LCMS-Q-TOF快速定性筛查古代纺织物中的16种染料成分

 本文利用岛津公司LCMS-9030超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱联用仪，建立了一种快速定性筛查古代纺织物中含有天然染料成分的方法。结果显示：该方法分析速度快，定性能力强，质量数准确性优异，一级质谱质量数准确度小于2 ppm，同位素分布真实准确，二级谱库匹配度高。可快速完成目标物的定性筛查，判定古代纺织物中可能含有的染料类别，具有实际应用价值。SSL-CA23-031Excellence in Science Excellence in ScienceLCMS-QTOF-051 LCMS-Q-TOF 快速定性筛查古代纺织物中 的16种染料成分 LCMS-QTOF-051 摘要：本文利用岛津超高效液相色谱-四极杆飞行时间串联质谱仪，建立了古代纺织物中16种染料成分的鉴 别和确认方法。使用 LabSolutions i nsight 建立了16种染料成分的高分辨二级质谱库，根据精确质量数进行 鉴别，并使用二级质谱库及典型二级碎片离子丰度比进行确认。通过一针进样，同时完成目标物的定性筛查，可快速确认古代纺织物中可能含有的染料类别 。 关键词： LCMS-Q-TOF F 古 代纺织物 染料 技术特点： 心对微量古纺织文物检材中的天然染料成分进行快速筛查。 心数据基于 LabSolutions insight Explore 软件 的 高效库检索和多元化比对进行快速筛查。 多种多样的古代纺织品是珍贵的文化遗产，对于 它们的染料成分的分析、染色技艺的推断，不仅是纺 织品文物保护研究的重要内容之一，也 是其作为文物 的历史研宄，年代断定及真伪鉴别的重要依据。此外，对 于 研究者们发 掘 我国印染艺术的历史，提供重要历 史线索 。 在合成染料诞生之前，全世界染色都是以天然染 料为原料，而其中植物染料为最。我国是世 界 上最早 开 始利用植物染料的国家之一，也是最早 掌 握植物染 色技术的国家。染料植物至少在夏代就已被驯化，逐 渐成为我国古代很重要的一种经济作物。 本文使用岛津 LCMS-9030 超高效液相色谱-四极 杆飞行时间串联质谱仪，建立 了 一种对古代纺织品中 16种染料进行定性分析的方法。该方法准确可靠，可 为古代纺织品染料研究提供帮助。 1.1仪器 岛 津 LCMS-9030 超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱联用仪，具体配置为： 系统控制器： CBM-20A 柱 温 箱：：C CTO-20AC 输 液 泵 LC-30AD×2 飞行时间质谱仪：L LCMS-9030 自动进样器 SIL -30AC 色谱 工 作站： LabSolutions Ver. 5.99； LabSolutions I nsight Ver. 3.7 1.2分析条件 液相色谱条件 色 谱 柱： Shim-pack G I ST C18-AQ (100 mmx 3.0 mml .D.， 3um，岛津(上海)实验器材有限公司， P/N：227-30722-05) 流 动 相 A-0.05%甲酸水+5mM乙 酸 铵溶液； B-0.05%甲 酸 乙腈 进样体积 5uL 温 ： 40℃ 流 速 0.3 mL/min 柱 洗 针液： 甲醇/水=1：1 (v：v) 洗脱方式： 梯度洗脱，B相起始浓度为3%，时间程序如表1所示。 表 1 梯度洗脱时间程序 时间 (min) 单元 处理命令 值 1.00 泵 B Conc 3 8.00 泵 B Conc 85 13.00 泵 B Conc 85 13.01 泵 B Conc 3 16.00 控制器 STOP 质谱条件 ■样品前处理 称取适量样本，加入1mL的5%甲酸甲 醇 溶液，70℃水浴超声密封提取 30 min， 6000 rap/min 离心5min， 取上清溶液，氮吹干后加入200 uL 乙腈溶液复溶，经0.22 um 滤膜过滤后，配置成待测溶液。 ■结果与讨论 本文基于已建立的染料 QTOF 质谱库，对未知样品进行定性分析 。基本流程是：样本经前处理后上机分析，采用 MS+DDA 模式同时获取样本的一级与二级质谱数据；利用 Labsolution Insight Explore 软件，先批量提取 一级质量数，借助一级质谱库进行批量 筛 查分析，初步判断可能存在的染料成分，然后导入二级质谱库进行谱 库搜索，进一步判定染料成分，进而确认最终可能的染料成分。 3.1高分辨二级质谱库建立 配制16种染料成分的单标溶液，逐一上机分析。进行一级 MS扫描，以及 MS/MS(DDA) 扫描，获得不同碰 撞能(10V、20V、30V、40V、50V、10-50V)下的 二 级质谱图，使用 LabSolutions insight 软件进行 二 级质 谱库的建立。16种染料成分的高分辨二级质谱库收载了96张二级质谱图，以及化合物的中英文名、分子式，一级高分辨质荷比等信息，其成分信息如表1所示，二级质谱库截图如图1所示： 表116种染料成分信息 No. 中文名称 化学式 CAS 号 Theory MW Precursorlon 1 巴西苏木素 C16H14Os 474-07-7 286.0841 285.0769 2 靛玉红 C16H10N2O2 479-41-4 262.0742 263.0815 3 黄岑素 C1sH10O5 491-67-8 270.0528 271.0601 4 甲基异茜草素 C15H10O4 117-02-2 254.0579 253.0506 5 芦荟大黄素 C1sH10O5 481-72-1 270.0528 271.0601 6 木犀灵素 C15H10O6 491-70-3 286.0477 287.0550 7 漆黄素 C1sH100。 528-48-3 286.0477 285.0405 8 芹菜素 C1sH10O5 520-36-5 270.0528 271.0601 9 桑色素 C1sH10O7 480-16-0 302.0427 303.0499 10 山奈酚 C1sH10O。 520-18-3 286.0477 285.0405 11 苏木素 C16H14O。 517-28-2 302.0790 301.0718 12 盐酸药根碱 C20H20NO4.CIH 6681-15-8 374.1159 338.1392 13 杨梅素 C1sH100s 529-44-2 318.0376 317.0303 14 指甲花酮 C10H。O3 83-72-7 174.0317 175.0390 15 紫铆花素 C1sH12Os 487-52-5 272.0685 271.0612 16 盐酸巴马汀 C21H22CINO4 10605-02-4 387.1237 352.1543 200 图1 Q-TOF的二级质谱库截图 3.2样本分析色谱图 对古代纺织物样本采用 MS+DDA模式同时获取样本的一级 与 二级质谱数据，并基 于 已建立的16种染料成分 质谱库，对该纺织物中所含的染料成分进行筛查。该样本的 TIC色谱图如图2所示： 1：TI C() 图2样本TIC色谱图(上图为ESI +，下图为 ESI -) 3.3一级质谱定性分析 使用 目 “LabSolutions insight explore”中“Analyze”模块提取 TIC 采集的质谱信息，并通过一级质谱库进 行检索，筛选相对误差低于 2 ppm 的结果，比对 同 位素分布情况，推测该样本中可能含有的成分。结果显示，该样本中可能含有黄岑素、芦荟大黄素和芹菜素成分，其实测与理论同位 素 分布匹配度均为99.41%。三种可能 成分 的 分子式相同，需通过二级质谱图进一步判断。一级质谱定性结果如图3所示，同位素分布比对结果如图 4所示： 图 3一 级质谱定性分析 1：MS(+) R T ：[7.659-7.960] 1.98e4 图 4 同 位素分布比结果 3.4二级质谱定性分析 基 于 一级质谱分析推测结果，对 样 本中 可 能含有的黄岑 素 、芦荟大黄 素 和芹菜 素 成分进行二级质谱库检索。其结果显示黄岑素的比对值为96%，芦荟大黄素和芹菜素均为90%。结合其他信息，对三种可能结果进一步分 析，推测该样本中含有黄岑素成分。其比对结果如图5所示： 图5 二级谱库比对结果 结论 本文利用岛津公司 LCMS-9030 超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱联用仪，建立了一种快速定性筛查古代 纺织物中含有天然染料成分的方法。结果 显 示：该方法分析速度快，定性能力强，质量数准确性优异，一级质 谱质量数准确度小于2ppm，同位素分布真实准确， 二级谱库匹配 度 高。可快速完成目标物的定性筛查，判定 古代纺织物中可能含有的染料类别，具有实际应用价值。 岛津应用云