JP4878998B2 - 安定同位体濃度の分析方法 - Google Patents
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Description
(1)質量分析の前段に燃焼や還元装置を組み込むため装置が複雑化する。
(2)最終的に酸素ガス、窒素ガス及び炭酸ガス等の環境大気中に存在する物質に変換してから質量分析を行うため、環境大気からの汚染による分析誤差を生じる可能性が高い。特に環境大気中では極めて僅かにしか存在しない13C,15N,17O及び18Oにて高濃度に同位体標識された試料の測定においては、この汚染による悪影響が顕著である。
(3)CO2,N2,O2,SO2に特化した質量分析であるため、水素の同位体純度の測定ができない。
(4)同位体存在比が略天然存在比と等しい試料に対する標準物質は、国際的にも整備されてはいるものの、同位体濃度が天然存在比から非常に乖離した試料に対する標準物質は国際的にも整備されておらず、入手することができない。
(6)分子イオンピークが出現するものの、試料及びマトリックス中の微量不純物、装置由来のノイズピーク等が多く(前記非特許文献3参照)、互いに同位体である核種の濃度が同等でなく、一方のピークが他方のピークより非常に小さなケースにおいては、そのピークが前述のノイズピークに埋もれてしまうため、高精度な同位体濃度の決定に要求される質の高い、つまりは、目的とする分子イオンピークのみの強度が非常に大きく、他の不要なピークが極力抑制されたマススペクトルを得ることが困難である。
といった問題があった。
(7)そのピークより高精度に同位体濃度を算出することに耐えうるまでの効果は得られてはいない。
まず、マトリックス溶液として、次の3種を調製した。
溶液A:高純度のグリセロール及び超純水製造装置にて製造した超純水を、室温にて体積比がグリセロール:超純水=1:9となるように混合した後、良く攪拌して均一なマトリックス溶液を調製した。
溶液B:前記溶液Aと1N塩酸水溶液(中和滴定用に市販されている一般的なもの)を、室温にて体積比が溶液A:1N塩酸水溶液=6:1となるように混合した後、良く攪拌して均一なマトリックス溶液を調製した。
溶液C:高純度のグリセロール及び超純水製造装置にて製造した超純水を、室温にて体積比がグリセロール:超純水=1:1となるように混合した後、良く攪拌して均一なマトリックス溶液を調製した。
マトリックス溶液として、グリセロールと超純水との混合比を、グリセロールの体積濃度が5、10、25及び50の各体積%になるようにした4種を調製した。また、試料には、いずれも分子内のすべての炭素原子及び窒素原子を13C、15Nにて高度に標識した濃縮品であるセリン、アスパラギン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン及びトリプトファンの6種を用意した。
実施例1における溶液Bを使用し、実施例1で試料とした10種のアミノ酸に対して再現性の確認を行った。このデータ取得においては、1日1データを取得することを5日間行い、得られたマススペクトルから13C同位体濃度を算出した。なお、濃度算出に当たっては、炭素以外の元素の同位体は天然存在比とした。計算結果を表3に示す。
マトリックスをグリセロールからチオグリセリンに代えた以外は実施例1と同じ操作を行い、同様の比較を実施した。各マトリックス溶液におけるグリシン及びセリンの分子イオンピークの絶対強度を表4に、相対強度を表5にそれぞれ示す。
マトリックスをグリセロールからジエタノールアミンに代えた以外は実施例1と同じ操作を行い、同様の比較を実施した。各マトリックス溶液におけるシステイン及びアスパラギン酸の分子イオンピークの絶対強度を表6に、相対強度を表7にそれぞれ示す。
試料として疎水性物質であるヒポキサンチン及びFmoc−ロイシンを使用するとともに、溶媒を超純水からN,N’−ジメトルホルムアミドに代えた以外は実施例1と同じ操作を行い、同様の比較を実施した。各マトリックス溶液におけるヒポキサンチン及びFmoc−ロイシンの分子イオンピークの絶対強度を表8に、相対強度を表9にそれぞれ示す。
マトリックス溶液に添加する酸を1N塩酸水溶液から1N硝酸水溶液に代えた以外は実施例1と同じ操作を行い、同様の比較を実施した。各マトリックス溶液におけるグルタミン酸及びトリプトファンの分子イオンピークの絶対強度を表10に、相対強度を表11にそれぞれ示す。
実施例1における溶液Aに添加する塩酸水溶液の濃度を、0.1、0.5、1、3及び6の各規定の4種の塩酸水溶液とした以外は、実施例2と同様の比較を実施した。さらに、比較のために酸を添加しないもののデータも取得した。その結果を図3及び図4に示す。
分子内の窒素原子をすべて15Nにて高濃度に標識したグリシンを試料とし、マトリックス溶液として前記溶液Bを使用して試料中の安定同位体濃度を分析した。試料1mgを、30μLの10%グリセロール水溶液と5μLの1N塩酸水溶液とからなるマトリックス溶液に混合して均一な試料溶液とした。この試料溶液を質量分析計のイオン源に挿入してマススペクトルを取得した。マススペクトルの測定条件は、実施例1と同じとした。取得したマススペクトルを図5に示す。
分子内の窒素原子を高純度に15Nで標識したセリンを試料とし、実施例9と同じ操作を行ってマススペクトルを取得した。取得したマススペクトルを図6に示す。このマススペクトルには、分子由来の最大ピークとしてM/Z=107に強度:2467433のピークが得られ、かつ、その次に大きな分子由来のピークとしてM/Z=106に強度:17601のピークが得られた。これらの強度比から15N濃度を算出したところ、15N濃度は99.3atom%となった。
Claims (8)
- 試料を質量分析することによって試料中の安定同位体濃度を分析する方法において、質量分析する際の試料のイオン化方法としてFAB法を採用するとともに、該FAB法で使用するマトリックスを溶媒に溶解したマトリックス溶液に強酸を添加し、前記マトリックス溶液に前記試料を混合して質量分析を行い、該質量分析で得られたピークの中で、最も存在確率が高い分子イオンのピークとその次に存在確率が高い分子イオンのピークとの強度比から安定同位体濃度を算出することを特徴とする安定同位体濃度の分析方法。
- 前記ピークの強度比からの安定同位体濃度の算出は、前記試料の質量分析から得られたピークのみを用いた絶対測定で行うことを特徴とする請求項1記載の安定同位体濃度の分析方法。
- 前記マトリックスは、グリセリン、チオグリセリン、3−ニトロベンジルアルコール、ジチオスレイトール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンの少なくともいずれか一種を主成分とするものであることを特徴とする請求項1又は2記載の安定同位体濃度の分析方法。
- 前記溶媒は、水、メタノール、エタノール、ヘキサン、ベンゼン、N,N’−ジメトルホルムアミドの少なくともいずれか一種を主成分とするものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の安定同位体濃度の分析方法。
- 前記マトリックス溶液のマトリックス濃度が10体積%であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の安定同位体濃度の分析方法。
- 前記マトリックス溶液は、グリセロールを10体積%含む水溶液であることを特徴とする請求項1又は2記載の安定同位体濃度の分析方法。
- 前記強酸が塩酸、硝酸、硫酸のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の安定同位体濃度の分析方法。
- 前記強酸が塩酸水溶液であり、該塩酸水溶液の濃度を1Nとしたときの体積比の添加量が前記マトリックス溶液の6に対して前記1Nの塩酸水溶液が1であることを特徴とする請求項1乃至6記載の安定同位体濃度の分析方法。
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