JJF1164—2006《臺式氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》中譜庫檢索的初探

高鐵

摘 要：本文通過對JJF1164-2006《臺式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》中譜庫檢索校準(zhǔn)方法的簡練描述進(jìn)行展開，結(jié)合圖文，對該校準(zhǔn)方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述，指出了檢索前本底扣除的必要性與本底選擇經(jīng)驗，并對校準(zhǔn)方法中相似度的概念進(jìn)行了探討，使檢定人員對GC-MS譜庫檢索的校準(zhǔn)有更進(jìn)一步的認(rèn)識與了解。

關(guān)鍵詞：GC-MS；質(zhì)譜圖；譜庫檢索；匹配度（相似度）；正向檢索；反向檢索

中圖分類號：O65 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著社會和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對環(huán)境污染、食品安全的關(guān)注度越來越高，相關(guān)的環(huán)境、食品中有機污染物檢測的標(biāo)準(zhǔn)要求也越來越嚴(yán)格，臺式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（以下簡稱GC-MS）具有色譜高分離效和質(zhì)譜準(zhǔn)確鑒定有機化合物結(jié)構(gòu)的特點，在農(nóng)殘檢測、環(huán)境保護、食品安全、材料分析等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近年來GC-MS被越來越多分析實驗室引進(jìn)，儀器數(shù)量成倍增長，已成為分析實驗室有機化合物常規(guī)檢測的必備儀器。對我們計量技術(shù)部門來說，將有越來越多的GC-MS需要檢定員依據(jù)JJF1164-2006《臺式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》（以下簡稱校準(zhǔn)規(guī)范）進(jìn)行校準(zhǔn)， 來保證儀器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。下面筆者將結(jié)合實際校準(zhǔn)工作，對校準(zhǔn)規(guī)范中譜庫檢索（7.8款）校準(zhǔn)方法進(jìn)行闡述與探討，希望能為為剛接觸GC-MS校準(zhǔn)工作的檢定人員提供一點參考。

1 校準(zhǔn)規(guī)范中對譜庫檢索校準(zhǔn)方法的描述

校準(zhǔn)規(guī)范中關(guān)于譜庫檢索校準(zhǔn)方法的原文如下：“根據(jù)7.5質(zhì)量準(zhǔn)確性測試總離子流色譜圖，得到硬脂酸甲酯質(zhì)譜圖，扣除本底后，在系統(tǒng)提供的譜庫內(nèi)對硬脂酸甲酯進(jìn)行檢索。”

2 對譜庫檢索校準(zhǔn)方法的展開

2.1 譜庫檢索的概念

譜庫檢索就是將被分析試樣的歸一化質(zhì)譜與數(shù)據(jù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)譜庫中已知化合物的歸一化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜對比而給出定性分析結(jié)果的過程，是GC-MS解析未知化合物，進(jìn)行定性分析的主要手段。

2.2 硬脂酸甲酯的基本信息

校準(zhǔn)規(guī)范通過對已知的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)硬脂酸甲酯進(jìn)行檢索，通過檢索匹配度高低來衡量GC-MS的定性分析能力。 以下是在譜庫檢索校準(zhǔn)過程中會經(jīng)常出現(xiàn)的硬脂酸甲酯的基本信息：中文名稱：硬脂酸甲酯；

英文名稱：Methyl stearate；Methyl octadecanoate Octadecanoic acid，methyl ester等；

分子量：298.51；分子式：C19H38O；CAS登錄號：112-61-8。

標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖如圖1所示。

2.3 常用的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)譜庫

將標(biāo)準(zhǔn)電離條件（電子轟擊電離源，70eV電子束轟擊）下得到的大量已知純化合物的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖存貯在計算機數(shù)據(jù)庫里，即為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)譜庫。目前，最常用的質(zhì)譜譜庫有NIST庫、NIST/EPA/NIH庫、Wiley庫等三個通用質(zhì)譜譜庫。NIST庫由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（National Institute of Standards and Technology）出版，最新版本收有10萬多張標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖；NIST/EPA/NIH庫是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）、美國環(huán)保局（EPA）和美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）共同出版，最新版本收有的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖超過17萬多張，約有15萬個化合物及其結(jié)構(gòu)式；Wiley庫有3種版本，分別是Wiley庫（收有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖23萬多張）、Wiley/NIST庫（收有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖28萬多張）以及Wiley選擇庫（收有9萬多張標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖）。一般的GC-MS上都配有其中的一個或兩個譜庫，應(yīng)用的最廣泛的是NIST/EPA/NIH庫，幾乎所有的GC-MS上都配有NIST/EPA/NIH庫，其又分為mainlib（Main Library 主譜庫）、replib（Replicates Library 重建譜庫）等部分。另外質(zhì)譜工作者還可將自己實驗中得到的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖及數(shù)據(jù)用文本文件存在用戶庫中，或者自己建立用戶庫。

2.4 扣除本底的必要性

質(zhì)譜譜庫中標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖都是用純化合物在標(biāo)準(zhǔn)電離條件下得到得到的，所以被檢索的質(zhì)譜圖也應(yīng)該是純化合物。本底的干擾往往使被檢索的質(zhì)譜圖發(fā)生畸變，所以扣除本底的干擾對檢索的正確與否十分重要。現(xiàn)在的質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)都帶有本底扣除功能，重要的是如何確定（即選擇）本底，這就要靠實踐經(jīng)驗。在GC-MS分析中，有時要扣除色譜峰一側(cè)的本底，有時要扣除峰兩側(cè)的本底。本底扣除時扣除的都是某一段本底的平均值，選擇這一段的長短及位置也是憑經(jīng)驗決定。也就說檢定員在扣除硬脂酸甲酯質(zhì)譜圖本底的時候，應(yīng)盡量多選擇幾次本底，對每次本底扣除后都進(jìn)行一次檢索，取匹配度最高的一次作為譜庫檢索的測量結(jié)果。

2.5 檢索實例

圖2為筆者在一臺安捷倫7890A/ 5975C的GC-MS數(shù)據(jù)分析工作站（Thermo Xicalibur工作站、Shimadzu GCMSsolution工作站均可參考）上對硬脂酸甲酯的檢索結(jié)果：

此窗口為NIST譜庫檢索主界面，左下角為檢索命中結(jié)果列表，共有以下六列構(gòu)成，分別是：

（1）“#”為檢索命中序號；

（2）“Lib.”為庫名，M即主譜庫mainlib，R即重建譜庫replib，U即用戶自建庫；

（3）“Match”為正向檢索匹配度（未知物譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜庫的直接匹配因子），完美匹配的結(jié)果值為1000；

（4）“R.Match”為反向檢索匹配度（標(biāo)準(zhǔn)譜庫與未知物譜圖的匹配因子，忽略那些在標(biāo)準(zhǔn)譜庫中不存在但未知物中存在的峰），同樣，完美匹配的結(jié)果值為1000；

（5）“Prob.%”為概率因子，該因子基于Match次序列表中相鄰兩個目標(biāo)之間的差異；

（6）“Name”為檢索命中的化合物名稱。

通過對以上正、反向檢索技術(shù)的分析，筆者認(rèn)為校準(zhǔn)規(guī)范中譜庫檢索的技術(shù)指標(biāo)要求“10ng硬脂酸甲酯，相似度≥75%”中的相似度應(yīng)為檢索匹配度“Match”或“R.match”，而非“Prob.%”。那么檢索結(jié)果就可以這么看，該次檢索命中序號1名稱為 Octadecanoic acid，methyl ester即硬脂酸甲酯，來自主譜庫（mainlib），相似度>94%，圖右邊為檢索命中序號1的硬脂酸甲酯的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖和文本信息，如化合物名稱、分子式、分子量、CAS號、主峰的豐度等等，可與本文2.2條進(jìn)行對照對檢索結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

結(jié)語

本文通過對校準(zhǔn)規(guī)范中譜庫檢索校準(zhǔn)方法的簡練描述進(jìn)行展開性闡述，指出了扣除本底的重要性，對檢索結(jié)果中一些令人混淆的概念進(jìn)行了一一說明，并對校準(zhǔn)方法中提到的“相似度”進(jìn)行了探討。譜庫檢索是GC-MS分析中一項復(fù)雜而又十分強大的功能，是進(jìn)行化合物定性分析的一項重要手段，本文只是對校準(zhǔn)規(guī)范中的7.8款內(nèi)容的簡單展開，所涉內(nèi)容僅觸及譜庫檢索的皮毛，希望能給剛接觸GC-MS校準(zhǔn)并準(zhǔn)備進(jìn)一步深入的檢定人員帶來一點拋磚引玉的作用。

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