一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属离子的方法

摘要

本发明属于金属离子检测方法技术领域，具体涉及一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属离子的方法。该方法通过将巯基苯甲酸作为基质，开发了一种基于有机质谱技术的金属离子快速检测的方法。该方法能够被成功地应用于40种以上金属离子的检测，克服了激光解吸离子化质谱由于存在严重的电离抑制以及基质干扰严重而无法很好地应用于金属离子的高灵敏以及高通量检测的问题。该方法具有样品制备简单、无需复杂的前处理，耗样量少（~1μL）、耗时少以及重现性好等优点，有利于复杂样品中金属离子的快速检测，在环境、食品和药品等安全领域将具有良好的应用前景。

权利要求

1.一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属离子的方法，其特征在于，将巯基苯甲酸基质与待测样品混合点在靶板上，利用激光解吸离子化质谱仪进行质谱检测，用于快速检测样品中金属离子；巯基苯甲酸基质溶液的适宜浓度为≥1 mg/mL；巯基苯甲酸基质溶液与待测样品的体积比为1:1；具体包括以下步骤：步骤1：准备试剂与仪器：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪MALDI‑TOF‑MS、涡旋仪、金属离子标准品、巯基苯甲酸、样品；

步骤2：基质溶液的制备：称取巯基苯甲酸，将其溶解于乙醇/水的混合溶剂中，涡旋，混匀，配制巯基苯甲酸基质溶液；

步骤3：金属离子标准溶液及标准曲线的配制：将金属离子溶液采用去离子水进行逐步稀释，置于涡旋仪上混匀，制备一系列浓度金属离子标准品溶液；

步骤4：将巯基苯甲酸基质溶液与金属离子标准溶液或者实际样品进行混匀，移取1μL点在靶板上，在室温下进行自然干燥；

步骤5：将干燥后的靶板直接放入到MALDI‑TOF‑MS仪器中，调用检测方法和参数，对目标物直接进行击打。

2.根据权利要求1所述的一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属离子的方法，其特征在于，步骤5的检测参数：采用线性正、负离子模式，离子源电压为19 kV，脉冲延时130 ns，激光照射设置为500次，连续采取谱图。

说明书

一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属

离子的方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属离子检测方法技术领域，具体涉及一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属离子的方法。

背景技术

[0002] 近年来现代工业得到了迅速的发展，大量的金属离子被排入到环境中，造成土壤、大气以及食物中的金属离子含量的急剧增加，然而由于金属离子可通过各种途径进入到人
体，并在人体中进行累积，这将会严重危害到人类的健康，因此开发一种快速检测金属离子
的方法具有极其重要的意义。

[0003] 目前，传统的金属离子检测方法主要有原子吸收光谱法（AAS）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP‑OES）、原子荧光光谱法（AFS）、以及电感耦合等离子体质谱法（ICP‑MS）等。
然而，这些技术存在样品消耗量大、耗时、需要复杂的前处理以及良好的仪器操作技能等缺
点。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI‑TOF‑MS）是一种快速和高通量的电离技
术，可以在短时间内分析数百个样品，样品消耗量极少，且不需要复杂的样品和仪器准备程
序。近年来，该技术被广泛地应用于医药领域，但由于存在严重的电离抑制以及与基质相关
的高背景干扰等问题，使用MALDI‑TOF‑MS对金属离子进行直接识别仍然是一个很大的挑
战。

[0004] 为了进一步扩展MALDI‑TOF‑MS用于快速检测金属离子的能力，开发新基质是一个非常关键的方面。为了产生较高的信号强度以及较低的背景，一些纳米材料被作为MALDI‑
TOF‑MS的基质应用于金属离子的检测。但是，大多数材料不能通过商业获得，需要自我合成
并加以表征。此外，由于纳米材料具有高的电导率和化学稳定性，这将容易导致仪器的故障
或损坏。因此，与那些新材料相比，常规的、可在商业上获得和使用的有机基质将会成为一
种很好的基质选择。

发明内容

[0005] 本发明目的在于提供了一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属离子的方法，该方法通过将巯基苯甲酸并作为基质，开发了一种基于有机质谱技术的
金属离子快速检测的方法。同时，该方法的检测速度快，无需复杂的样品前处理步骤且所需
的样品量极少（1μL），因此对于复杂样品中金属离子的实际检测具有很高的应用价值。

[0006] 为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

[0007] 一种基于巯基苯甲酸辅助激光解吸离子化质谱快速检测金属离子的方法，是将巯基苯甲酸基质与待测样品混合点在靶板上，利用激光解吸离子化质谱仪进行质谱检测，用
于快速检测样品中金属离子。

[0008] 进一步地，基质的适宜浓度为≥1 mg/mL。

[0009] 进一步地，具体包括如下步骤：

[0010] 步骤1：准备试剂与仪器：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI‑TOF‑MS，型号: Bruker Autoflex speed Ⅱ，Bruker Daltonics Inc．，美国）、涡旋仪、金属离子标
准品、巯基苯甲酸、样品；

[0011] 步骤2：基质溶液的制备：称取6 mg巯基苯甲酸，将其溶解于3 mL乙醇/水（1：1）的混合溶剂中，涡旋，混匀，配制质量浓度为2 mg/mL的基质溶液；

[0012] 步骤3：金属离子标准溶液及标准曲线的配制：将金属离子（1 mg/mL）溶液采用去离子水进行逐步稀释，置于涡旋仪上混匀5 min，制备浓度分别为；20，50，100，200，500，
800，1000 ng/mL的金属离子标准品溶液。

[0013] 步骤4：将质量浓度为2 mg/mL的巯基苯甲酸基质溶液与金属离子标准溶液或者实际样品进行混匀（体积比1：1），移取1μL点在靶板上，在室温下进行自然干燥；

[0014] 步骤5：将干燥后的靶板直接放入到MALDI‑TOF‑MS仪器中，调用检测方法和参数，对目标物直接进行击打。检测参数：采用线性正、负离子模式，离子源电压为19 kV，脉冲延
时130 ns，激光照射设置为500次，连续采取谱图。实验数据采用flexAnalysis （Bruker 
Daltonics Inc.,美国）软件进行处理。

[0015] 进一步地，所述样品包括大气细颗粒物（PM2.5）或尿液。

[0016] 本发明的优点如下：

[0017] 1）所制备的基质成本低，商业即可获得；

[0018] 2）基质重现性良好且无明显的基质干扰；

[0019] 3）所检测的实际样品用量极少（1μL），检测过程简单；

[0020] 4）分析速度快(＜1分钟/样品)，；

[0021] 5）可用于检测重金属离子的种类大于40种，具有较高的灵敏度，其中汞和镉离子的检出限可分别达到150和50 pg/mL。

附图说明

[0022] 图1为巯基苯甲酸作为基质用于9种金属离子标准品的MALDI检测质谱图；

[0023] 图2为巯基苯甲酸作为基质对金属离子进行检测的基质适宜浓度优化图；

[0024] 图3为巯基苯甲酸作基质对PM2.5中的金属离子检测的质谱图；

[0025] 图4为巯基苯甲酸作基质对尿液中的金属离子检测的质谱图。

具体实施方式

[0026] 下面通过结合附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明不仅限于此。

[0027] 实施例1：以巯基苯甲酸为基质检测金属离子标准溶液

[0028] (1)仪器准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI‑TOF‑MS，型号: Bruker Autoflex speed Ⅱ，Bruker Daltonics Inc．，美国）、涡旋仪；

[0029] (2)将质量浓度为2 mg/mL的巯基苯甲酸基质溶液分别与银、锂、钡、铼、铋、铕、锶、铟、锰的金属离子标准品进行混匀（体积比1：1），移取1μL点在靶板上，室温下干燥；

[0030]  (3) 将干燥后的靶板直接进行放入到MALDI‑TOF‑MS仪器中，调用检测方法和参数，对目标物直接进行击打。 检测参数：采用线性正、负离子模式，离子源电压为19 kV，脉
冲延时130 ns，激光照射设置为500次，连续采取谱图。实验数据采用flexAnalysis 
（Bruker Daltonics Inc.,美国）软件进行处理。。

[0031] 质谱结果示于图1，测出了明显的金属离子特征峰且无明显的背景干扰。

[0032] 实施例2：巯基苯甲酸作为基质的适宜浓度优化

[0033] (1)仪器准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI‑TOF‑MS，型号: Bruker Autoflex speed Ⅱ，Bruker Daltonics Inc．，美国）、涡旋仪；

[0034] (2)将浓度分别为0.5 mg/mL，1 mg/mL，2 mg/mL，4 mg/mL的巯基苯甲酸基质溶液分别与汞标准品进行混匀（体积比1：1），取1μL点在靶板上，室温下干燥；

[0035]  (3) 将干燥后的靶板直接进行放入到MALDI‑TOF‑MS仪器中，调用检测方法和参数，对目标物直接进行击打。 检测参数：采用线性正、负离子模式，离子源电压为19 kV，脉
冲延时130 ns，激光照射设置为500次，连续采取谱图。实验数据采用flexAnalysis 
（Bruker Daltonics Inc.,美国）软件进行处理。。

[0036] 质谱结果示于图2，当基质浓度≥1 mg/mL时，均测出了明显的汞离子特征峰且信号强度没有太大的改变。

[0037] 实施例3：以巯基苯甲酸为基质检测PM2.5中的金属离子元素

[0038] (1)仪器准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI‑TOF‑MS，型号: Bruker Autoflex speed Ⅱ，Bruker Daltonics Inc．，美国）、涡旋仪；

[0039] (2)将质量浓度为2 mg/mL的巯基苯甲酸基质溶液与PM2.5样品进行混匀（体积比1：1），移取1μL点在靶板上，室温下干燥；

[0040] (3) 将干燥后的靶板直接进行放入到MALDI‑TOF‑MS仪器中，调用检测方法和参数，对目标物直接进行击打。 检测参数：采用线性正、负离子模式，离子源电压为19 kV，脉
冲延时130 ns，激光照射设置为500次，连续采取谱图。实验数据采用flexAnalysis 
（Bruker Daltonics Inc.,美国）软件进行处理。

[0041] 质谱结果示于图3，所测PM2.5中含有汞离子和镉离子的特征峰。

[0042] 实施例4：以巯基苯甲酸为基质检测尿液中的金属离子元素

[0043] (1)仪器准备：基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI‑TOF‑MS，型号: Bruker Autoflex speed Ⅱ，Bruker Daltonics Inc．，美国）、涡旋仪；

[0044] (2) 将质量浓度为2 mg/mL的巯基苯甲酸基质溶液与尿液样品进行混匀（体积比1：1），移取1μL点在靶板上，室温下干燥；

[0045]  (3) 将干燥后的靶板直接进行放入到MALDI‑TOF‑MS仪器中，调用检测方法和参数，对目标物直接进行击打。 检测参数：采用线性正、负离子模式，离子源电压为19 kV，脉
冲延时130 ns，激光照射设置为500次，连续采取谱图。实验数据采用flexAnalysis 
（Bruker Daltonics Inc.,美国）软件进行处理。

[0046] 质谱结果示于图4，所测尿液中含有钠离子、钾离子、铁离子以及锶离子的特征峰。

[0047] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员
依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术
方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。