TWI442051B - 以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法 - Google Patents

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以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法
本發明是有關於一種樣品成分的分析方法，特別是指一種以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法。
藉由質譜分析技術，人們可獲知一樣品中待測物(analytes)的分子量，繼而配合進一步比對而確認該待測物的真實身分，因此自20世紀初期發展以來，用以實施該質譜分析技術的質譜儀，因為具有操作簡便且可快速獲得偵測結果之優勢，已然成為一廣為各領域使用之鑑定工具。
申請人一直致力於質譜分析之領域中，於1999年已發展出直接電噴囇游離探針(Direct Electrospray Probe,DPE)，其做法是以銅線圍繞成一具尖端的銅線圈，將待分析之液態樣品直接滴在銅線圈上，並施加高電壓，讓樣品在銅線圈尖端產生電噴灑現象，進而游離分析物。另於同年將前述技術進行改良，其做法是將兩根光纖並排，並在末端纏繞金屬絲，再將液態樣品置於金屬絲上，因液體表面張力的關係，樣品會附著在金屬絲上，並施加高電壓使樣品受到電動力的驅使而延著兩光纖所形成的管道前進，最後在末端產生電噴灑並游離分析物。於2001年本案申請人亦提出以尖端的界面可以有效率進行電噴灑游離概念，並發展出適用在微晶片(microchip)上的電噴灑游離界面。本案申請人另於2003年及2005年也分別提出與電噴灑游離相關之論文研究(Rapid Commun. Mass Spectrom. 2003;17:1709-1713；以及Anal. Chem . 2005,77,8170-8173)。
另外，與直接電噴囇游離探針技術相關的分析方法，最著名的便是2007年由Hiraoka教授所發展的探針式電噴灑游離法(Probe Electrospray Ionization,PESI)，此分析方法是先以金屬針沾黏液態的分析物，再移至質譜入口前端並施加一高電壓，使金屬針尖端的分析物產生電噴灑，進而讓分析物游離。
然而，上述技術皆需要使用液態的分析物，也就是說，若分析物為固態，則需要先將分析物進行萃取，讓待分析之成分溶於液體中，才能進行游離分析，需要繁複的前置作業，使用上相當不便。
因此，本發明之目的，即在提供一種操作便利，用能快速更換樣品之以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法。
於是，本發明以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法，包含一準備步驟，及一分析步驟。
該準備步驟將一待測樣品裁切出一尖端，並將該待測樣品固定於一設置有電極的載台上，使該待測樣品與電極接觸，且尖端是朝向一質譜儀的入口。
該分析步驟是將萃取液滴於該待測樣品及電極上，使萃取液將該待測樣品內的成分溶出，再經由電極施加高壓電，使在該待測樣品尖端的萃取液因高電場而產生電噴灑，讓含有該待測樣品成分的萃取液由該入口進入質譜儀中進行分析。本發明之功效在於，不需要將待測樣品進行前處理，只要將該待測樣品裁切出一尖端，就能直接進行成分分析，且待測樣品的更換快速，能應用於大量樣品數之檢測。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖1，為本發明以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法之較佳實施例，包含一準備步驟21，及一分析步驟22。
參閱圖2、3並配合圖1，該準備步驟21將一待測樣品3裁切出一尖端31，並將該待測樣品3固定於一設置有電極4的載台5上，使該待測樣品3與電極4接觸，且尖端31是朝向一質譜儀6的入口61。於本實施例中，是以兩片壓克力板作為載台5，但不以此為限，另外，於本實施例中，該待測樣品3是以植物葉片為例說明。
該分析步驟22是將萃取液滴於該待測樣品3及電極4上，使萃取液將該待測樣品3內的成分溶出，再經由電極4施加高壓電(6KV)，使在該待測樣品3之尖端31的萃取液因高電場而產生電噴灑，讓含有該待測樣品3成分的萃取液由該入口61進入質譜儀6中進行分析。參閱圖4，是使用10 μL的50%甲醇水溶液作為萃取液，直接於甜菊葉片上進行電噴灑所得的配醣體之質譜圖，其中圖4a及圖4b是分別以質譜正離子及負離子模式進行掃描所得之離子訊號，所偵測到配醣體正離子分別有m/z 1005.3、m/z843.3、m/z 767.4、m/z 725.4及m/z 681.3等，而負離子訊號則有m/z 1051.3、m/z 1001.3、m/z 958.4、m/z 901、m/z 889.2、m/z 839.2、m/z 809.2、m/z 772.6、m/z 667.1及m/z 506.0。
參閱圖5，為直接於甜菊葉片上進行電噴灑所的配醣體之質譜/質譜(MS/MS)圖，其中圖5a是以分析物離子m/z 843進行MS/MS分析結果，可得m/z 681.2之碎片離子，而圖5b則是分析物離子m/z 1005進行MS/MS分析結果，可得m/z 843.1及m/z 681.1之碎片離子。要說明的是，一次質譜(MS)分析可提供分析物質量資訊，而質譜/質譜(MS/MS)分析可提供質量碎片的資訊，因此可做為分析物結構鑑定的依據，此部分為熟知該項技藝者所能輕易理解，不再予以贅述。
參閱圖6a，是使用10 μL的80%甲醇水溶液作為萃取液，直接於夾竹桃葉片上進行電噴灑所得之質譜圖，可獲得其內部成分包含Odoroside(m/z 555.2及m/z 573.2)、Oleandrin(m/z 599.2及m/z 615.2)及Neritaloside(m/z 631.2)等離子訊號。而圖6b是Oleandrin分析物離子(m/z 599)進行質譜質譜分析所得之圖譜，可獲得m/z 539.1及m/z 455.1之碎片離子訊號圖。
參閱圖7，本分析方法亦探討不同溶液組成對於直接於夾竹桃葉片上進行電噴灑所得訊號之影響，所選用的溶液組成分別有(a)50%乙腈(acetonitrile,ACN)水溶液(ACN/H2 O)、(b)50%丙酮水溶液(Acetone/H2 O)，及(c)50%異丙醇(isopropanol,IPA)水溶液(IPA/H2 O)。如圖7所示，為分別以10μL的上述溶液萃取並分析夾竹桃葉片所得之總離子層析圖(Total ion chromatogram,TIC)，離子訊號持續的時間分別為圖7a：3.7分、圖7b：4.0分，及圖7c：4.7分，其中，如圖7c所示，以50% IPA/H2 O所得分析時間持續最長且離子訊號也相較其他二者穩定。
參閱圖8，則是本分析方法的再現性測試。分別以相同溶劑體積(10μL)的50%甲醇水溶液(MeOH/H2 O)，並直接以電噴灑游離質譜法連續分析夾竹桃葉片五次，由所得之總離子層析圖可成功獲得連續五次的離子強度變化。
參閱圖9，直接分析同一片葉片(Erythrina indica var.picta )但不同部位葉片組織所得之離子訊號，圖9a是分析葉面綠色部位，圖9b則是分析葉面白色部位，確實獲得不同離子訊號之分布，而圖9c則是同一片葉子枯萎後之葉面所獲得的分析結果，由圖9a~c之訊號分析比較可知，不同部位、不同生長狀態，均能由內部分子組成分布區別。
參閱圖10，為本分析方法在區別植物病蟲害的測試，圖10a所取的分析樣品是正常芒果葉片，而圖10b則為有病蟲害的芒果葉片，由質譜訊號就可區別出其差異性，如圖10b所示，有病蟲害的芒果葉片在m/z 550~m/z 650之間完全沒有離子訊號分布。
參閱圖11，為本分析方法測試植物表面是否有農藥殘留，於圖11中是以陶斯松(Chlorpyrifos)為例測試，測試方法是將農藥稀釋1000倍後以霧化器均勻噴灑於植物表面，乾燥後再取樣測試。圖11a為陶斯松訊號，圖11b為植物無噴藥部位，圖11c為噴藥部位。由此可知，噴灑於植物表面的農藥乾燥後仍能測得其存在。
參閱圖12，為本分析方法測試植物內是否有農藥殘留，於圖12中是以嘉磷塞(Glyphosate)為例測試，測試方法是將農藥稀釋1000倍後讓植物吸收3小時及6小時後分別採樣測試。圖12a為嘉磷塞訊號，圖12b為背景值，圖12c為3小時後取樣，圖12d為6小時後取樣。由此可知，即使農藥不是在植物表面而是被植物吸收之內部，仍能測出農藥的存在。
另外要特別說明的是，待測樣品3為植物葉片時，可以不需要由枝幹上取下，直接裁剪出該尖端31後，使待測樣品3能被夾置於該載台5上就能測試分析，甚至是若待測樣品3本身已有尖銳處，也可不需由枝幹上取下或裁剪而直接被夾置於該載台5就能測試分析。
綜上所述，本發明以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法，只要將待測樣品3直接裁剪出一尖端31，並夾置於該載台5上而與電極4接觸，再滴上萃取液並通電後，就能直接於待測樣品3之尖端31產生尖端放電，而供質譜儀6分析樣品成分，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
21．．．準備步驟
22．．．分析步驟
3．．．待測樣品
31．．．尖端
4．．．電極
5．．．載台
6．．．質譜儀
61．．．入口
圖1是一流程圖，說明本發明以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法之較佳實施例；
圖2是一俯視示意圖，說明該較佳實施例的操作方法；
圖3是一側視示意圖，輔助說明圖2；
圖4a、4b是質譜圖，分別以正離子及負離子模式於甜菊葉片上進行電噴灑所得之離子訊號；
圖5a、5b是質譜/質譜圖，分別以分析物離子m/z 843及m/z 1005進行分析；
圖6a是一質譜圖，於夾竹桃葉片上進行電噴灑所得之離子訊號；
圖6b是一質譜/質譜圖，以分析物離子m/z 599進行分析；
圖7a~c是質譜圖，說明不同溶液組成對於直接於夾竹桃葉片上進行電噴灑所得訊號之影響；
圖8是一質譜圖，是於夾竹桃葉片上進行電噴灑所得訊號之再現性測試；
圖9a~c是質譜圖，說明同一葉片不同部位及不同生長時期之內部成分的差異；
圖10a、10b是質譜圖，說明正常與病蟲害葉片之質譜訊號；
圖11a~c是質譜圖，說明測試待測物品表面之農藥的結果；及
圖12a~d是質譜圖，說明測試吸收於待測物品內部之農藥的結果。
21．．．準備步驟
22．．．分析步驟

Claims (3)

  1. 一種以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法，包含：一準備步驟，將一待測樣品裁切出一尖端，並將該待測樣品固定於一設置有電極的載台上，使該待測樣品與電極接觸，且尖端是朝向一質譜儀的入口；及一分析步驟，將萃取液滴於該待測樣品及電極上，使萃取液將該待測樣品內的成分溶出，再經由電極施加高壓電，使在該待測樣品尖端的萃取液因高電場而產生電噴灑，讓含有該待測樣品成分的萃取液由該入口進入質譜儀中進行分析。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法，其中，該萃取液為高極性溶劑。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述以直接電噴灑游離質譜法鑑別樣品成分的分析方法，其中，該萃取液是選自於甲醇水溶液、乙腈水溶液、丙酮水溶液或異丙醇水溶液。
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