JJF1164—2006《台式气相色谱—质谱联用仪校准规范》中谱库检索的初探

高铁

摘 要：本文通过对JJF1164-2006《台式气相色谱-质谱联用仪校准规范》中谱库检索校准方法的简练描述进行展开，结合图文，对该校准方法进行了详细阐述，指出了检索前本底扣除的必要性与本底选择经验，并对校准方法中相似度的概念进行了探讨，使检定人员对GC-MS谱库检索的校准有更进一步的认识与了解。

关键词：GC-MS；质谱图；谱库检索；匹配度（相似度）；正向检索；反向检索

中图分类号：O65 文献标识码：A

随着社会和经济的飞速发展，人们对环境污染、食品安全的关注度越来越高，相关的环境、食品中有机污染物检测的标准要求也越来越严格，台式气相色谱-质谱联用仪（以下简称GC-MS）具有色谱高分离效和质谱准确鉴定有机化合物结构的特点，在农残检测、环境保护、食品安全、材料分析等领域得到广泛的应用。近年来GC-MS被越来越多分析实验室引进，仪器数量成倍增长，已成为分析实验室有机化合物常规检测的必备仪器。对我们计量技术部门来说，将有越来越多的GC-MS需要检定员依据JJF1164-2006《台式气相色谱-质谱联用仪校准规范》（以下简称校准规范）进行校准， 来保证仪器数据的准确可靠。下面笔者将结合实际校准工作，对校准规范中谱库检索（7.8款）校准方法进行阐述与探讨，希望能为为刚接触GC-MS校准工作的检定人员提供一点参考。

1 校准规范中对谱库检索校准方法的描述

校准规范中关于谱库检索校准方法的原文如下：“根据7.5质量准确性测试总离子流色谱图，得到硬脂酸甲酯质谱图，扣除本底后，在系统提供的谱库内对硬脂酸甲酯进行检索。”

2 对谱库检索校准方法的展开

2.1 谱库检索的概念

谱库检索就是将被分析试样的归一化质谱与数据系统标准谱库中已知化合物的归一化标准质谱对比而给出定性分析结果的过程，是GC-MS解析未知化合物，进行定性分析的主要手段。

2.2 硬脂酸甲酯的基本信息

校准规范通过对已知的标准物质硬脂酸甲酯进行检索，通过检索匹配度高低来衡量GC-MS的定性分析能力。 以下是在谱库检索校准过程中会经常出现的硬脂酸甲酯的基本信息：中文名称：硬脂酸甲酯；

英文名称：Methyl stearate；Methyl octadecanoate Octadecanoic acid，methyl ester等；

分子量：298.51；分子式：C19H38O；CAS登录号：112-61-8。

标准质谱图如图1所示。

2.3 常用的系统标准谱库

将标准电离条件（电子轰击电离源，70eV电子束轰击）下得到的大量已知纯化合物的标准质谱图存贮在计算机数据库里，即为系统标准谱库。目前，最常用的质谱谱库有NIST库、NIST/EPA/NIH库、Wiley库等三个通用质谱谱库。NIST库由美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology）出版，最新版本收有10万多张标准质谱图；NIST/EPA/NIH库是由美国国家标准与技术研究所（NIST）、美国环保局（EPA）和美国国立卫生研究院（NIH）共同出版，最新版本收有的标准质谱图超过17万多张，约有15万个化合物及其结构式；Wiley库有3种版本，分别是Wiley库（收有标准质谱图23万多张）、Wiley/NIST库（收有标准质谱图28万多张）以及Wiley选择库（收有9万多张标准质谱图）。一般的GC-MS上都配有其中的一个或两个谱库，应用的最广泛的是NIST/EPA/NIH库，几乎所有的GC-MS上都配有NIST/EPA/NIH库，其又分为mainlib（Main Library 主谱库）、replib（Replicates Library 重建谱库）等部分。另外质谱工作者还可将自己实验中得到的标准质谱图及数据用文本文件存在用户库中，或者自己建立用户库。

2.4 扣除本底的必要性

质谱谱库中标准质谱图都是用纯化合物在标准电离条件下得到得到的，所以被检索的质谱图也应该是纯化合物。本底的干扰往往使被检索的质谱图发生畸变，所以扣除本底的干扰对检索的正确与否十分重要。现在的质谱数据系统都带有本底扣除功能，重要的是如何确定（即选择）本底，这就要靠实践经验。在GC-MS分析中，有时要扣除色谱峰一侧的本底，有时要扣除峰两侧的本底。本底扣除时扣除的都是某一段本底的平均值，选择这一段的长短及位置也是凭经验决定。也就说检定员在扣除硬脂酸甲酯质谱图本底的时候，应尽量多选择几次本底，对每次本底扣除后都进行一次检索，取匹配度最高的一次作为谱库检索的测量结果。

2.5 检索实例

图2为笔者在一台安捷伦7890A/ 5975C的GC-MS数据分析工作站（Thermo Xicalibur工作站、Shimadzu GCMSsolution工作站均可参考）上对硬脂酸甲酯的检索结果：

此窗口为NIST谱库检索主界面，左下角为检索命中结果列表，共有以下六列构成，分别是：

（1）“#”为检索命中序号；

（2）“Lib.”为库名，M即主谱库mainlib，R即重建谱库replib，U即用户自建库；

（3）“Match”为正向检索匹配度（未知物谱图与标准谱库的直接匹配因子），完美匹配的结果值为1000；

（4）“R.Match”为反向检索匹配度（标准谱库与未知物谱图的匹配因子，忽略那些在标准谱库中不存在但未知物中存在的峰），同样，完美匹配的结果值为1000；

（5）“Prob.%”为概率因子，该因子基于Match次序列表中相邻两个目标之间的差异；

（6）“Name”为检索命中的化合物名称。

通过对以上正、反向检索技术的分析，笔者认为校准规范中谱库检索的技术指标要求“10ng硬脂酸甲酯，相似度≥75%”中的相似度应为检索匹配度“Match”或“R.match”，而非“Prob.%”。那么检索结果就可以这么看，该次检索命中序号1名称为 Octadecanoic acid，methyl ester即硬脂酸甲酯，来自主谱库（mainlib），相似度>94%，图右边为检索命中序号1的硬脂酸甲酯的标准质谱图和文本信息，如化合物名称、分子式、分子量、CAS号、主峰的丰度等等，可与本文2.2条进行对照对检索结果进行确认。

结语

本文通过对校准规范中谱库检索校准方法的简练描述进行展开性阐述，指出了扣除本底的重要性，对检索结果中一些令人混淆的概念进行了一一说明，并对校准方法中提到的“相似度”进行了探讨。谱库检索是GC-MS分析中一项复杂而又十分强大的功能，是进行化合物定性分析的一项重要手段，本文只是对校准规范中的7.8款内容的简单展开，所涉内容仅触及谱库检索的皮毛，希望能给刚接触GC-MS校准并准备进一步深入的检定人员带来一点抛砖引玉的作用。

参考文献

[1] JJF1164-2006，台式气相色谱-质谱联用仪校准规范[S].

[2]汪正范，杨树民，等.色谱联用技术（第2版）[M].北京：化学工业出版社，2007.

[3] Agilent Technologies.安捷伦GCMSD操作培训教材[M].

[4] Thermo Scientific.Thermo Xcalibur创建及检索库用户手册2.2版[Z]. 2011.