ty8天游线路检测中心 GCxGC-TOFMS 对人血浆标准物质 NIST SRM 1950 进行非靶向定性分析
MS 提示第 520 号
简介
气相色谱-质谱仪（GC-MS）因其丰富的质谱数据库（DB）、高可操作性和出色的测量重现性而广泛应用于代谢组分析。虽然 GC-MS 擅长分析挥发性化合物，但也可以ty8天游线路检测中心进行三甲基硅烷化 (TMS) 等衍生化处理来测量氨基酸、有机酸和糖等高极性水溶性代谢物。因此，它已成为血浆和组织提取物等复杂基质中代谢物分析的重要分析方法。其中，人血浆因其含有反映生理和营养状况的多种代谢物而被广泛用作代谢组学分析的典型评价目标。人体血浆标准品NIST SRM 1950是用于分析这些血浆代谢物的标准样品，并为许多代谢物提供了认证和参考值。因此，它被广泛用作适合验证包括 GC-MS 在内的各种分析方法以及测量平台之间比较的样品。然而，血浆中含有的代谢物多种多样，由于组分的共洗脱，传统的一维 GC-MS 测量可能难以进行分析。在这种情况下，综合二维气相色谱-质谱联用仪 (GCxGC-MS) 是复杂峰分离的有效方法。在使用 GC-MS 或 GCxGC-MS 进行代谢物定性分析时，通常ty8天游线路检测中心与市售质谱数据库进行比较分析来估计化合物，但经常会检测到未在数据库中注册的化合物。为了解决这个问题，我们开发了一种自动结构分析方法，该方法将气相色谱仪的数据与高分辨率飞行时间质谱仪 (TOFMS) 和使用深度学习的质谱预测相结合。1)（以下简称AI结构ty8天游线路检测中心）的软件msFineAnalysis AI，并于2022年发布。此外，我们于2025年发布了Ver10。 3、配备AI结构ty8天游线路检测中心准确度进一步提升、GCxGC数据ty8天游线路检测中心功能、AI分子式推荐功能。该软件包含大约2亿种化合物的结构式数据库和预测的EI质谱（以下简称AI库），可进行集成ty8天游线路检测中心2)确定的分子式信息，可以快速推测未知物质的结构式。本应用说明报告了使用 GCxGC-TOFMS 在 NIST SRM 1950 中测量水溶性代谢物、使用 msFineAnalysis AI 进行ty8天游线路检测中心以及检测多种代谢物（包括氨基酸、有机酸和糖）的结果。
实验
图 1 JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha 20
样品制备
样品使用人血浆标准物质NIST SRM 1950。用氯仿/甲醇/水萃取混合物萃取代谢物，并收集甲醇/水层。此后，ty8天游线路检测中心离心浓缩除去溶剂以获得水溶性代谢物。在提取过程中，添加芥子酸作为内标 (IS)。使用甲氧胺盐酸盐吡啶溶液将提取的代谢物转化为甲肟(MeOX)，然后使用MSTFA进行三甲基甲硅烷基(TMS)衍生化，然后进行测量。
GCxGC-MS 测量、ty8天游线路检测中心
使用 GCxGC-TOFMS 系统进行测量，该系统结合了气相色谱仪飞行时间质谱仪 JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha 20（JEOL 制造，图 1）和热调制器 INSIGHT-Thermal（SepSolve 制造）。所用的电离方法是EI法和化学电离(CI)法。ty8天游线路检测中心时，使用未知物质结构ty8天游线路检测中心软件msFineAnalysis AI(JEOL制造)。使用该软件对EI法和CI法获得的数据进行整合和ty8天游线路检测中心。其他详细条件如表1所示。
表 1GCxGC-MS测量条件
结果与讨论
TICC和综合ty8天游线路检测中心结果
图 1 显示了ty8天游线路检测中心使用 msFineAnalysis AI 分析 GCxGC-TOFMS 采集的数据而获得的 GCxGC 总离子流色谱图 (TICC)。此外，对于前10个峰强度成分，使用EI法和CI法的数据进行综合分析来估计化合物，并显示注释结果。这项测量检测到血浆中许多特征代谢物，包括1,5-脱水葡萄糖醇 (4TMS)（一种用于糖尿病诊断和评估血糖波动的血糖波动标志物）和 3-羟基丁酸 (2TMS)（一种典型的血酮体，由于禁食、缺糖和脂肪酸利用率增加而增加）。此外，NIST SRM 1950 需要分析证书 (COA)。3)提供每种代谢物的认证值和参考值。其中，我们将衍生化后可ty8天游线路检测中心 GC-MS 测量的成分整理为水溶性代谢物，表 2 总结了本次 GCxGC-TOFMS 测量检测到的代谢物。这样，证实了MeOX-TMS衍生的GCxGC-TOFMS可以全面检测血浆中的典型初级代谢物，例如氨基酸和糖类。ty8天游线路检测中心结合 MeOX-TMS 衍生化和 GCxGC 的高分辨率，即使在复杂的血浆基质中也可以有效地检测多种初级代谢物。稍后将介绍使用 msFineAnalysis AI 对图 1 中注释为“未知”的组件执行结构估计的结果。
图 1GCxGCNIST SRM 1950 中代谢物的 TICC
表 2 NIST SRM 1950 COA 中列出并在本次测量中检测到的水溶性代谢物
ty8天游线路检测中心高分辨率 GCxGC 分离组分
亮氨酸(2TMS)，一维GC-MSty8天游线路检测中心结果如图2-A所示，GCxGC-MSty8天游线路检测中心结果如图2-B所示。在图2-A所示的一维GC-MS测量结果中，亮氨酸(2TMS)的峰强度比磷酸(3TMS)的峰强度低约15%，并且两种成分共洗脱。查看亮氨酸 (2TMS) 的质谱，我们可以看到它源自磷酸 (3TMS)。m/z299 是混合的。此外，根据NIST数据库检索的结果，亮氨酸(2TMS)的匹配因子较低，为685，而反向匹配因子显示出相对较好的值850。这表明，由于共洗脱，来自亮氨酸(2TMS)的峰和来自磷酸(3TMS)的峰中混入了额外的离子。m/z299的混合物被认为是造成这种情况的原因之一。另外，在CI方法中，质子化分子([M+H]+) 无法确认。另一方面，在图 2-B 所示的 GCxGC-MS 测量中，两种组分可以在二维图上分离。该色谱柱组使用弱极性色谱柱作为第一色谱柱，中等极性色谱柱作为第二色谱柱，各成分沿水平轴按沸点顺序、沿垂直轴按极性顺序洗脱。由于亮氨酸 (2TMS) 和磷酸 (3TMS) 具有不同的极性，因此可以使用第二根色谱柱将它们分离。此外，由于质谱中更好的分离，亮氨酸（2TMS）的匹配因子提高到897，并且在CI方法的质谱中，[M+H]+也可以得到证实。这样，由于使用不同特性的色谱柱进行分离以及调节剂的峰浓度效应，GCxGC-MS 已被证明是一种有效的ty8天游线路检测中心方法，即使对于共洗脱组分和低丰度组分也是如此。这种分离性能的改进被认为对于提高痕量成分的识别可靠性以及对易受污染物成分影响的生物样品的ty8天游线路检测中心特别有用。
图 2 TICC 和亮氨酸 (2TMS) 和磷酸 (3TMS) 的质谱
A：一维 GC-MS 结果，B：GCxGC-MS 结果。
未在 NIST DB 中注册的化合物的结构估计结果
这次检测到的某些组件可能未在 NIST DB 中注册。作为分析示例，下面介绍图1中GCxGC-TICC中标注为Unknown的组分的综合分析结果和AI结构分析结果。图3显示了ty8天游线路检测中心EI和CI方法获得的该组分的质谱。 CI法的质谱中估计该成分是质子化分子，属于软电离法m/z275作为基峰。此外，表 3 显示了基于使用这些质谱的综合ty8天游线路检测中心结果的前五名候选者。在综合ty8天游线路检测中心中，乙酰胺、2-氨基-N-环丙基-和 2TMS 在 NIST DB 搜索中被列为具有最高匹配因子的候选化合物（表 3 中的蓝色框）。但其匹配因子低至704，且质子化分子乙酰胺，2-氨基-N-环丙基-，2TMS(C11H27N2OSi2)与从该元素组成估计中获得的候选组成式不匹配。因此，认为该成分很可能是未在 NIST DB 中注册的化合物。另外，本次ty8天游线路检测中心估算元素组成得到了四个候选元素，但综合评价质量误差、同位素匹配、覆盖率、IM评分[%]等各项指标的结果，认为C12H31N2OSi2是最合理的组成公式（表3，中红框）。接下来，图 4 显示了对此组件执行 AI 结构分析后的前 18 个候选组件。在AI结构分析结果中，候选结构式按照测量的质谱与AI根据结构式预测的质谱之间的余弦相似度（AI分数）降序排列。 AI结构分析的结果是，AI得分最高的候选者是“5-aminopentanal_MO_2TMS”。 5-氨基戊醛本身已在 PubChem 数据库中注册，但 MeOX-TMS 衍生产品 5-氨基戊醛_MO_2TMS 尚未注册。这表明该组分是在msFineAnalysis AI的AI库中ty8天游线路检测中心MeOX-TMS的计算机衍生化生成的候选结构式。5-氨基戊醛是一种与赖氨酸代谢和多胺代谢相关的氨基醛。由于它具有醛基，因此具有高反应活性，但在生物样品中稳定性可能较低。因此，虽然尚不清楚其是否稳定存在于血浆中，但被认为是反映相关代谢波动的候选化合物。该方法的一个主要特点是，即使对于未在 NIST DB 中注册的成分，也可以ty8天游线路检测中心结合集成分析和 AI 结构分析来缩小候选结构的范围。然而，这些结果基于估计的候选结构，标准产品测量和附加验证对于最终结构识别非常有用。
图3未知化合物的质谱
表3未知化合物的综合ty8天游线路检测中心结果
图4未知化合物AI结构ty8天游线路检测中心结果
结论
此 MSTips 报告了使用 GCxGC-TOFMS 测量人血浆标准物质 NIST SRM 1950 并使用 msFineAnalysis AI 进行分析的结果。除了糖、氨基酸和有机酸之外，还可以检测到许多代谢物，包括1,5-脱水葡萄糖醇（4TMS）（一种用于糖尿病诊断和评估血糖波动的血糖波动标志物），以及3-羟基丁酸（2TMS）（一种典型的血液酮体，由于禁食、糖缺乏和脂肪酸利用增加而增加）。此外，ty8天游线路检测中心集成分析和人工智能结构分析，即使是未在 NIST DB 中注册的化合物，我们也能够获得候选结构式。从上述结果来看，GCxGC-TOFMS 和 msFineAnalysis AI 被认为是代谢组学中有用的工作流程，它们同时全面了解生物样品中的已知代谢物，并获得未在 NIST DB 等商业质谱库中注册的成分的候选结构。
参考文献
1)
2) M Ubukata 等人快速通讯质谱, 2020, 34, e8820
3) NIST，SRM 1950 ty8天游线路检测中心证书：人血浆中的代谢物。，2024 年，.
致谢
东京农工大学Yuji Tsukawa教授和Akisaki Kurata先生提供人血浆标准物质提取物并提供测量和ty8天游线路检测中心指导，我们深表感谢。
