产物离子根据质荷比进行分离并检测；以及，
结构推断部，其用于基于检测的产物离子的质荷比及强度来推断所述烃链的结构，
所述结构推断部根据在所述前体离子上附着氧而成的加合离子即产物离子的强度相对于该前体离子的强度之比，推断所述试样成分所具有的烃链中所含的不饱和键的构型。
10.根据权利要求9所述的质谱分析装置，其特征在于，其还具备化合物数据库，其收集记录有与作为所述试样成分中所含的烃链的候选的多个成分相关的所述比的信息，
所述结构推断部通过将由所述试样成分的测定所得到的所述比与收录于所述化合物数据库的比进行比较，从而推断所述试样成分所具有的烃链中所含的不饱和键的构型。
11.根据权利要求10所述的质谱分析装置，其特征在于，在所述化合物数据库中，保存有与除了所述不饱和键的构型以外共通的顺型和反型的成分两者相关的所述比的信息，
所述结构推断部通过将由所述试样成分的测定所得到的所述比与收录于所述数据库的比进行比较，从而推断所述试样成分中所含的、具有顺型的不饱和键的成分和具有反型的不饱和键的成分的比例。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12051580B2 (en) 2019-05-31 2024-07-30 Shimadzu Corporation Mass spectrometry method and mass spectrometer
CN114631022B (zh) * 2019-11-11 2024-07-09 株式会社岛津制作所 质谱分析方法和质谱分析装置
JP7306566B2 (ja) 2020-03-12 2023-07-11 株式会社島津製作所 イオン分析装置
WO2022070584A1 (ja) 2020-09-30 2022-04-07 株式会社島津製作所 質量分析方法及び質量分析装置
US20240177980A1 (en) 2021-03-23 2024-05-30 Shimadzu Corporation Mass spectrometer and mass spectrometry method
CN116981940A (zh) 2021-03-29 2023-10-31 株式会社岛津制作所 质谱分析装置和质谱分析方法
CN113588772A (zh) * 2021-06-25 2021-11-02 浙江大学 基于电弧等离子体的不饱和脂肪酸碳碳双键环氧化及定位方法
EP4376557A1 (en) 2021-07-21 2024-05-29 Shimadzu Corporation Mass spectrometry device and mass spectrometry method
WO2023132097A1 (ja) * 2022-01-07 2023-07-13 株式会社島津製作所 不飽和二重結合位置の解析方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106104747A (zh) * 2014-03-04 2016-11-09 株式会社岛津制作所 离子分析装置
CN106415260A (zh) * 2014-06-13 2017-02-15 Dh科技发展私人贸易有限公司 使用质谱分析法分析脂质的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3069700B1 (ja) * 1999-07-22 2000-07-24 静岡大学長 放電容器及びその放電容器を備えたプラズマラジカル生成装置
DE102005005743B4 (de) * 2005-02-07 2007-06-06 Bruker Daltonik Gmbh Ionenfragmentierung durch Beschuss mit Neutralteilchen
CA2598318C (en) * 2007-06-04 2014-04-01 The University Of Wollongong A method for the determination of the position of unsaturation in a compound
US7723676B2 (en) * 2007-12-18 2010-05-25 Science & Engineering Services, Inc. Method and apparatus for ion fragmentation in mass spectrometry
US8541737B2 (en) * 2009-11-30 2013-09-24 Battelle Memorial Institute System and method for collisional activation of charged particles
KR101398592B1 (ko) * 2012-10-08 2014-05-22 한국기초과학지원연구원 라디칼 발생 및 이송 장치
DE112015001837B4 (de) * 2014-04-17 2023-11-02 Micromass Uk Limited Verfahren zum Lokalisieren von Lipiddoppelbindungen
JP6726218B6 (ja) 2015-05-29 2020-08-19 パーデュー・リサーチ・ファウンデーションＰｕｒｄｕｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ 組織サンプルを分析するための方法
JP6713646B2 (ja) 2017-04-04 2020-06-24 株式会社島津製作所 イオン分析装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106104747A (zh) * 2014-03-04 2016-11-09 株式会社岛津制作所 离子分析装置
CN106415260A (zh) * 2014-06-13 2017-02-15 Dh科技发展私人贸易有限公司 使用质谱分析法分析脂质的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hydrogen Attachment/Abstraction Dissociation (HAD) of Gas-Phase Peptide Ions for Tandem Mass Spectrometry;Hidenori Takahashi et.al;《analytical chemistry》;第3810-3816页 *
王淑美.质谱解析步骤及示例.《全国中医药行业高等教育十三五规划教材 分析化学 下》.2017,第176-182页. *

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