岛津液相色谱串联质谱-UFMS概念解读

在2010年，岛津推出液相色谱串联质谱LC-MS/MS仪器时就提出了UFMS（Ultra-Fast Mass Spectrum）理念，具体表现在极性切换时间以及扫描速度两项指标。岛津LCMS-8030，15ms极性切换时间以及15000 Da/s扫描速度已是当时业内优异的指标。随着技术不断进步，目前岛津液相色谱串联质谱LC-MS/MS极性切换时间可达5 ms，扫描速度为30000 Da/s。那么，如何正确理解极性切换时间及扫描速度这两项指标，它们对于实验到底能带来哪些好处？随本文来一探究竟。

极性切换时间解读

▶ 岛津液相色谱串联质谱LC-MS/MS极性切换时间指标

1.基本概念：在一个扫描事件中有正负离子同时检测时，质谱的工作模式是先完成所有正离子化合物的扫描再切换至负模式扫描，而非频繁间隔极性切换。在一个完整的扫描循环中，电压共切换两次（正模式切换至负模式 & 负模式恢复到正模式，见图1）

图1

2.循环时间Cycle Time = n*驻留时间Dwell Time + (n-1)延迟时间Delay Time + 2*极性切换时间Polarity Switching Time 【注：n=MRM通道数，循环时间Cycle Time为单次扫描完所有离子所需要的时间，延迟时间Delay Time为扫描不同MRM通道不同电压间切换所需时间，固定值】

3. 应用案例介绍：点击此处打开

从20 ms到50 ms，不同极性切换时间比较：当循环时间为400 ms，65组MRM同时测定时，驻留时间（蓝色）、延迟时间（红色)，极性切换时间（绿色）的比例（见图2）

图2

当极性切换时间为5 ms:  每个离子的驻留时间325/65=5.00 ms

当极性切换时间为20 ms: 每个离子的驻留时间 295/65=4.53 ms

当极性切换时间为50 ms: 每个离子的驻留时间 235/65=3.61 ms

结论：当循环时间Cycle Time一定时，越快的极性切换时间Polarity Switching Time能为每个MRM通道提供更充裕的驻留时间Dwell Time，从而提升灵敏度。

4. 极性切换时间对扫描点数带来的影响

继续用上述案例介绍：点击此处打开

4.1 设置驻留时间Dwell Time为*值5 ms，计算不同极性切换时间Polarity Switching Time对应的循环时间Cycle Time，从而考察对色谱峰点数Peak Points的影响。    

4.2 根据公式：循环时间Cycle Time = n*驻留时间Dwell Time + (n-1)延迟时间Delay Time + 2*极性切换时间Polarity Switching Time可计算出不同极性切换时间所对应的循环时间（图3）【注：驻留时间Dwell Time=5 ms；延迟时间Delay Time=1 ms】

4.3 根据公式：色谱峰扫描点数Peak Points = 色谱峰宽Peak Width ÷ 循环时间 Cycle Time可计算出不同循环时间所对应的扫描点数（图3）【注：色谱峰宽按照常见UPLC色谱柱8 s为例】

图3

结论：当驻留时间Dwell Time一定时，越快的极性切换时间Polarity Switching Time可以获得更快的循环时间Cycle Time，从而获得更多的色谱峰扫描点，使得实验结果的稳定性更加可靠。

5. 答疑解惑：相对于单一模式采集数据的方式，当使用正负极性切换模式采集数据时，是否会牺牲灵敏度？

答：使用正负极性切换模式与单一模式采集可获得同样的灵敏度，灵敏度并不会出现明显损失。（见图4）

图4

扫描速度解

▶ 岛津液相色谱串联质谱LC-MS/MS扫描速度指标

▶ 应用案例介绍

1. 基于岛津LCMS-8060检测多农药残留，利用正负极性切换扫描模式扫描，同时发挥出岛津LCMS-8060 30000 Da/s的超快扫描速度优势，建立了共1919 个MRM Transitions选择离子通道的检测方法。（见下图5）

图5

2. 在保留时间6.45至6.60 min，9 s范围内，共流出25种农药化合物。得益于岛津LCMS-8060超快的扫描速度， 25种农药化合物峰面积的RSD<3%（见图6）

图6

结论：

1. 在色谱峰宽，循环时间cycle time一定的前提下，越快的扫描速度意味着可以得到更多的扫描点。

2. 在色谱峰宽恒定的前提下，越快的扫描速度意味着在共流出时可以检测到更多的化合物。

总结

岛津液相色谱串联质谱LC-MS/MS*的UFMS设计理念可以提供快速的极性切换时间和扫描速度。当实验操作人员利用正负切换扫描模式分析多MRM通道及多共流出化合物时，越快的极性切换时间和扫描速度可以获得更好的灵敏度及更优异的稳定性表现。