2025年質(zhì)譜分析試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種離子源最適合分析熱不穩(wěn)定、大分子量的生物大分子？A.電子轟擊電離（EI）B.化學(xué)電離（CI）C.電噴霧電離（ESI）D.快原子轟擊（FAB）2.某質(zhì)譜儀的分辨率（R）為10000，可區(qū)分的最小質(zhì)荷比差（Δm）為0.01時，對應(yīng)的質(zhì)荷比（m/z）約為？A.100B.500C.1000D.100003.在基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）中，基質(zhì)的主要作用是？A.提供電荷載體B.吸收激光能量并傳遞給analyteC.抑制analyte碎片化D.增強離子傳輸效率4.四極桿質(zhì)量分析器的掃描方式中，全掃描（FullScan）主要用于？A.精確質(zhì)量測定B.定量分析C.未知物篩查D.碎片離子結(jié)構(gòu)解析5.同位素峰簇中，若某化合物的分子式為C??H??O?，其M+1峰的相對強度約為？（已知13C天然豐度1.1%，2H0.015%，1?O0.04%）A.11%B.12%C.13%D.14%6.串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）中，碰撞誘導(dǎo)解離（CID）的主要作用是？A.提高離子傳輸效率B.產(chǎn)生特征碎片離子C.降低背景噪聲D.增強母離子信號7.以下哪種質(zhì)量分析器理論上具有無限分辨率？A.飛行時間（TOF）B.離子阱（IT）C.傅里葉變換離子回旋共振（FT-ICR）D.扇形磁場（MagneticSector）8.在液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）中，流動相添加甲酸的主要目的是？A.調(diào)節(jié)pH以改善色譜分離B.增強正離子模式下的離子化效率C.抑制負離子模式下的干擾D.降低流動相表面張力9.某化合物的質(zhì)譜圖中出現(xiàn)m/z169（基峰）、m/z184（分子離子峰），推測其可能含有？A.氯原子（3?Cl:3?Cl=3:1）B.溴原子（??Br:?1Br=1:1）C.硫原子（32S:3?S=95:4.2）D.氮原子（1?N:1?N=99.6:0.4）10.高分辨質(zhì)譜（HRMS）的主要優(yōu)勢是？A.快速掃描速度B.高靈敏度C.精確質(zhì)量測定以推斷分子式D.適合小分子化合物分析二、填空題（每空1分，共15分）1.質(zhì)譜儀的核心組成包括離子源、________、質(zhì)量分析器、檢測器和數(shù)據(jù)系統(tǒng)。2.電子轟擊電離（EI）通常產(chǎn)生________（填“分子離子峰”或“碎片離子峰”）較強的質(zhì)譜圖，適用于________（填“揮發(fā)性”或“非揮發(fā)性”）化合物。3.分辨率的計算公式為R=________，其中m為質(zhì)荷比，Δm為可分辨的最小質(zhì)荷比差。4.飛行時間質(zhì)量分析器（TOF）的分辨率與離子飛行距離成________（填“正”或“負”）比，與離子初始動能分散程度成________（填“正”或“負”）比。5.在ESI源中，正離子模式下，化合物易失去________（填“質(zhì)子”或“結(jié)合質(zhì)子”）形成[M+H]?離子；負離子模式下，易________（填“失去”或“結(jié)合”）質(zhì)子形成[M-H]?離子。6.串聯(lián)質(zhì)譜的掃描模式中，________掃描用于定量分析（如MRM），________掃描用于獲取母離子的碎片信息（如ProductIonScan）。7.同位素豐度法推斷分子式時，若M+2峰相對強度約為M峰的32.5%，則化合物可能含有________個氯原子；若M+2峰約為M峰的98%，則可能含有________個溴原子。8.傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（FT-ICRMS）的分辨率由________決定，其質(zhì)量精度可達________（填數(shù)量級）。三、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述電噴霧電離（ESI）與基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）的主要區(qū)別及適用場景。2.比較四極桿（Q）、飛行時間（TOF）和離子阱（IT）質(zhì)量分析器的優(yōu)缺點，說明各自的典型應(yīng)用。3.如何利用質(zhì)譜數(shù)據(jù)推斷有機化合物的分子式？需結(jié)合哪些關(guān)鍵信息？4.串聯(lián)質(zhì)譜（MS/MS）在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中有何作用？舉例說明其工作流程。四、綜合分析題（共33分）（一）（15分）某未知化合物的高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下：分子離子峰m/z180.0837（實測值），理論精確質(zhì)量C??H??O?為180.0786，C?H?O?為180.0423，C?H??O?為180.0736，C??H??O?為180.1150。1.計算各候選分子式的質(zhì)量誤差（ppm），確定最可能的分子式（已知：質(zhì)量誤差=（實測值-理論值）/理論值×10?）。（5分）2.該化合物的EI質(zhì)譜圖中出現(xiàn)m/z163（[M-OH]?）、m/z135（[M-COOH]?）、m/z107（[M-COOH-CH?O]?）碎片峰，推測其可能的官能團及結(jié)構(gòu)（需說明碎片離子的斷裂邏輯）。（10分）（二）（18分）某實驗室采用LC-MS/MS分析血清中的藥物代謝物，實驗參數(shù)如下：色譜柱C18（2.1×100mm，1.8μm），流動相A（0.1%甲酸水），流動相B（0.1%甲酸乙腈），梯度洗脫（0-2min，5%B；2-10min，5%-95%B；10-12min，95%B；12-12.1min，95%-5%B；12.1-15min，5%B）；質(zhì)譜采用電噴霧正離子模式，多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）掃描，監(jiān)測離子對為母離子m/z325.2→子離子m/z150.1（定量離子對）和m/z325.2→子離子m/z105.3（定性離子對）。1.說明LC-MS聯(lián)用中色譜分離的作用及梯度洗脫的優(yōu)勢。（6分）2.MRM掃描模式的原理是什么？為何選擇兩個離子對（定量+定性）？（6分）3.若實驗中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)代謝物的響應(yīng)值偏低，可能的原因有哪些？提出3種優(yōu)化策略。（6分）答案一、單項選擇題1.C（ESI適合大分子、熱不穩(wěn)定樣品）2.C（R=m/Δm→m=R×Δm=10000×0.01=1000）3.B（MALDI基質(zhì)吸收激光能量，輔助analyte解吸電離）4.C（全掃描用于未知物篩查，獲取全質(zhì)量范圍信息）5.A（M+1峰強度≈10×1.1%+12×0.015%+2×0.04%≈11%）6.B（CID通過碰撞誘導(dǎo)母離子碎裂，產(chǎn)生碎片離子用于結(jié)構(gòu)解析）7.C（FT-ICR理論分辨率無限，實際受限于離子回旋頻率檢測精度）8.B（甲酸提供質(zhì)子，增強正離子模式下的離子化效率）9.B（m/z184-169=15，可能為甲基丟失；M與M+2峰強度比約1:1，符合溴原子特征）10.C（高分辨質(zhì)譜通過精確質(zhì)量推斷分子式）二、填空題1.離子傳輸系統(tǒng)（或“接口”）2.碎片離子峰；揮發(fā)性3.m/Δm4.正；負5.結(jié)合質(zhì)子；失去6.多反應(yīng)監(jiān)測（MRM）；子離子掃描（ProductIonScan）7.1（3?Cl:3?Cl=3:1，M+2≈32.5%為1個Cl）；1（??Br:?1Br=1:1，M+2≈98%為1個Br）8.離子回旋頻率的檢測精度；0.1ppm（或“亞ppm級”）三、簡答題1.主要區(qū)別：①電離機制：ESI是溶液中帶電液滴蒸發(fā)形成離子（軟電離）；MALDI是激光激發(fā)基質(zhì)解吸analyte形成離子（軟電離）。②樣品狀態(tài)：ESI需液態(tài)（與LC聯(lián)用）；MALDI需固態(tài)（與TOF聯(lián)用）。③適用范圍：ESI適合極性大分子（如蛋白質(zhì)、多肽）；MALDI適合難溶、大分子（如蛋白質(zhì)結(jié)晶、組織成像）。2.四極桿（Q）：優(yōu)點是掃描速度快、成本低；缺點是分辨率低（單位質(zhì)量分辨）。應(yīng)用：常規(guī)定量（如MRM）。TOF：優(yōu)點是質(zhì)量范圍寬、分辨率高（現(xiàn)代TOF可達50000以上）；缺點是需要高真空、成本較高。應(yīng)用：大分子質(zhì)量測定（如蛋白質(zhì)）、成像質(zhì)譜。離子阱（IT）：優(yōu)點是可多級質(zhì)譜（MS?）、體積小；缺點是質(zhì)量范圍較窄、分辨率中等。應(yīng)用：結(jié)構(gòu)解析（如多肽測序）。3.關(guān)鍵信息：①精確質(zhì)量（高分辨質(zhì)譜提供，誤差＜5ppm可推斷分子式）；②同位素豐度（M、M+1、M+2峰強度比，判斷C、H、O、S、Cl、Br等原子數(shù)）；③不飽和度（根據(jù)分子式計算，輔助判斷雙鍵、環(huán)數(shù)）。例如，精確質(zhì)量匹配C?H??O?（葡萄糖），M+1峰強度≈6×1.1%=6.6%，與實測值一致，結(jié)合不飽和度0（無環(huán)或雙鍵），可確認分子式。4.作用：通過MS/MS對肽段進行測序（如蛋白質(zhì)酶解后的肽質(zhì)量指紋圖譜），鑒定蛋白質(zhì)種類；定量分析（如MRM監(jiān)測特定肽段）。工作流程：蛋白質(zhì)酶解為肽段→LC分離→ESI電離→一級質(zhì)譜（MS1）選擇母離子→CID碎裂→二級質(zhì)譜（MS2）獲取碎片離子（b/y離子系列）→數(shù)據(jù)庫搜索匹配肽序列→推斷蛋白質(zhì)。四、綜合分析題（一）1.質(zhì)量誤差計算：-C??H??O?：(180.0837-180.0786)/180.0786×10?≈28.3ppm-C?H?O?：(180.0837-180.0423)/180.0423×10?≈230ppm-C?H??O?：(180.0837-180.0736)/180.0736×10?≈56.1ppm-C??H??O?：(180.0837-180.1150)/180.1150×10?≈-173.8ppm最可能分子式為C??H??O?（誤差最小）。2.碎片分析：-m/z163（M-17）：失去OH（-17），提示含羥基（-OH）；-m/z135（M-45）：失去COOH（-45），提示含羧基（-COOH）；-m/z107（M-73）：失去COOH+CH?O（-45-28=-73），可能為羧基與甲氧基（-OCH?）相鄰。推測結(jié)構(gòu)：苯環(huán)上連接羧基（-COOH）和甲氧基（-OCH?），且鄰位有羥基（-OH），如鄰羥基苯甲酸甲酯（C?H?O?，但需調(diào)整碳數(shù)至C??H??O?，可能含乙基取代基，如2-羥基-3-乙基苯甲酸甲酯）。（二）1.色譜分離作用：降低復(fù)雜基質(zhì)（血清）中干擾物對質(zhì)譜的影響，提高檢測特異性。梯度洗脫優(yōu)勢：通過改變流動相極性（增加乙腈比例），縮短強保留組分的洗脫時間，改善峰形，提高分離效率。2.MRM原理：一級質(zhì)譜選擇特定母離子（如m/z325.2），二級質(zhì)譜選擇其特征子離子（如m/z150.1），通過“母離子→子離子”的離子對進行定量，降低背景干擾。選擇兩個離子對：定量離子對（響應(yīng)高）用于準確