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主题：【分享】【转载】LTQ Orbitrap XL购置及验收点滴

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nanopooog

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发表于：2010/06/30 12:23:15 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

高分辨质谱与GC联用的有磁质谱、飞行时间质谱（TOF）等。磁质谱分辨率高、灵敏度也高，主要是用于二噁英、多氯联苯等项目的分析，但较高的仪器购置费用，使一般实验室很难配置。GC-TOF主要用于天然植物成分的分析，由于灵敏度的问题用于残留物分析的还不多。
与LC联用的有TOF、傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT ICR MS）等。LC-TOF主要用于蛋白质分析。现在液相色谱-四极杆-飞行时间质谱（LC-Q-TOF）也有用于残留分析的，但我们曾做过实验，其灵敏度无法满足欧盟对禁用残留兽药规定的检出限。对于残留分析，仪器的检测灵敏度是最重要的，仪器都检测不到，分辨率再高、质量精度再高也没用。FT ICR MS分辨率和质量精度都很高，相对TOF检测灵敏度也高些。但是该仪器不仅售价高，而且日常使用和维护费用也较高，
对于我们这种非基础研究机构来说不是特别适用，领导很难同意购买。
因此，对于这一新产品发布（Orbitrap）我还是抱有较高期待的。
会上对LTQ Orbitrap仪器性能的介绍还是颇有新意，分辨率和质量精度虽然不及FT ICR MS，但比TOF高。最主要的是仪器的使用维护费很低。当今质谱分析最热的两个领域是蛋白质和药物代谢物分析，LTQ Orbitrap的应用也主要介绍在这两个方面的分析实例。残留分析在分析领域只是很小的一个方面，最初的应用是不会关注在这个领域的。既然LTQ Orbitrap有比较好的性能，价格当时是高些，但并不妨碍先对仪器性能和应用进行跟踪。

随后的几年，公司多次在国内技术宣传活动和技术学术年会的论坛上介绍了应用LTQ Orbitrap做药物代谢及代谢组学、天然药用植物成分分析的实例，其中也提到了对于一些微量物质的定性分析。

经与公司技术人员多次反复交流，特别是公司派专人来我实验室对仪器的性能及应用做更详细的讲解、答疑，虽然感觉检测灵敏度还达不到对非常痕量的残留物分析要求，但感觉好像比TOF要好，应该能满足大部分分析需求，而且仪器的独特功能可以做一些本领域创新工作。从实验室的发展和整体仪器配置考虑，开始奢望若有机会拟购置该仪器。但仪器报价还是比较高的，是本单位当时购买的仪器价格中从未有过的，单位领导是否同意购买心里没底。

人若想做事先要有想法，并做好相关的准备工作，这样机会来了才能抓住。
从2005年开始，国家食品安全出了几件事，国家对食品安全加大了投入，相关单位都分得了数额不等的仪器设备购置款。不久科技处领导到各检测中心调研，希望能做一些在系统内比较独特的研究工作，当然也需要与之相配套的仪器设备。于是我就提出了一些想法，以及实现这些工作所需仪器——LTQ Orbitrap。领导听后不但没有质疑，反而说价格还可以接受，他想着这件事。

半年后开始申报仪器计划，就将LTQ Orbitrap列为中心优先购买仪器，并报上级部门审批。经过努力上级部门也最终批准了。我们的实验室终于有了高分辨质谱，整体仪器配置更合理、更完善了。

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2010/6/30 19:20:24 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

太好的东西了！

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2010/7/1 10:37:43 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

二、仪器的安装与调试

　　我们实验室是新建的，所以，仪器要求的电（380V交流电）、气、废气排放以及实验室温度、湿度等条件都已具备，无需太多改造。只是提前将UPS安装好。

　　整机固定装在一个大木制箱中，好像毛重近400kg。包装箱设计得很合理，前门打开后正好形成一个斜坡，仪器自带万向轮，顺着斜坡就滑出来了。不幸的是仪器比电梯门宽，经与工程师协商，决定先拆卸下MALDI源部分，验收大气压电离源（API）部分，以后再验收MALDI源。工程师费了很大力气卸下了MALDI源部分，仪器终于进了电梯，运进实验室。

　　仪器接好电、气（氮气、氦气）、循环冷却水机（仪器标准配置，要求温度控制在21℃，流量在2L/min左右）后，开始抽真空。LTQ Orbitrap是由线性离子阱和静电场轨道阱高分辨质谱组成。Orbitrap要求的真空较高（< 8e^-10torr），与低分辨质谱相比抽真空多了一步，——当真空达到500e^-10torr需对Orbitrap进行烘烤4 ~ 8小时，这样可以尽快将残存的微量水赶跑，达到高真空。通常开机、抽真空、烘烤全部完成是需要过夜的，第二天才可以校正仪器、检测。

仪器验收做了如下测试：

　　1.ESI源的测试

　首先做的是ESI源，整个仪器调试、验收参数等都是在此模式下进行的。仪器带有校正液，用注射泵将校正液注入仪器。

仪器的自动化程度很高，工程师建议在做Tune时选择自动模式。工程师还建议，第一次做Calibrate选择自动模式（约30 min），而日常校正选择半自动模式，通常LTQ一个季度对质量轴做一次校正，而Orbitrap则要每周对质量轴做校正。若只对质量轴校正很快，不到10 min。

FT高分辨质谱测定化合物的精确质量数是重要工作，若日常检测时感觉质量出现偏差，应随时校正质量轴。经过一段时间的使用和考察，感觉仪器的质量稳定性还是不错的，如果实验室环境温湿度比较恒定的话，一周校正一次没有问题。

　　2. APCI源的测试。

APCI源的更换很简单，只需将ESI源换下，换上APCI源即可。

　　3. ESI源Nano支架的测试。

Nano支架的更换其实也不是很难，只是刚开始使用不太熟练。工程师建议初学者通过摄像镜头（CCD Camera）来调谐毛细管喷头与锥孔的位置和电喷雾状态。由于我们配置的 LC兼顾常规分析和蛋白分析，所以，液相色谱需要加装分流装置才能适合做蛋白分析。

经过几天的实践基本掌握了纳喷操作。只是毛细管喷针比较容易损坏，而且也比较贵。以后买仪器时可以让公司多给配几盒毛细管喷针。

　　4.MALDI源的测试。

MALDI源的更换比较复杂，与原来设想的，以及其它一些公司设计的差距较大。由于开始为了上楼将MALDI拆下时光路动了，因而再恢复、测试费了很大力气。简而言之，最终还是得到了比较好的测试结果。

由于更换MALDI源与上述3个源（ESI/APCI/Nano）之间更换相比麻烦得多，而且还需要破真空，因此不适宜频繁更换。建议买仪器时要考虑周全，同时兼顾有些困难。

三、初步应用

1. 残留兽药的检测与确证

　　经初步实验感觉，LTQ Orbitrap的绝对检测灵敏度与三重四极杆质谱的MRM检测方式相比要差几倍，但与Q-TOF相比还是要高些。为了能够用于残留兽药的检测与确证，我们尝试前处理方式做些微调，最简单的办法就是加大取样量。实验证明，由于LTQ Orbitrap的高分辨性能可以很好地排除基质的干扰，所以，即便是加大取样量5 ~ 10倍，用精确质量数提取离子后本底依然很干净，且定量重现性也比较好。当然，加大取样量不可能是无限的，而且对于不同的检测化合物由于所选择的提取液不同，样品/溶剂的比也不同，导致最终的检出限也不同。这方面今后还有许多工作要做。

图1 香肠中50ng/g磺胺氯哒嗪，m/z 284.5- 285.5提取离子质量色谱图

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2010/7/1 10:38:20 Last edit by madprodigy

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2010/7/1 10:41:04 马扎管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

图2香肠2g样品中50ng/g磺胺氯哒嗪，m/z 285.02提取离子质量色谱图

图3香肠10g样品中50ng/g磺胺氯哒嗪，m/z 285.02提取离子质量色谱图

图1~图3是一个例子，为了看起来比较清楚，所以添加50 ng/g磺胺氯哒嗪；实际检测限量为10 ng/g，灵敏度没有问题。由图可见，用精确质量提取后，虽然面积值减少了，但信/噪比却提高了。

2. 代谢物的检测与确证

　　LTQ Orbitrap做药物代谢及代谢组学已有很多文献介绍。但对残留兽药及代谢物的检测与确证还未见报道。我们也做了初步实验。利用LTQ Orbitrap的高分辨、精确质量数的功能，可以在没有相对应的标准品的情况下找到并确定主要代谢物。这个工作要比目标物检测难度大，这不仅需要有质谱知识，还要有药物代谢知识。经初步实验感觉仪器的质量精度没有问题，可以满足我们目前工作的要求。若要检测残留兽药及代谢物，实验中遇到的问题可能还是灵敏度。如何提高灵敏度看来是今后用好这台仪器的关键之所在。

3. 蛋白质的检测

　　应用LTQ Orbitrap做蛋白质及蛋白组学的文献报道已有很多。我们一直以来是做农药、兽药、添加剂、化学有害物质等小分子化合物，做大分子对于我们来说是一个全新的领域。样品处理、检测、搜库、比对与过去小分子的方法都有较大不同。不过通过这次初步的实验，从概念上对蛋白质分析有了些认识，对整个方法过程也有了了解。经初步地重现文献方法，结果还是比较满意的。这也增强了我们下一步做好相关研究工作的信心。

　　总之，LTQ Orbitrap是一台很不错的仪器，利用它的高分辨和高质量精度功能，可以做一些以前做不好或者根本做不到的工作。它将增强我们实验室的检测能力。

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