2025年质谱法试题及答案

2025年质谱法试题及答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列离子源中，属于“软电离”技术且主要用于大分子生物样品（如蛋白质、多肽）分析的是（）A.电子轰击电离（EI）B.化学电离（CI）C.电喷雾电离（ESI）D.大气压化学电离（APCI）2.某化合物分子式为C₆H₄Br₂，其质谱图中分子离子峰（M）与M+2、M+4峰的相对丰度比约为（）（已知：⁷⁹Br天然丰度50.69%，⁸¹Br天然丰度49.31%）A.1:2:1B.3:2:1C.1:1:1D.9:6:13.四极杆质量分析器的工作原理是（）A.利用离子在磁场中的偏转半径差异分离B.通过直流电场与射频电场的组合筛选特定质荷比离子C.基于离子在无场区域的飞行时间差异分离D.利用离子在静电场中的轨道稳定性差异分离4.串联质谱（MS/MS）中，“母离子扫描”模式的主要目的是（）A.检测所有可能的子离子B.筛选能产生特定子离子的母离子C.测定母离子的精确质量D.提高仪器分辨率5.下列关于基质辅助激光解吸电离（MALDI）的描述，错误的是（）A.通常使用固体基质（如α-氰基-4-羟基肉桂酸）B.适合分析分子量高达数十万的生物大分子C.产生的离子主要为单电荷离子D.常与飞行时间质量分析器（TOF）联用6.某有机化合物的质谱图中，分子离子峰m/z=102，碎片离子峰m/z=73（丢失C₂H₅）、m/z=57（丢失C₃H₅O），推测其可能的官能团为（）A.醛基（-CHO）B.酮基（-CO-）C.酯基（-COO-）D.羟基（-OH）7.分辨率（R）是质谱仪的关键性能指标，若某质谱仪能区分m/z=500和m/z=501的两个峰，则其分辨率约为（）A.500B.501C.1000D.2508.气相色谱-质谱联用（GC-MS）中，常用的离子源是（）A.ESIB.MALDIC.EID.APCI9.蛋白质的ESI-MS图谱中出现m/z=1200（电荷数z=10）和m/z=1333（电荷数z=9）的两个峰，其分子量（M）约为（）A.12000B.11990C.11970D.1203010.下列质量分析器中，理论分辨率最高的是（）A.四极杆B.离子阱C.飞行时间（TOF）D.轨道阱（Orbitrap）11.某化合物的质谱中出现强的m/z=43峰（CH₃CO⁺），最可能的化合物是（）A.丙酮（CH₃COCH₃）B.乙酸（CH₃COOH）C.乙醇（CH₃CH₂OH）D.丙烷（CH₃CH₂CH₃）12.同位素标记法在质谱分析中常用于（）A.提高离子化效率B.区分样品中的内源性与外源性物质C.增强分子离子峰强度D.降低背景干扰13.下列关于离子化过程的描述，正确的是（）A.EI源中，电子能量通常为70eV，属于“软电离”B.ESI源中，离子通过带电液滴的溶剂蒸发和库仑爆炸产生C.MALDI源中，激光直接电离样品分子，无需基质D.CI源中，反应气（如甲烷）先被电离，再与样品分子发生置换反应14.质谱图中“基峰”指的是（）A.分子离子峰B.质荷比最大的峰C.相对丰度最高的峰D.同位素峰15.液相色谱-质谱联用（LC-MS）中，为避免离子抑制效应，流动相应尽量避免使用（）A.甲酸B.乙酸铵C.三氟乙酸（TFA）D.甲醇二、填空题（每空1分，共20分）1.质谱仪的核心组成部分包括________、________、________和数据处理系统。2.电子轰击电离（EI）的特点是电离能量高，易产生________离子，适合________（填“小分子”或“大分子”）的结构解析。3.飞行时间质量分析器（TOF）的分辨率与离子飞行路径长度成________（填“正”或“负”）比，与离子初始动能分散程度成________（填“正”或“负”）比。4.某化合物分子式为C₄H₉Cl，其质谱中M峰与M+2峰的相对丰度比约为________（已知³⁵Cl:³⁷Cl≈3:1）。5.串联质谱（MS/MS）的常见扫描模式包括________、________和中性丢失扫描。6.电喷雾电离（ESI）通常产生________（填“单电荷”或“多电荷”）离子，适合分析________（填“极性”或“非极性”）大分子。7.基质辅助激光解吸电离（MALDI）中，基质的作用是________和________。8.质谱图中，分子离子峰的质荷比对应化合物的________，其稳定性与分子结构有关，芳香族化合物的分子离子峰通常比脂肪族化合物________（填“强”或“弱”）。9.分辨率R的计算公式为R=________，其中m为离子质荷比，Δm为两相邻峰的质量差。10.同位素峰簇中，M+1峰的相对丰度主要由________（填元素符号）的同位素贡献，其天然丰度约为________%。三、简答题（每题6分，共30分）1.比较电子轰击电离（EI）与电喷雾电离（ESI）的优缺点，各举一例说明其适用场景。2.简述四极杆质量分析器与轨道阱质量分析器的工作原理及主要应用差异。3.某蛋白质样品经ESI-MS分析后，图谱中出现一系列m/z递增的峰（如m/z=1000、1112、1250），解释这些峰的成因，并说明如何通过这些峰计算蛋白质的分子量。4.质谱法中“离子抑制效应”是如何产生的？在LC-MS分析中可通过哪些措施降低其影响？5.简述基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOFMS）在微生物鉴定中的应用原理。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某未知化合物的分子式为C₅H₁₀O（不饱和度=1），其质谱图如下：-分子离子峰m/z=86（相对丰度15%）-碎片峰：m/z=71（丢失CH₃，相对丰度25%）、m/z=57（丢失C₂H₅，相对丰度40%）、m/z=43（基峰，相对丰度100%）、m/z=29（相对丰度10%）。（1）推测该化合物的可能结构（写出2种）；（2）解释m/z=43峰的可能来源（用结构式表示断裂过程）。2.某实验室采用LC-MS/MS分析人血浆中的药物X（分子量325.1），内标为氘代药物X（D₃-X，分子量328.1）。色谱条件为C18柱，流动相A（0.1%甲酸水）-B（0.1%甲酸乙腈）梯度洗脱；质谱采用电喷雾正离子模式，选择反应监测（SRM）扫描，母离子分别为m/z326（X）和m/z329（D₃-X），子离子均为m/z150。（1）解释为何选择m/z326和m/z329作为母离子；（2）说明内标法在定量分析中的优势；（3）若样品中X的峰面积为12000，内标峰面积为8000，标准曲线方程为y=0.8x+0.02（y为峰面积比，x为浓度μg/mL），计算样品中X的浓度。答案一、选择题1.C2.A3.B4.B5.C6.B7.A8.C9.B10.D11.A12.B13.B14.C15.C二、填空题1.离子源；质量分析器；检测器2.碎片；小分子3.正；负4.3:15.母离子扫描；子离子扫描6.多电荷；极性7.吸收激光能量；分散样品分子8.分子量；强9.m/Δm10.C；1.1三、简答题1.EI与ESI比较：EI为硬电离，电离能量高（70eV），易产生丰富碎片离子，适合小分子（如挥发性有机物）的结构解析（例：苯的EI质谱可通过碎片峰确认苯环结构）；但难检测大分子，且可能无分子离子峰。ESI为软电离，通过带电液滴蒸发产生多电荷离子，适合大分子（如蛋白质、多肽）的分子量测定（例：胰岛素的ESI-MS可通过多电荷峰计算准确分子量），但碎片少，结构解析能力弱。2.四极杆与轨道阱原理及应用：四极杆由四根平行金属杆组成，通过直流（DC）和射频（RF）电场筛选特定质荷比离子，仅允许稳定轨道的离子通过，分辨率中等（R≈1000），主要用于定量分析（如GC-MS的目标物检测）。轨道阱利用离子在纺锤形电极内的谐波轨道振荡，通过频率差异分离离子，分辨率极高（R可达10⁶），主要用于精确质量测定和复杂样品的结构解析（如代谢组学中的未知物鉴定）。3.ESI-MS蛋白质峰解析：ESI通过多电荷化使蛋白质形成[M+nH]ⁿ⁺离子（n为电荷数），不同电荷态对应不同m/z（m/z=(M+n)/n）。例如，m/z=1000对应z=10（M=9990），m/z=1112对应z=9（M=9998），m/z=1250对应z=8（M=9992），取平均值可得蛋白质分子量约为10000Da。4.离子抑制效应与解决措施：离子抑制由流动相中强极性物质（如表面活性剂、高浓度盐）在ESI过程中优先电离，抑制目标物离子化导致信号降低。降低措施：优化流动相（减少高沸点添加剂，如TFA；使用挥发性缓冲盐如甲酸铵）；调整色谱条件（提高目标物与干扰物的分离度）；稀释样品减少基质干扰；采用在线固相萃取（SPE）净化样品。5.MALDI-TOFMS微生物鉴定原理：微生物（如细菌、真菌）经预处理（裂解、提取蛋白质）后与基质混合，激光照射下基质吸收能量并解吸/电离微生物的特征蛋白质（主要为核糖体蛋白）。TOF分离离子后获得蛋白质指纹图谱（m/z2000-20000），与数据库中已知菌种的图谱比对（相似度≥90%可鉴定到种），具有快速（分钟级）、高通量的优势。四、综合分析题1.（1）可能结构：3-戊酮（CH₃CH₂COCH₂CH₃）或2-戊酮（CH₃COCH₂CH₂CH₃）。不饱和度=1，含一个羰基（C=O）。（2）m/z=43峰为CH₃CO⁺（乙酰基离子），断裂过程：羰基α位断裂，如3-戊酮中，C-C键断裂提供CH₃CH₂CO⁺（m/z=71）和CH₃⁺（m/z=15），但基峰m/z=43更可能来自2-戊酮的α断裂：CH₃COCH₂CH₂CH₃→CH₃CO⁺（m/z=43）+CH₂CH₂CH₃（中性碎片）。2.（1）药物X（分子量