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

高鐵

摘 要：本文通過(guò)對(duì)JJF1164-2006《臺(tái)式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》中譜庫(kù)檢索校準(zhǔn)方法的簡(jiǎn)練描述進(jìn)行展開，結(jié)合圖文，對(duì)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(yàn)，并對(duì)校準(zhǔn)方法中相似度的概念進(jìn)行了探討，使檢定人員對(duì)GC-MS譜庫(kù)檢索的校準(zhǔn)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解。

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

中圖分類號(hào)：O65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境污染、食品安全的關(guān)注度越來(lái)越高，相關(guān)的環(huán)境、食品中有機(jī)污染物檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)要求也越來(lái)越嚴(yán)格，臺(tái)式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（以下簡(jiǎn)稱GC-MS）具有色譜高分離效和質(zhì)譜準(zhǔn)確鑒定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在農(nóng)殘檢測(cè)、環(huán)境保護(hù)、食品安全、材料分析等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)GC-MS被越來(lái)越多分析實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)，儀器數(shù)量成倍增長(zhǎng)，已成為分析實(shí)驗(yàn)室有機(jī)化合物常規(guī)檢測(cè)的必備儀器。對(duì)我們計(jì)量技術(shù)部門來(lái)說(shuō)，將有越來(lái)越多的GC-MS需要檢定員依據(jù)JJF1164-2006《臺(tái)式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱校準(zhǔn)規(guī)范）進(jìn)行校準(zhǔn)， 來(lái)保證儀器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。下面筆者將結(jié)合實(shí)際校準(zhǔn)工作，對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范中譜庫(kù)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(diǎn)參考。

1 校準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)譜庫(kù)檢索校準(zhǔn)方法的描述

校準(zhǔn)規(guī)范中關(guān)于譜庫(kù)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(cè)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(kù)內(nèi)對(duì)硬脂酸甲酯進(jìn)行檢索?！?/p>

2 對(duì)譜庫(kù)檢索校準(zhǔn)方法的展開

2.1 譜庫(kù)檢索的概念

譜庫(kù)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(kù)中已知化合物的歸一化標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜對(duì)比而給出定性分析結(jié)果的過(guò)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(guò)對(duì)已知的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)硬脂酸甲酯進(jìn)行檢索，通過(guò)檢索匹配度高低來(lái)衡量GC-MS的定性分析能力。 以下是在譜庫(kù)檢索校準(zhǔn)過(guò)程中會(huì)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(hào)：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(kù)

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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里，即為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)。目前，最常用的質(zhì)譜譜庫(kù)有NIST庫(kù)、NIST/EPA/NIH庫(kù)、Wiley庫(kù)等三個(gè)通用質(zhì)譜譜庫(kù)。NIST庫(kù)由美國(guó)國(guó)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(wàn)多張標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖；NIST/EPA/NIH庫(kù)是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）、美國(guó)環(huán)保局（EPA）和美國(guó)國(guó)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(guò)17萬(wàn)多張，約有15萬(wàn)個(gè)化合物及其結(jié)構(gòu)式；Wiley庫(kù)有3種版本，分別是Wiley庫(kù)（收有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖23萬(wàn)多張）、Wiley/NIST庫(kù)（收有標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖28萬(wàn)多張）以及Wiley選擇庫(kù)（收有9萬(wàn)多張標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖）。一般的GC-MS上都配有其中的一個(gè)或兩個(gè)譜庫(kù)，應(yīng)用的最廣泛的是NIST/EPA/NIH庫(kù)，幾乎所有的GC-MS上都配有NIST/EPA/NIH庫(kù)，其又分為mainlib（Main Library 主譜庫(kù)）、replib（Replicates Library 重建譜庫(kù)）等部分。另外質(zhì)譜工作者還可將自己實(shí)驗(yàn)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(kù)中，或者自己建立用戶庫(kù)。

2.4 扣除本底的必要性

質(zhì)譜譜庫(kù)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(duì)檢索的正確與否十分重要?，F(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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在GC-MS分析中，有時(shí)要扣除色譜峰一側(cè)的本底，有時(shí)要扣除峰兩側(cè)的本底。本底扣除時(shí)扣除的都是某一段本底的平均值，選擇這一段的長(zhǎng)短及位置也是憑經(jīng)驗(yàn)決定。也就說(shuō)檢定員在扣除硬脂酸甲酯質(zhì)譜圖本底的時(shí)候，應(yīng)盡量多選擇幾次本底，對(duì)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(kù)檢索的測(cè)量結(jié)果。

2.5 檢索實(shí)例

圖2為筆者在一臺(tái)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(duì)硬脂酸甲酯的檢索結(jié)果：

此窗口為NIST譜庫(kù)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(hào)；

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

（3）“Match”為正向檢索匹配度（未知物譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)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(kù)與未知物譜圖的匹配因子，忽略那些在標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)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(gè)目標(biāo)之間的差異；

（6）“Name”為檢索命中的化合物名稱。

通過(guò)對(duì)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(kù)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(hào)1名稱為 Octadecanoic acid，methyl ester即硬脂酸甲酯，來(lái)自主譜庫(kù)（mainlib），相似度>94%，圖右邊為檢索命中序號(hào)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(hào)、主峰的豐度等等，可與本文2.2條進(jìn)行對(duì)照對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范中譜庫(kù)檢索校準(zhǔn)方法的簡(jiǎn)練描述進(jìn)行展開性闡述，指出了扣除本底的重要性，對(duì)檢索結(jié)果中一些令人混淆的概念進(jìn)行了一一說(shuō)明，并對(duì)校準(zhǔn)方法中提到的“相似度”進(jìn)行了探討。譜庫(kù)檢索是GC-MS分析中一項(xiàng)復(fù)雜而又十分強(qiáng)大的功能，是進(jìn)行化合物定性分析的一項(xiàng)重要手段，本文只是對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范中的7.8款內(nèi)容的簡(jiǎn)單展開，所涉內(nèi)容僅觸及譜庫(kù)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(lái)一點(diǎn)拋磚引玉的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] JJF1164-2006，臺(tái)式氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范[S].

[2]汪正范，楊樹民，等.色譜聯(lián)用技術(shù)（第2版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3] Agilent Technologies.安捷倫GCMSD操作培訓(xùn)教材[M].

[4] Thermo Scientific.Thermo Xcalibur創(chuàng)建及檢索庫(kù)用戶手冊(cè)2.2版[Z]. 2011.