天游线路检测中心 使用 SPME-GC-TOFMS 和 msFineAnalysis AI 对柠檬汁中的未知物质进行结构分析
MS 提示第 453 号
简介
众所周知，食品的香气成分是与味道相关的重要因素，腐臭等异味成分也是与食品品质相关的重要因素。气相色谱-质谱联用仪 (GC-MS) 通常用于分析这些食品的香气成分，因为它们具有高度挥发性且含有多种成分。在 GC-MS 定性分析中，通常通过使用电子电离 (EI) 方法的测量数据搜索库数据库 (DB) 来鉴定化合物。然而，截至2023年，美国国立卫生研究院管理的PubChem DB（无EI质谱信息）中已注册了超过1亿种化合物，而美国国家标准与技术研究院（NIST）最新发布的数据库中仅注册了约35万种化合物的EI质谱信息。换句话说，这些未登记在质谱库DB中的化合物被视为未知物质。对于这些DB未注册的化合物，“综合分析”是有用的，这种定性分析方法使用了通过EI法获得的两个质谱和容易给出分子离子和质子化分子的软电离法。此外，通过使用能够精确质量测量的飞行时间质谱仪（TOFMS）进行数据采集，可以估计通过软电离获得的分子离子的组成，最终可以确定未在数据库中注册的未知化合物的分子式。1)使用TOFMS的综合分析还提供了通过EI方法获得的碎片离子和中性损失的组成公式，使得获得部分结构信息成为可能。结合该部分结构信息和分子式信息可以分析化合物的结构。然而，最终的结构估计需要分析者自己的考虑，这项工作需要质谱和化学知识，以及大量的时间。这次，我们开发了一种结合深度学习的质谱预测的综合结构分析方法，解决了使用GC-MS数据进行手动结构分析的困难2)我们开发了配备74049_74292|（以下简称AI结构分析）的“msFineAnalysis AI，未知物质自动结构分析软件”。在AI结构分析中，将上述EI法和软电离法数据综合分析得到的分子式信息与上述模型得到的预测质谱相结合，可以自动、快速地推算出未知物质的结构式。在此 MSTips 中，我们将报告一个使用 msFineAnalysis AI 进行结构分析来分析柠檬汁中未知物质的示例。
实验
使用的样品是通过压榨美国柠檬获得的柠檬汁。将 10 mL 柠檬汁密封在 20 mL 小瓶中。使用自动进样器HT2850T(HTA制造)的SPME模式作为样品前处理装置，测定小瓶顶部空间的挥发性成分。 GC-MS测定使用GC-TOFMS（JMS-T2000GC AccuTOF™GC-Alpha、日本电子株式会社制造）。 MS离子源采用EI/FI/FD共用离子源，电离法和软电离法采用EI法和FI法。使用msFineAnalysis AI(JEOL制造)对获得的数据进行分析。其他详细测量条件如表1所示。
JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha
HT2850T
表1测量条件
结果与讨论
TICC 和寻找未知物质
图1显示了柠檬汁测量结果的总离子流色谱图(TICC)。通过反卷积总共检测到 37 个成分。检测到的成分为单萜类化合物（C10H16)、单萜醇，例如 α-萜品醇和橙花醇 (C10H18O)是主要香气成分。在这37种成分中，有3种成分与库DB的相似度为700以下，推测为DB未注册化合物（未知物质）。其中，对RT 13分钟左右检测到的化合物（未知组分A，图1）进行了详细分析，最后进行了AI结构分析。
图 1 挥发性化合物的 TICC 柠檬汁
未知组分A的质谱和成分估计结果
图2显示了未知物质A的质谱。对于该组分，分子离子m/z检测到 150 个。然而，在作为软电离方法的FI方法中，分子离子的相对强度较高并且可以作为基峰被检测到。估算该分子离子的组成的结果是，该成分的分子式为 C10H14估计是O。
图2 未知化合物A的质谱
AI结构分析结果
图3显示了未知物质A（前18个候选物质）的AI结构分析结果。在种类繁多的结构式中，AI结构分析结果中排名第一（与AI库相似度最高）的候选分子是单环单萜醛类化合物（图4）。文学3)，“作为萜烯和萜烯衍生化的碎片离子特征m/z生成79、93、107、121”，这也从该组分的EI质谱中得到证实（图5）。此外，未知成分A是一种单环单萜醛，其结构类似于藏红花香气的主要成分藏红花醛（图6）。已知番红花醛是通过单萜糖苷苦藏红花素水解产生的4)（图6），有人提出，未知物质A也可能是藏红醛等香气成分。如上结果所示，未知组分A的结构可以通过AI结构分析来估计。
图3未知化合物A的AI结构分析结果（前18个候选化合物）
图4 AI结构分析1号候选结构式
图5 未知化合物A的EI质谱图（蓝色峰表示分子离子的位置）
图6 Safranal的结构式
摘要
在此 MSTips 中，我们介绍了使用 msFineAnalysis AI 对柠檬汁中未知物质进行结构分析的示例。手动结构分析需要大量的知识和时间，但 msFineAnalysis AI 能够快速估计结构式。未来，预计该软件将用于GC-MS分析香气成分中的未知物质。
参考文献
1) M。 Ubukata 等人，Rapid Commun Mass Spectrom。 2020； 34：e8820。 2)A久保等人，质谱, 2023,12，A0120。3) FW McLafferty，上野 Tamio 翻译。质谱的练习和解释。化学同人，1978。p。 264 4) 神户药科大学药用植物园信。发布于 2022 年 11 月 22 日。
