自动化未知物质谱结构定性：Automated MS Structure ID 工作流程

整理自凯美科公众号质谱工作流

面对复杂样品中数十乃至上百个未知组分，人工逐一解析高分辨质谱数据耗时且难以标准化。本文以一例 LC-HRMS-MS 数据为例，按原文完整演示 Automated MS Structure ID 的四个步骤——导入数据、处理数据（组分化）、基于分子量的数据库检索、保留时间预测过滤，直至逐组分的碎片归属确认。

它解决什么问题

Automated MS Structure ID 是 ACD/Labs 质谱软件 MS Workbook Suite 的一个增强型功能组件，用于对高分辨质谱全扫描数据中的组分进行识别，并将识别出的组分用于结构数据库检索。检索目标既可以是 ACD/Labs 提供的公开数据库（如超过 9000 万化合物的 PubChem），也可以是用户自建的细分领域已知结构库；对天然产物研究的用户，凯美科还提供约 40 万结构的天然产物数据库及各植物科属成分库作为检索对象。

检索命中的同分异构体，会以质谱碎片归属情况进行打分排序，也可附加预测的色谱保留时间进一步过滤。若与 ACD/Labs 的谱图数据库检索流程（IXCR）联合使用，应用面会更广。

工作流程示例

第 1 步　导入数据

打开 MS Workbook Suite 的工作界面，导入含有 MS1、MS2 的 LC-HRMS-MS 数据。ACD/Labs 软件支持市面上几乎所有高分辨质谱的原始数据类型，这意味着有跨平台分析需求的实验室可以在一个软件上读取包括 AB Sciex、Waters、Agilent、Shimadzu、Bruker 等公司在内的质谱数据。

以 Thermo Xcalibur 格式为例，导入时可按极性、数据类型、扫描类型、电离模式等属性分组选择数据，并可将 MSn 数据作为独立谱迹显示、以质心（centroid）方式导入：

样本数据打开后，窗口中同时显示 TIC（ESI+）总离子流色谱图、TIC（MS2, ESI+）二级色谱图以及所选扫描点的 ESI+ 质谱图：

第 2 步　处理数据（组分化）

选定要处理的对象谱图区域（下图中白色范围）：

运行组分化工具，提取选定范围内的所有有价值组分——这一步把总离子流图中的共洗脱、痕量组分分离为纯净的单个组分质谱图，为后续检索奠定基础：

提取组分的数量和多少，可通过 IntelliXtract 参数按需调节（最低信噪比、峰形相似度、组分丰度阈值、组分数上限、归属精度等）：

第 3 步　基于分子量的数据库检索

在工具栏打开 Automated MS Structure ID（与 IntelliXtract、IXCR 等工具同位于 Tools 菜单）：

在运行对话框中，按实际情况设置组分化参数、分子量窗口宽度、元素组成等：

然后确定搜索目标结构数据库的列表。列表可按使用顺序配置多个数据库，并支持添加、移除与排序。用户可根据自己研究的领域选择合适的数据库——对于天然产物研究的用户，可选择凯美科提供的天然产物数据库（包含约 40 万个天然产物结构）以及针对各个植物科属的成分库作为检索对象：

搜索出的同分异构体将进行自动化的碎片归属：基于 MS Fragmenter 的碎片预测分析能力对搜索结果进行排序，并设定保留排序靠前的候选分子数量。约定：质谱碎片归属参数 d(MS) 数值越接近于 1，结构与实测二级谱图的吻合度越高。

查看每个组分的定性结果时，该组分的候选结构列表会随之显示：

如需人工复核，可将二级质谱手动抽提为单张谱图：

将抽提的二级谱图与目标结构进行自动化归属：

第 4 步（可选）　利用 ChromGenius 预测保留时间减少候选

基于 ChromGenius 的功能，在候选结构列表中即可对候选物的保留时间进行预测计算：

使用 ChromGenius 用户数据库前，需要先在当前液相方法上建立「分子结构—相关理化性质—保留时间」之间的多元线性数学模型，具体建模过程另文介绍。在保留时间计算对话框中指定数据库与计算方法后即可运行：

经过保留时间的过滤后，候选数据量将大幅减少，用户可对筛选后的数据结果进行进一步选择和查看：

小结与适用场景

以上过程完整演示了 Automated MS Structure ID 的典型工作流：它可用于天然产物的高分辨质谱排重、E&L（提取物和浸出物）研究、杂质研究等。对需要高通量、标准化处理大量样品的实验室，这种「导入—组分化—数据库检索—碎片归属验证—保留时间过滤」的一条龙工作流，能显著提升鉴定效率与结果的可重复性。

本文整理自凯美科公众号文章，配图取自原文。原文中的二维码、联系方式与推广信息已按站内统一规范移除。