質譜儀-Mass msFindAnalysis iQ自動分析軟體 - 一套快速比較兩個樣品差異的新工具

氣相層析四極桿質譜儀 (GC-QMS)被廣泛應用在揮發性化合物的定性/定量，GC-QMS的定性通常使用電子游離法 (EI)比對資料庫 (library database)來執行，但是使用資料庫的方式對未知物進行定性，除了會出現很多個可能的候選物，也容易選到錯的候選物當成定性結果，這時，透過軟性游離法 (Soft ionization, SI)，例如光游離法 (photoionization, PI)確認分子離子是十分有效的分析工具。日本電子 (Japan Electron Optics Laboratory, JEOL)開發的msFineAnalysis，它是高解析氣相飛行時間質譜儀（GC-TOFMS）的綜合定性分析軟體，可自動彙整El和SI的分析結果，並呈現精確質量。JEOL新開發的綜合定性分析軟體msFineAnalysis iQ，提供低解析氣象層析質譜儀 (GC-QMS)獲得整數質量，它包含兩個樣品比對（差異分析）功能，此功能在材料分析領域被廣泛的應用。本文中，我們使用JMS-Q1600GC搭配熱裂解儀分析聚丙烯產品，數據以msFineAnalysis iQ差異分析做示範。

▲氣相層析質譜儀 JMS-Q1600GC GCMS

msFineAnalysis iQ中的差異分析功能概述

msFineAnalysis iQ中的兩個樣品比對分析 (差異分析)可以辨別樣品中特定成分和常見成分，例如:比較對照品得知瑕疵品增加或減少的化合物，或比較現有材料來確認新材料中具有哪些特殊的化合物。在差異分析中，軟體會檢查樣品之間化合物質譜的再現性和訊號的差異，具有再現性和訊號差異的化合物會被歸類為這個樣品的特徵成分，具有再現性但訊號相同的化合物會被歸類為兩個樣品都有的成分，分類後，軟體會自動對偵測到的成分執行綜合定性分析。

圖1為msFineAnalysis iQ綜合定性分析的流程，第一步的差異分析中，Y軸的再現性是以t-test計算El的數據，每個樣品測量次數可以設定為n=1、3或5。測量次數n=1 的情況下，即無法計算再現性，然而，msFineAnalysis iQ可以在樣品只測一次的情況下，比較出樣品間哪些成分不同，讓使用者輕鬆且快速進行樣品間比較，接著，根據層析圖的滯留時間和El圖譜的資料庫進行比對（成分確定），最後進行綜合定性分析。我們時常遇到樣品量很少的狀況，msFineAnalysis iQ即使在樣品量測次數等於1的情況，也可以強行進行比較，因此可以運用在樣品量極少，無法量測多次的樣品。

▲圖1 msFineAnalysis iQ綜合定性分析流程

圖2為使用Py-GC/MS搭配El游離源分析不織布口罩和餐盒抗菌紙片的總離子層析圖 (TICC)。兩個樣品中，都偵測到許多熱解產物，推測可能是聚丙烯。圖3為差異分析的火山圖 (Volcano Plots)， X軸表示兩個樣品之間的差異性，Y 軸表示 p 值 (p value)的統計再現性。透過軟體可視覺化說明不織布口罩和餐盒抗菌紙片之間的區別成分，我們將化合物1（不織布口罩的特徵訊號）和化合物2 (餐盒抗菌紙片的特徵訊號)綜合定性分析，結果如圖3。


▲圖2 總離子層析圖 (藍：不織布口罩，紅：餐盒抗菌紙片)	▲圖3 差異分析的火山圖 (X軸:兩個樣品的差異性 Y 軸:p值統計再現性)

圖4為化合物1的質譜圖，El和Pl質譜圖中都有m / z 206，PI質譜圖僅顯示分子離子m / z 206，msFineAnalysis iQ的定性分析結果（前5名）如表1所示，資料庫的第一相似度分數為933，化合物1推測為2.4-Di-tert-butylphenol，它是一種抗氧化劑，表示此不織布口罩有添加抗氧化劑。圖5為化合物2的質譜圖，El和PI質譜圖中都有m / z 174，PI質譜圖顯示分子離子為m / z 174，msFineAnalysis iQ的定性分析結果（前5名）如表2所示，資料庫的第一相似度分數為906，化合物2推測為Benzene, 1,3-disocyanato-2-methyl- (2,6-TDI)，2,6-TDI是一種聚胺酯化合物，表示此餐盒抗菌紙片有添加聚胺酯化合物。綜合上述，在TICC圖中難以辨別兩個樣品組成的不同，但是藉由msFineAnalysis iQ的差異分析功能，使我們很快速且容易找到數據中有差異的地方。此外，透過綜合定性分析，可以將每個樣品中有差異的地方挑出來做定性分析。