2025年質(zhì)譜法試題及答案一、選擇題（每題2分，共30分）1.下列離子源中，屬于“軟電離”技術(shù)且主要用于大分子生物樣品（如蛋白質(zhì)、多肽）分析的是（）A.電子轟擊電離（EI）B.化學(xué)電離（CI）C.電噴霧電離（ESI）D.大氣壓化學(xué)電離（APCI）2.某化合物分子式為C?H?Br?，其質(zhì)譜圖中分子離子峰（M）與M+2、M+4峰的相對豐度比約為（）（已知：??Br天然豐度50.69%，?1Br天然豐度49.31%）A.1:2:1B.3:2:1C.1:1:1D.9:6:13.四極桿質(zhì)量分析器的工作原理是（）A.利用離子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑差異分離B.通過直流電場與射頻電場的組合篩選特定質(zhì)荷比離子C.基于離子在無場區(qū)域的飛行時間差異分離D.利用離子在靜電場中的軌道穩(wěn)定性差異分離4.串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）中，“母離子掃描”模式的主要目的是（）A.檢測所有可能的子離子B.篩選能產(chǎn)生特定子離子的母離子C.測定母離子的精確質(zhì)量D.提高儀器分辨率5.下列關(guān)于基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）的描述，錯誤的是（）A.通常使用固體基質(zhì)（如α-氰基-4-羥基肉桂酸）B.適合分析分子量高達(dá)數(shù)十萬的生物大分子C.產(chǎn)生的離子主要為單電荷離子D.常與飛行時間質(zhì)量分析器（TOF）聯(lián)用6.某有機化合物的質(zhì)譜圖中，分子離子峰m/z=102，碎片離子峰m/z=73（丟失C?H?）、m/z=57（丟失C?H?O），推測其可能的官能團(tuán)為（）A.醛基（-CHO）B.酮基（-CO-）C.酯基（-COO-）D.羥基（-OH）7.分辨率（R）是質(zhì)譜儀的關(guān)鍵性能指標(biāo)，若某質(zhì)譜儀能區(qū)分m/z=500和m/z=501的兩個峰，則其分辨率約為（）A.500B.501C.1000D.2508.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）中，常用的離子源是（）A.ESIB.MALDIC.EID.APCI9.蛋白質(zhì)的ESI-MS圖譜中出現(xiàn)m/z=1200（電荷數(shù)z=10）和m/z=1333（電荷數(shù)z=9）的兩個峰，其分子量（M）約為（）A.12000B.11990C.11970D.1203010.下列質(zhì)量分析器中，理論分辨率最高的是（）A.四極桿B.離子阱C.飛行時間（TOF）D.軌道阱（Orbitrap）11.某化合物的質(zhì)譜中出現(xiàn)強的m/z=43峰（CH?CO?），最可能的化合物是（）A.丙酮（CH?COCH?）B.乙酸（CH?COOH）C.乙醇（CH?CH?OH）D.丙烷（CH?CH?CH?）12.同位素標(biāo)記法在質(zhì)譜分析中常用于（）A.提高離子化效率B.區(qū)分樣品中的內(nèi)源性與外源性物質(zhì)C.增強分子離子峰強度D.降低背景干擾13.下列關(guān)于離子化過程的描述，正確的是（）A.EI源中，電子能量通常為70eV，屬于“軟電離”B.ESI源中，離子通過帶電液滴的溶劑蒸發(fā)和庫侖爆炸產(chǎn)生C.MALDI源中，激光直接電離樣品分子，無需基質(zhì)D.CI源中，反應(yīng)氣（如甲烷）先被電離，再與樣品分子發(fā)生置換反應(yīng)14.質(zhì)譜圖中“基峰”指的是（）A.分子離子峰B.質(zhì)荷比最大的峰C.相對豐度最高的峰D.同位素峰15.液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）中，為避免離子抑制效應(yīng)，流動相應(yīng)盡量避免使用（）A.甲酸B.乙酸銨C.三氟乙酸（TFA）D.甲醇二、填空題（每空1分，共20分）1.質(zhì)譜儀的核心組成部分包括________、________、________和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。2.電子轟擊電離（EI）的特點是電離能量高，易產(chǎn)生________離子，適合________（填“小分子”或“大分子”）的結(jié)構(gòu)解析。3.飛行時間質(zhì)量分析器（TOF）的分辨率與離子飛行路徑長度成________（填“正”或“負(fù)”）比，與離子初始動能分散程度成________（填“正”或“負(fù)”）比。4.某化合物分子式為C?H?Cl，其質(zhì)譜中M峰與M+2峰的相對豐度比約為________（已知3?Cl:3?Cl≈3:1）。5.串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）的常見掃描模式包括________、________和中性丟失掃描。6.電噴霧電離（ESI）通常產(chǎn)生________（填“單電荷”或“多電荷”）離子，適合分析________（填“極性”或“非極性”）大分子。7.基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）中，基質(zhì)的作用是________和________。8.質(zhì)譜圖中，分子離子峰的質(zhì)荷比對應(yīng)化合物的________，其穩(wěn)定性與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，芳香族化合物的分子離子峰通常比脂肪族化合物________（填“強”或“弱”）。9.分辨率R的計算公式為R=________，其中m為離子質(zhì)荷比，Δm為兩相鄰峰的質(zhì)量差。10.同位素峰簇中，M+1峰的相對豐度主要由________（填元素符號）的同位素貢獻(xiàn)，其天然豐度約為________%。三、簡答題（每題6分，共30分）1.比較電子轟擊電離（EI）與電噴霧電離（ESI）的優(yōu)缺點，各舉一例說明其適用場景。2.簡述四極桿質(zhì)量分析器與軌道阱質(zhì)量分析器的工作原理及主要應(yīng)用差異。3.某蛋白質(zhì)樣品經(jīng)ESI-MS分析后，圖譜中出現(xiàn)一系列m/z遞增的峰（如m/z=1000、1112、1250），解釋這些峰的成因，并說明如何通過這些峰計算蛋白質(zhì)的分子量。4.質(zhì)譜法中“離子抑制效應(yīng)”是如何產(chǎn)生的？在LC-MS分析中可通過哪些措施降低其影響？5.簡述基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOFMS）在微生物鑒定中的應(yīng)用原理。四、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某未知化合物的分子式為C?H??O（不飽和度=1），其質(zhì)譜圖如下：-分子離子峰m/z=86（相對豐度15%）-碎片峰：m/z=71（丟失CH?，相對豐度25%）、m/z=57（丟失C?H?，相對豐度40%）、m/z=43（基峰，相對豐度100%）、m/z=29（相對豐度10%）。（1）推測該化合物的可能結(jié)構(gòu)（寫出2種）；（2）解釋m/z=43峰的可能來源（用結(jié)構(gòu)式表示斷裂過程）。2.某實驗室采用LC-MS/MS分析人血漿中的藥物X（分子量325.1），內(nèi)標(biāo)為氘代藥物X（D?-X，分子量328.1）。色譜條件為C18柱，流動相A（0.1%甲酸水）-B（0.1%甲酸乙腈）梯度洗脫；質(zhì)譜采用電噴霧正離子模式，選擇反應(yīng)監(jiān)測（SRM）掃描，母離子分別為m/z326（X）和m/z329（D?-X），子離子均為m/z150。（1）解釋為何選擇m/z326和m/z329作為母離子；（2）說明內(nèi)標(biāo)法在定量分析中的優(yōu)勢；（3）若樣品中X的峰面積為12000，內(nèi)標(biāo)峰面積為8000，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.8x+0.02（y為峰面積比，x為濃度μg/mL），計算樣品中X的濃度。答案一、選擇題1.C2.A3.B4.B5.C6.B7.A8.C9.B10.D11.A12.B13.B14.C15.C二、填空題1.離子源；質(zhì)量分析器；檢測器2.碎片；小分子3.正；負(fù)4.3:15.母離子掃描；子離子掃描6.多電荷；極性7.吸收激光能量；分散樣品分子8.分子量；強9.m/Δm10.C；1.1三、簡答題1.EI與ESI比較：EI為硬電離，電離能量高（70eV），易產(chǎn)生豐富碎片離子，適合小分子（如揮發(fā)性有機物）的結(jié)構(gòu)解析（例：苯的EI質(zhì)譜可通過碎片峰確認(rèn)苯環(huán)結(jié)構(gòu)）；但難檢測大分子，且可能無分子離子峰。ESI為軟電離，通過帶電液滴蒸發(fā)產(chǎn)生多電荷離子，適合大分子（如蛋白質(zhì)、多肽）的分子量測定（例：胰島素的ESI-MS可通過多電荷峰計算準(zhǔn)確分子量），但碎片少，結(jié)構(gòu)解析能力弱。2.四極桿與軌道阱原理及應(yīng)用：四極桿由四根平行金屬桿組成，通過直流（DC）和射頻（RF）電場篩選特定質(zhì)荷比離子，僅允許穩(wěn)定軌道的離子通過，分辨率中等（R≈1000），主要用于定量分析（如GC-MS的目標(biāo)物檢測）。軌道阱利用離子在紡錘形電極內(nèi)的諧波軌道振蕩，通過頻率差異分離離子，分辨率極高（R可達(dá)10?），主要用于精確質(zhì)量測定和復(fù)雜樣品的結(jié)構(gòu)解析（如代謝組學(xué)中的未知物鑒定）。3.ESI-MS蛋白質(zhì)峰解析：ESI通過多電荷化使蛋白質(zhì)形成[M+nH]??離子（n為電荷數(shù)），不同電荷態(tài)對應(yīng)不同m/z（m/z=(M+n)/n）。例如，m/z=1000對應(yīng)z=10（M=9990），m/z=1112對應(yīng)z=9（M=9998），m/z=1250對應(yīng)z=8（M=9992），取平均值可得蛋白質(zhì)分子量約為10000Da。4.離子抑制效應(yīng)與解決措施：離子抑制由流動相中強極性物質(zhì)（如表面活性劑、高濃度鹽）在ESI過程中優(yōu)先電離，抑制目標(biāo)物離子化導(dǎo)致信號降低。降低措施：優(yōu)化流動相（減少高沸點添加劑，如TFA；使用揮發(fā)性緩沖鹽如甲酸銨）；調(diào)整色譜條件（提高目標(biāo)物與干擾物的分離度）；稀釋樣品減少基質(zhì)干擾；采用在線固相萃?。⊿PE）凈化樣品。5.MALDI-TOFMS微生物鑒定原理：微生物（如細(xì)菌、真菌）經(jīng)預(yù)處理（裂解、提取蛋白質(zhì)）后與基質(zhì)混合，激光照射下基質(zhì)吸收能量并解吸/電離微生物的特征蛋白質(zhì)（主要為核糖體蛋白）。TOF分離離子后獲得蛋白質(zhì)指紋圖譜（m/z2000-20000），與數(shù)據(jù)庫中已知菌種的圖譜比對（相似度≥90%可鑒定到種），具有快速（分鐘級）、高通量的優(yōu)勢。四、綜合分析題1.（1）可能結(jié)構(gòu)：3-戊酮（CH?CH?COCH?CH?）或2-戊酮（CH?COCH?CH?CH?）。不飽和度=1，含一個羰基（C=O）。（2）m/z=43峰為CH?CO?（乙?；x子），斷裂過程：羰基α位斷裂，如3-戊酮中，C-C鍵斷裂提供CH?CH?CO?（m/z=71）和CH??（m/z=15），但基峰m/z=43更可能來自2-戊酮的α斷裂：CH?COCH?CH?CH?→CH?CO?（m/z=43）+CH?CH?CH?（中性碎片）。2.（1）藥物X（分子量