BÁO CÁO TIỂU LUẬN-PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ

Bùi Văn Hiệu - NguyễnThi Ngọc
Lp: 10B CNSH - KH
NỘI DUNG CHÍNH
I. Tổng quan về khối phổ
1. Khối phổ là gì?
2. Nguyên tắc hoạt động và nguyên lý chung.
II. Sự kết hợp giữa khối phổ các phương pháp
khác
1. Sắc ký khí kết hợp với khối phổ
2. Sắc ký lỏng kết hợp với khối phổ
3. Kết hợp điện di hai chiều-khối phổ
III. Các phương pháp ion hóa hiện đại
IV. Xác định protein sử dụng khối phổ
TỔNG QUAN VỀ KHỐI PHỔ
KHỐI PHỔ LÀ GÌ?
•
Là phương pháp nghiên cứu các chất bằng
cách đo, phân tích chính xác khối lượng phân
tử của chất đó dựa trên sự chuyển động của
các hạt mang điện hay ion trong một điện
trường hoặc từ trường nhất định. .
•
Kĩ thuật này có nhiều ứng dụng, thường được
kết hợp với một số sinh học phân tử khác như:
–
Khối phổ kết hợp với sắc ký khí.
–
Khối phổ kết hợp với sắc ký lỏng.
–
Khối phổ kết hợp điện di
Máy khối phổ

•
Là một thiết bị dùng cho phương pháp
phổ khối, cho ra phổ khối lượng của
một mẫu, để tìm ra thành phần của
nó.
•
Có thể ion hóa mẫu và tách các ion
của nó với các khối lượng khác nhau
và lưu lại thông tin dựa vào việc đo
đạc cường độ dòng ion
. Một khối phổ kế thông thường gồm 3
phần:
•
Phần nguồn ion
•
Phần phân tích khối lượng
•
Phần đo đạc.
Cấu tạo:
•
Bộ phận đưa mẫu;
•
Nguồn ion hoá;
•
Hệ thống bơm chân không;
•
Bộ phân tích khối đo tỷ lệ khối
lượng/điện tích của phân tử ở dạng ion
hoá (m/z);
•

Bộ phận đo tín hiệu xác định số lượng
các ion ở mỗi giá trị m/z;
•
Hệ thống phân tích số liệu, bao gồm
máy tính cấu hình cao với các phần
mềm chuyên dụng.
Sơ đồ cấu tạo hệ máy khối phổ với các khả năng lắp đặt
khác nhau
Theo tính năng bộ ghi, người ta chia
các máy khối phổ thành hai loại:
•
Máy khối phổ ký ghi bằng kính ảnh. Tín
hiệu phổ được ghi bằng kính ảnh ở dạng
vạch có độ đen khác nhau.
•
Máy khối phổ kế: các tín hiệu của chùm
ion được ghi dưới dạng xung điện bằng
các dao động ký điện tử nhiều kênh, hoặc
đưa vào máy tính điện tử,tín hiệu sẽ được
đưa ra dưới dạng bảng số hoặc đồ thị thích
hợp.
Ngày nay trong phân tích khối phổ người ta
dùng các máy khối phổ kế.
Nguyên lý hoạt động của máy khối phổ
Nguyên lý hoạt động của máy khối phổ
•
Mẫu chất cần phân tích sẽ được chuyển
thành trạng thái hơi, sau đó mới bắt đầu
quá trình đo khối phổ
•

Để đo được đặc tính của các phân tử cụ
thể, máy khối phổ sẽ chuyển chúng thành
các ion,kiểm soát chuyển động của chúng
bởi các điện từ trường bên ngoài
•
Quá trình được thực hiện trong môi
trường chân không
•
Trong khi áp suất khí quyển vào khoảng
760 mmHg, áp suất môi trường xử lý ion
thường từ 10
-5
đến 10
-8
mmHg (thấp hơn
một phần tỉ của áp suất khí quyển).
•
Ion sau khi được tạo thành sẽ được phân
tách bằng cách gia tốc và tập trung chúng
thành một dòng tia mà sau đó sẽ bị uốn
cong bởi một từ trường ngoài.
•
Các ion sau đó sẽ được thu nhận bằng
đầu dò điện tử và thông tin tạo ra sẽ được
phân tích và lưu trữ trong một máy vi
tính.
II. Sự kết hợp khối phổ và các phương pháp khác
1. Khối phổ kết hợp với sắc kí khí
(Gas Chromatography Mass Spectometry)

•
Phương pháp Sắc ký khí kết hợp với Khối phổ(viết
tắt là GC-MS hoặc GCMS) là một phương pháp
mạnh mẽ với độ nhạy cao được sử dụng trong các
nghiên cứu về thành phần các chất trong không
khí.
•
Bản chất GC-MS là sự kết hợp của Sắc ký khí (Gas
Chromatography) và Khối phổ (Mass Spectometry).
Ngưỡng phát hiện của phương pháp này là 1
picogram.
Cấu tạo của GC-MS
- Sắc ký khí (GC): Phân tách hỗn hợp hóa chất thành một
mạch theo từng chất tinh khiết
- Khối phổ (MS): ) Xác định định tính và định lượng
•
A. Cửa tiêm mẫu (injection port): 1 microliter
dung môi chứa hỗn hợp các chất sẽ được
tiêm vào hệ thống tại cửa này. Mẫu sau đó
được dẫn qua hệ thống bởi khí trơ, thường là
helium. Nhiệt độ ở cửa tiêm mẫu được nâng
lên 3000C để mẫu trở thành dạng khí.
•
B. Vỏ ngoài (oven): Phần vỏ của hệ thống
GC chính là một lò nung đặc biệt. Nhiệt độ
của lò này dao động từ 40
0
C cho tới 320
0
C.

•
C. Cột (column): Bên trong hệ thống GC là
một cuộn ống nhỏ hình trụ có chiều dài 30
mét với mặt trong được tráng bằng một loại
polymer đặc biệt. Các chất trong hỗn hợp
được phân tách bằng cách chạy dọc theo cột
này.
•
Sau khi đi qua cột sắc kí khí, các hóa
chất tiếp tục đi vào pha khối phổ.Ở đây
chúng bị ion hóa.Sau khi khối
phổ,chúng sẽ tới bộ phận lọc
•
Dựa trên khối lượng ,bộ lọc lựa chọn
chỉ cho phép các hạt có khối lượng
nằm trong một giới hạn nhất định đi
qua.
•
Thiết bị cảm biến có nhiệm vụ đếm số
lượng các hạt có cùng khối lượng.
Thông tin này sau đó được chuyển đến
máy tínhvà xuất ra kết quả gọi là khối
phổ
•
Khối phổ là một biểu đồ phản ánh số lượng các ion
với các khối lượng khác nhau đã đi qua bộ lọc.
-Máy tính:
Bộ phận chịu trách nhiệm tính toán các tín hiện do bộ
cảm biến cung cấp và đưa ra kết quả khối phổ.

Công dụng
–
Phân tách: GC-MS có thể phân tách các hỗn
hợp hóa chất phức tạp trong không khí hay
trong nước. Ở đây, tốc độ được quyết định
bởi tính bay hơi. Chất nào có tính bay hơi
cao sẽ di chuyển nhanh hơn chất có tính bay
hơi thấp.
–
Định lượng: GC-MS có thể định lượng một
chất bằng cách so sánh với mẫu chuẩn, là
chất biết trước và đã được định lượng chuẩn
bằng GC-MS.
•
Nhận dạng:
Nếu trong mẫu có một chất lạ xuất
hiện, khối phổ có thể nhận dạng cấu trúc
hóa học độc nhất của nó. Cấu trúc của
chất này sau đó được so sánh với một thư
viện cấu trúc của các chất đã biết. Nếu
không tìm được chất tương ứng trong thư
viện ,ta thu được một dữ liệu mới và đóng
góp vào thư viện cấu trúc sau khi tiến
hành thêm các biện pháp để xác định được
chính xác loại hợp chất mới này.
2. Kết hợp sắc ký lỏng đa chiều-khối phổ liên
tiếp (MDLC-MS/MS)
•
Phương pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ là
phương pháp được hiểu là mẫu được phân

tách và tinh sạch qua sắc ký, sau đó mẫu
được đưa qua máy khối phổ để tiếp tục xác
định khối lượng nguyên tử của nó.
•
Kết thúc quá trình ta thu được lượng mẫu
nhất định và cấu trúc phân tử đó.
Ứng dụng
•
Xác định protein
•
Kiểm tra chất lượng nông sản, thực phẩn
chế biến, thức ăn gia súc và thủy hải sản:
độc tố nấm mốc, vitamin, thành phần aa,
phụ gia thực phẩm, chất hoạt động bề
mặt, dư lượng kháng sinh
(chloramphenicol, nitrofuran,
fluoroquinolone, họ tetracycline,
sulfamide…), dư lượng hormone kích
thích tăng trưởng đã bị cấm, vi sinh vật có
hại, mầu bị cấm trong thực phẩm (các
loại Soudan), dư lượng thuốc trừ sâu.
Điện di kết hợp khối phổ
•
Thường được dùng để xác định
protein. Phương pháp này cho phép ta
quan sát và nhận dạng sự hiện diện tất
cả các protein ở các trạng thái tế bào
•
Khối phổ là phương pháp mang lại năng

suất và độ chính xác cao trong quá trình
nhận biết những protein đã phân tách
bằng điện di 2 chiều.
•
Protein được phân tách trên gel
polyacrylamide sau đó được đưa vào máy
khối phổ để phân tích.Các máy móc ngày
nay có thể tự thực hiện các bước phân
tích và cho phép chúng ta quan sát được
những protein có mực độ lớn.
Sequence
database
Tandem mass spectrum
Mass map
Tandem
mass
spectrometry
MALDI
TOF
or
Gel-separated protein
Hình: Xác định protein thu được trong các mẩu sinh học.Protein từ mẩu có thể được
phân tách bằng điện di một hoặc hai chiều và protein được nhận dạng bằng cách sử
dụng MALDI-TOF và đánh dấu khối peptide.Peptide thu được tại những vị trí đặc
biệt của protein đã được phân tách trên gel polyacrylamide có thể được phân tách
bằng cách sử dụng khối phổ tandem.Dữ liệu từ khối phổ tandem có thể được dùng
để tạo nên 1 cơ sở dữ liệu