2025年质谱题库及答案

2025年质谱题库及答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列离子源中，最适合分析大分子蛋白质且产生多电荷离子的是？A.电子轰击电离（EI）B.电喷雾电离（ESI）C.基质辅助激光解吸电离（MALDI）D.快原子轰击（FAB）答案：B2.飞行时间质量分析器（TOF）的分辨率主要取决于？A.离子加速电压B.检测器灵敏度C.离子在漂移管中的飞行时间差异D.四极杆的射频电压频率答案：C3.某化合物分子式为C₆H₁₂O₂，其分子离子峰的质荷比（m/z）应为？A.116B.118C.120D.122答案：A（计算：12×6+1×12+16×2=72+12+32=116）4.串联质谱（MS/MS）中，碰撞诱导解离（CID）主要用于？A.提高质量精度B.产生母离子C.断裂母离子提供子离子D.降低背景噪声答案：C5.分辨率（R）定义为m/Δm，其中Δm指？A.相邻两峰的质量差B.单峰的半高宽C.母离子与子离子的质量差D.同位素峰的质量差答案：B6.下列质量分析器中，理论上质量范围无上限的是？A.四极杆（Q）B.离子阱（IT）C.飞行时间（TOF）D.磁偏转（MagneticSector）答案：C7.某化合物在EI谱中出现m/z105和m/z77的碎片离子，最可能的结构片段是？A.苯甲酰基（C₆H₅CO-）B.苄基（C₆H₅CH₂-）C.乙基（CH₃CH₂-）D.叔丁基（(CH₃)₃C-）答案：A（苯甲酰基断裂后失去CO提供m/z77的苯基离子）8.MALDI通常与哪种质量分析器联用，用于大分子质量测定？A.四极杆B.线性离子阱C.飞行时间D.轨道阱（Orbitrap）答案：C9.同位素峰簇中，M+2峰的相对强度主要由哪种元素贡献？A.碳（¹³C）B.氢（²H）C.氯（³⁷Cl）D.氮（¹⁵N）答案：C（氯的同位素丰度比约为³⁵Cl:³⁷Cl=3:1，故含Cl的化合物M+2峰明显）10.电喷雾电离中，“离子抑制”现象主要由？A.流动相中高浓度盐类B.样品浓度过低C.喷雾电压过高D.毛细管温度过低答案：A（盐类竞争电荷，抑制目标离子形成）11.四极杆质量分析器通过调节哪组参数实现质量筛选？A.直流电压（DC）和射频电压（RF）B.加速电压和偏转电压C.磁场强度和电场强度D.离子阱的捕获频率答案：A12.下列哪种质谱技术可用于定量分析？A.全扫描（FullScan）B.选择离子监测（SIM）C.子离子扫描（ProductIonScan）D.中性丢失扫描（NeutralLossScan）答案：B（SIM通过监测特定质荷比离子提高灵敏度，适合定量）13.某肽段序列为“Gly-Ala-Ser”（Gly=75，Ala=89，Ser=105），其双电荷分子离子的m/z为？A.134.5B.139.5C.144.5D.149.5答案：B（总质量=75+89+105-2×18=269-36=233，双电荷m/z=233/2+1=117.5？需重新计算：肽段分子量为各氨基酸分子量之和减去（n-1）个水，三肽脱水2次，即75+89+105-2×18=269-36=233；双电荷离子为[M+2H]²+，故m/z=(233+2)/2=235/2=117.5？可能题目数据有误，假设题目中氨基酸分子量为残基质量（已去水），则Gly残基=57，Ala=71，Ser=87，总残基质量=57+71+87=215，加上N端H（1）和C端OH（17），总分子量=215+1+17=233，双电荷m/z=(233+2)/2=117.5，但选项中无此答案，可能题目设定为直接相加未脱水，即75+89+105=269，双电荷m/z=(269+2)/2=135.5，仍不符。可能题目数据为单电荷分子量，需确认。此处可能题目设计有误，正确答案应根据实际残基质量计算，暂以常见教学数据为准，正确答案可能为B，需修正。）14.轨道阱（Orbitrap）的核心原理是？A.离子在静电场中的谐波振荡B.离子在磁场中的回旋共振C.离子在四极场中的稳定轨道D.离子在飞行管中的时间差异答案：A15.环境样品中多氯联苯（PCBs）的检测，优先选择的离子源和扫描模式是？A.ESI+全扫描B.EI+选择离子监测（SIM）C.MALDI+子离子扫描D.APCI+中性丢失扫描答案：B（PCBs为小分子，EI电离稳定，SIM提高灵敏度）二、简答题（每题6分，共30分）1.简述电喷雾电离（ESI）与基质辅助激光解吸电离（MALDI）的主要区别。答案：ESI是一种软电离技术，通过高电压使溶液雾化形成带电液滴，液滴蒸发后释放多电荷离子，适合分析极性大分子（如蛋白质、多肽），常与液相色谱联用；MALDI利用激光照射基质-样品共结晶，基质吸收能量并传递给样品，使样品解吸电离，主要产生单电荷离子（尤其对大分子），适合高分子量生物样品（如蛋白质、DNA），常与飞行时间质谱联用，耐盐性较好。2.解释分辨率（Resolution）与质量精度（MassAccuracy）的区别，并说明其在质谱分析中的意义。答案：分辨率（R=m/Δm）是区分相邻质量峰的能力，Δm为两峰半高宽的质量差，R越高，越能分离质量相近的离子（如C₂H₄和N₂，质量差0.006Da）；质量精度是测量质量与理论质量的偏差（常用ppm表示），反映仪器测量的准确性。高分辨率可避免假阳性（如干扰离子误判），高质量精度可通过精确质量推断分子式（如C₆H₁₂O₂的精确质量为116.0837，与其他分子式区分）。3.四极杆质量分析器的工作原理是什么？其主要优缺点有哪些？答案：四极杆由四根平行金属杆组成，施加直流电压（DC）和射频电压（RF），形成高频交变电场。只有特定质荷比的离子能稳定通过电场到达检测器，其他离子因轨迹不稳定被杆捕获。优点：结构简单、扫描速度快、成本低，适合定量（如SIM模式）；缺点：分辨率较低（单位质量分辨）、质量范围有限（通常<4000Da）、无法进行高分辨测量。4.简述同位素峰簇在质谱解析中的应用。答案：同位素峰簇可提供元素组成信息：①氯（³⁵Cl:³⁷Cl≈3:1）和溴（⁷⁹Br:⁸¹Br≈1:1）的同位素丰度特征明显，可判断分子中含Cl或Br的数目（如M:M+2≈3:1，含1个Cl；M:M+2:M+4≈9:6:1，含2个Cl）；②碳（¹³C天然丰度约1.1%）的M+1峰强度可估算碳原子数（M+1%≈1.1×n）；③硫（³⁴S丰度4.4%）的M+2峰可提示含S原子。5.串联质谱（MS/MS）相比单级质谱的优势有哪些？举例说明其应用。答案：优势：①提高选择性：通过母离子选择和子离子检测，减少基质干扰（如生物样品中药物检测）；②结构解析：子离子碎片提供结构信息（如肽段的b/y离子推断氨基酸序列）；③定量更准确：多反应监测（MRM）模式通过母离子→子离子对，降低背景噪声。应用：如临床检测中，通过LC-MS/MS检测血液中的药物浓度（如环孢素），利用MRM模式排除内源性物质干扰。三、计算题（每题8分，共24分）1.某化合物分子式为C₈H₁₀O₂，计算其分子离子峰（M⁺·）的精确质量（已知：¹²C=12.0000，¹H=1.0078，¹⁶O=15.9949）。答案：精确质量=8×12.0000+10×1.0078+2×15.9949=96.0000+10.0780+31.9898=138.0678Da。2.某质谱仪测得两个相邻峰的质荷比分别为m/z500.0和m/z500.5，两峰的半高宽均为0.2Da，计算该仪器的分辨率。答案：分辨率R=m/Δm，取m=500.0，Δm=0.2（半高宽），则R=500.0/0.2=2500。3.某含氯化合物的质谱图中，M峰（m/z146）与M+2峰（m/z148）的相对强度比约为3:1，推测分子中含几个氯原子？若该化合物分子式为C₅H₉Clₓ，计算x的值（已知³⁵Cl精确质量34.9689，³⁷Cl=36.9659）。答案：①氯的同位素丰度比为³⁵Cl:³⁷Cl≈3:1，单氯化合物M:M+2≈3:1，双氯则为(3:1)²=9:6:1，故此处含1个Cl原子；②分子式C₅H₉Clₓ的分子量=5×12+9×1+34.9689x=60+9+34.9689x=69+34.9689x。M峰m/z146（分子离子峰），故69+34.9689x=146→34.9689x=77→x≈2.2（矛盾，可能题目中M峰为35Cl同位素峰，即x=2时，35Cl₂的分子量=69+34.9689×2=69+69.9378=138.9378，M+2峰为35Cl37Cl=138.9378+2=140.9378，M+4峰为37Cl₂=142.9378，与题目中m/z146不符，可能题目数据为近似值，按丰度比3:1推断x=1）。四、案例分析题（每题8分，共16分）1.某实验室采用LC-MS/MS检测血清中的抗肿瘤药物甲氨蝶呤（MTX，分子量454.44Da），请设计合理的质谱参数：①离子源类型；②扫描模式；③母离子与子离子选择依据。答案：①离子源：电喷雾电离（ESI-），因MTX含羧基（-COOH），易失去质子形成[M-H]⁻；②扫描模式：多反应监测（MRM），提高选择性和灵敏度；③母离子选择[M-H]⁻（m/z453.4），子离子选择特征碎片（如MTX经CID断裂失去谷氨酸侧链，提供m/z308.1的喋呤片段），通过优化碰撞能量（CE）使母离子高效断裂为子离子，减少基质干扰。2.某环境样品的GC-MS谱图中，总离子流图（TIC）显示一强峰，其EI质谱图中分子离子峰m/z152，M+1峰相对强度约8.8%，M+2峰约0.3%。结合同位素峰信息推断分子式（可能元素：C、H、O、N，已知¹³C丰度1.1%，¹⁵N0.37%，¹⁸O0.2%）。答案：①M+1%≈8.8%，主要由¹³C贡献，C原子数n≈8.8/1.1=8；②M+2%≈0.3%，排除Cl（3:1）、Br（1:1）、S（4.4%），可能含O（¹⁸O贡献0.2%）或N；③分子式含8个C，分子量=8×12=96，剩余质量=152-96=56，可能为H、O、N组合。假设含1个O（16），则剩余56-16=40，H原子数=40（H=1），但C₈H₄₀O不可能（C₈最多H₁₈）；若含2个O（32），剩余56-32=24，H=24，C₈H₂₄O₂（不饱和度=8-(24/2)+1=8-12+1=-3，不可能）；若含1个N（14），剩余56-14=42，H=42，C₈H₄₂N（不饱和度=8-(42/2)+0.5=8-21+0.5=-12.5，不可能）；若不含O、N，H=56，C₈H₅₆（不饱和度=8-28+1=-19，不可能）。矛盾，可能含N和O：假设含1个N（14）和1个O（16），剩余56-14-16=26，H=26，分子式C₈H₂₆NO，不饱和度=8-(26/2)+0.5=8-13+0.5=-4.5，仍不合理。可能M+1峰含N贡献（15N丰度0.37%），n(C)=8时，13C贡献8×1.1=8.8%，与M+1峰一致，故不含N（否则M+1%>8.8%）。M+2峰0.3%由¹⁸O（0.2%）和双13C（(8×1.1%)²/200≈0.048%）贡献，故含1个O。分子式C₈HₓO，分子量=8×12+x×1+16=96+x+16=112+x=152→x=40，不可能。说明可能含苯环（不饱和度≥4），假设分子式为C₈H₈O₂（不饱和度=8-4+1=5，符合苯环+羰基），精确质量=8×12+8×1.0078+2×15.994