樣品離子化研究

樣品離子化研究主講人：付建武江西中醫(yī)學(xué)院研究生部質(zhì)譜(MS)法常用的離子化方式：基本原理是將供試物分子經(jīng)一定離子化方式，如電子轟擊或其它離子化方式，一般是把分子中的電子打掉一成為M+，繼之裂解成一系列碎片離子，再通過(guò)磁場(chǎng)使不同質(zhì)荷比(m/z)的正離子分離并記錄其相對(duì)強(qiáng)度，繪出MS圖。即可進(jìn)行元素分析、分子量測(cè)定、分子式確定和分子結(jié)構(gòu)的解析和推斷等等。離子源的作用是接受樣品產(chǎn)生離子，常用的離子化方式有：電子轟擊離子化（electronimpactionization，EI）、化學(xué)離子化(ChemicalIonization,CI)、場(chǎng)致離子化(FieldIonization,FI)、場(chǎng)解吸離子化(FieldDesorptionIonization,FD)、負(fù)離子化學(xué)離子化(NegativeIonCI,NICI)、快原子轟擊(FastAtomicBombardment,FAB)、激光解吸(LaserDesorptionInoization,LD)等等。質(zhì)譜法常用的離子化方式質(zhì)譜有多種電離方法，每一種電離方法都有一定的分子量檢測(cè)范圍，一般認(rèn)為熱噴霧的分子量檢測(cè)最大范圍約8ku，快原子轟擊為25ku。但是隨著分子質(zhì)量的增加，所有分析方法的靈敏度均有所下降。離子源將進(jìn)樣系統(tǒng)引入的氣態(tài)樣品分子轉(zhuǎn)化成離子。離子源是質(zhì)譜儀的心臟，可以看作是比較高級(jí)的反應(yīng)器，樣品在其中發(fā)生一系列的特征降解反應(yīng)，分解作用在很短時(shí)間（～1μs）內(nèi)發(fā)生，所以可以快速獲得質(zhì)譜。軟電離方法能量的較低電離方法適用于易破裂或易電離樣品

不同分子離子化所需要的能量差異很大，應(yīng)選擇不同的離解方法。硬電離方法能量較高的電離方法各種離子源的基本特征電子轟擊源(ElectronIonization,EI)++++:R1:R2:R3:R4:e+M+(M-R2)+(M-R3)+MassSpectrum(M-R1)+用高能電子束從試樣分子中撞出一個(gè)電子而產(chǎn)生正離子（M＋e→M+＋2e）以及碎片離子。M為待測(cè)分子，M+為分子離子或母離子。碎片離子指分子中某些化學(xué)鍵斷裂而產(chǎn)生的質(zhì)量較小的帶正電荷的碎片。大多數(shù)質(zhì)譜法只研究正離子，EI源：可變的離子化能量

(10~240eV)

對(duì)于易電離的物質(zhì)降低電子能量，而對(duì)于難電離的物質(zhì)則加大電子能量（常用70eV）。電子能量電子能量分子離子增加碎片離子增加EI離子源的產(chǎn)生過(guò)程：使有機(jī)分子被一束電子流（能量一般為70eV）轟擊，失去一個(gè)外層電子，形成帶正電荷的分子離子（M+），M+進(jìn)一步碎裂成各種碎片離子、中性離子或游離基，在電場(chǎng)作用下，正離子被加速、聚焦、進(jìn)入質(zhì)量分析器分析。電子轟擊離子化可使分子引起相當(dāng)大的碎裂，所得分子離子峰往往并不很強(qiáng)甚至不能識(shí)別。分子較大碎裂對(duì)供試藥物的鑒定和結(jié)構(gòu)解析是十分有利的；但對(duì)混合組分的分析和藥物純度檢查是不利的。電子轟擊離子源裝置原理在此裝置中，由陰極發(fā)射出的電子經(jīng)加速后在飛向陽(yáng)極過(guò)程中，與由進(jìn)樣器輸入的樣品分子碰撞而引起電離。所產(chǎn)生的離子由靜電透鏡引出電離室，經(jīng)加速、聚焦成一定能量和強(qiáng)度的離子束，通過(guò)出口狹縫進(jìn)入質(zhì)量分析器。電離室通常保持一定的真空度和溫度。陰極發(fā)射的電子數(shù)通過(guò)調(diào)節(jié)陰極燈絲溫度加以控制，而電子的能量則通過(guò)控制兩極上的外加電壓來(lái)調(diào)整。靜電場(chǎng)通常保持在6-100V范圍內(nèi)。其特點(diǎn)是能得到較強(qiáng)而穩(wěn)定的離子流，但要求樣品只能是氣態(tài)的原子或分子。EI源的特點(diǎn)：

應(yīng)用最廣，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖基本都是采用EI源得到的；電離效率高，能量分散小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。圖譜具有特征性，化合物分子碎裂大，能提供較多信息，對(duì)化合物的鑒別和結(jié)構(gòu)解析十分有利。所得分子離子峰不強(qiáng)，有時(shí)不能識(shí)別。本法不適合于高分子量和熱不穩(wěn)定的化合物。缺點(diǎn)：質(zhì)譜圖中分子離子峰很弱或不出現(xiàn)（由于電子的能量高，分子離子進(jìn)一步離解成碎片離子）電子轟擊電離的靈敏度和分辨率一定能量的電子直接作用于樣品分子，使其電離，且效率高，有助于質(zhì)譜儀獲得高靈敏度和高分辨率。有機(jī)化合物電離能為10eV左右，50-100eV時(shí)，大多數(shù)分子電離界面最大。70eV能量時(shí)，得到豐富的指紋圖譜，靈敏度接近最大。適當(dāng)降低電離能，可得到較強(qiáng)的分子離子信號(hào)，某些情況有助于定性。質(zhì)譜中提供的重要信息之一是獲得樣品的相對(duì)分子質(zhì)量?；瘜W(xué)電離源是采用較溫和的、通過(guò)離子—分子反應(yīng)進(jìn)行的化學(xué)電離法?；瘜W(xué)電離法就是用高能電子（100~240eV）轟擊離子室內(nèi)的反應(yīng)氣（甲烷、甲烷、異丁烷、氨氣等；10~100Pa，樣品的103~105倍，避免樣品與電子碰撞），甲烷分子先被電離，形成一次、二次離子，

化學(xué)電離源（ChemicalIonization，CI）++氣體分子試樣分子+準(zhǔn)分子離子電子(M+1)+;(M+17)+;(M+29)+;這些離子再與樣品分子發(fā)生反應(yīng)，形成比樣品分子大一個(gè)質(zhì)量數(shù)的（M+1）離子，或稱為準(zhǔn)分子離子。準(zhǔn)分子離子也可能失去一個(gè)H2，形成（M-1）離子?；瘜W(xué)電離源的特點(diǎn)準(zhǔn)分子離子峰強(qiáng)；不會(huì)發(fā)生象EI中那么強(qiáng)的能量交換，較少發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，譜形簡(jiǎn)單。；不適用難揮發(fā)試樣；不會(huì)發(fā)生象EI中那么強(qiáng)的能量交換，較少發(fā)生化學(xué)鍵斷裂，譜形簡(jiǎn)單。分子離子峰弱，但（M+1）峰強(qiáng)，這提供了分子量信息。電子轟擊的缺陷是分子離子信號(hào)變得很弱，甚至檢測(cè)不到?；瘜W(xué)電離引入大量氣體試劑，使樣品分子與電離離子不直接作用，利用活性反應(yīng)離子實(shí)現(xiàn)電離，其反應(yīng)熱效應(yīng)可能較低，使分子離子的碎裂少于電子轟擊電離。商用質(zhì)譜儀一般采用組合EI/CI離子源。試劑氣一般采用甲烷氣，也有N2,CO,Ar或混合氣等。試劑氣的分壓不同會(huì)使反應(yīng)離子的強(qiáng)度發(fā)生變化，所以一般源壓為0.5-1.0Torr。場(chǎng)致電離源（fieldionization,FI）應(yīng)用強(qiáng)電場(chǎng)誘發(fā)樣品電離（量子隧道效應(yīng)）電壓：7-10kV；d<1mm；強(qiáng)電場(chǎng)將分子中拉出一個(gè)電子，電離后被陽(yáng)極排斥出離子室并加速經(jīng)過(guò)狹縫進(jìn)人質(zhì)量分析器。陽(yáng)極+++++++++++++陰極d<1mm場(chǎng)離子化是一種溫和的技術(shù)，產(chǎn)生的碎片很少。主要為分子離子和（M＋l）離子。碎片通常是由熱分解或電極附近的分子一離子碰撞反應(yīng)所產(chǎn)生。在結(jié)構(gòu)分析中，往往最好同時(shí)獲得場(chǎng)離子化源或化學(xué)離解源產(chǎn)生的質(zhì)譜圖和用電子轟擊源的質(zhì)譜圖，而獲得相對(duì)分子質(zhì)量及分子結(jié)構(gòu)的信息。

場(chǎng)致離子化的特點(diǎn)非常適用于易變分子的離子化，如碳水化合物、氨基酸、多肽、抗生素和苯丙胺類藥物均宜采用；此法也能產(chǎn)生較強(qiáng)的分子離子峰和準(zhǔn)分子離子峰。分子離子峰強(qiáng)；碎片離子峰少；不適合化合物結(jié)構(gòu)鑒定；當(dāng)樣品蒸汽鄰近或接觸帶高的正電位的金屬針時(shí)，由于高曲率半徑的針端處產(chǎn)生很強(qiáng)的電位梯度，樣品分子可被電離，這稱為場(chǎng)電離。場(chǎng)電離要求樣品分子處于氣態(tài)，靈敏度又低，因而應(yīng)用逐漸減少。場(chǎng)解吸的原理與場(chǎng)電離相同，但樣品是被沉積在電極上。為增加離子的產(chǎn)率，電極上有很多微針（microneedles）。在電場(chǎng)的作用下（或再輔以溫和地加熱），樣品分子不經(jīng)汽化而直接得到準(zhǔn)分子離子，因而場(chǎng)解吸適合于難汽化的、熱不穩(wěn)定的樣品，如肽類化合物、糖、高聚物、有機(jī)酸的鹽、有機(jī)金屬化合物等。

場(chǎng)解吸離子化(FieldDesorptionIonization,FD)由場(chǎng)解吸所得的質(zhì)譜中準(zhǔn)分子離子峰強(qiáng)，碎片離子很少，為得到較多的結(jié)構(gòu)信息需進(jìn)行碰撞導(dǎo)斷裂（collisioninduceddissociation,CID）。場(chǎng)解吸離子化擴(kuò)大了MS的使用范圍，此法可用于極性大、難氣化以及對(duì)熱不穩(wěn)定的化合物，因而在生物活性組分、藥物及其代謝產(chǎn)物或分解產(chǎn)物的研究分析工作中是一種非常重要而且十分有效的分析工具。負(fù)離子化學(xué)離子化(NegativeIonCI,NICI)負(fù)離子化學(xué)離子化(NegativeIonCI,NICI)：是在正離子MS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種離子化方法，其給出特征的負(fù)離子峰，具有很高的靈敏度（10-15g）。只要供試藥物本身或通過(guò)衍生化后具有高電子親合能力者，就可選用此法，而且可給出特征的負(fù)離子峰?？煸愚Z擊(FastAtomicBombardment,FAB）

快原子轟擊質(zhì)譜技術(shù)（FastAtomBomebard-mentMassSpectrometry,FABMS）是一種軟電離技術(shù)，是將樣品溶解于低揮發(fā)性的液體基質(zhì)中，用高速的中性粒子，如氬、氙等原子來(lái)轟擊存在于底物中的樣品，使樣品離子濺出進(jìn)入分析器而解吸，因之稱為快原子轟擊離子化。這種軟電離技術(shù)適于極性強(qiáng)、熱不穩(wěn)定的化合物的分析，特加適用于多肽和蛋白質(zhì)等的分析研究。FABMS只能提供有關(guān)離子的精確質(zhì)量，從而可以確定樣品的元素組成和分子式。而FABMS－MS串聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用可以提供樣品較為詳細(xì)的分子結(jié)構(gòu)信息，從而使其在生物醫(yī)學(xué)分析中迅速發(fā)展起來(lái)?？煸愚Z擊是80年代以來(lái)，被廣為利用的一種軟電離技術(shù)?？煸愚Z擊是利用重的原子如Ar、Xe，將其電離后再加速成為具有較大動(dòng)能的快速離子，然后在原子槍內(nèi)進(jìn)行電荷交換反應(yīng)，快速離子與靜止的中原子發(fā)生碰撞并進(jìn)行離子交換，形成中快速原子。原子槍中有一偏轉(zhuǎn)電極，使未發(fā)生碰撞的快速離子被偏轉(zhuǎn)引出，快速原子則打在靶上。當(dāng)快速原子打在含有樣品的基質(zhì)時(shí)，部分能量能導(dǎo)柱品的蒸發(fā)及解離，然后被送入分析系統(tǒng)被測(cè)量。常用的基質(zhì)有甘油、硫代甘油、3-硝基芐醇等，所選擇的基質(zhì)應(yīng)具有流動(dòng)、低蒸汽壓、化學(xué)惰、電解質(zhì)和好的溶解能力。FAB適用于對(duì)熱不穩(wěn)定、難揮發(fā)、高極的有機(jī)化合物，如氨基酸、多肽、糖類等。

快原子轟擊質(zhì)譜技術(shù)的特點(diǎn)：可直接進(jìn)行分析，毋需做成衍生物；可適用于較大分子的MS分析，而EI、CI、FI、FD等方法只能用于中、小分子有機(jī)化合物的測(cè)定。如將FABMS與HPLC聯(lián)用將成為適應(yīng)力強(qiáng)的分析手段之一。大氣壓化學(xué)電離（APCI）

大氣壓化學(xué)電離（APCI）：在大氣壓下，化學(xué)電離反應(yīng)速率更大，效率更高，能夠產(chǎn)生豐富的離子。通過(guò)一定手段將大氣壓力下產(chǎn)生的離子轉(zhuǎn)移至高真空處（質(zhì)量分析器中）。早期為Ni63輻射電離離子源，另一種設(shè)計(jì)是電暈放電電離，允許載氣流速達(dá)9L/S。需要采取減少源壁吸附和溶劑分子干擾。

API是主要應(yīng)用于HPLC和質(zhì)譜聯(lián)用時(shí)的電離方法。它包括ESI和APCI，兩者都是很軟的電離方法，易于得到樣品的分子量。通過(guò)對(duì)電壓的調(diào)節(jié)，可以得到不同斷裂程度的質(zhì)譜大氣壓電離是由ESI衍生出來(lái)的方法。樣品溶液仍由具有霧化氣套管的毛細(xì)管端流出，被氮?dú)饬黛F化，通過(guò)加熱管時(shí)被汽化。在加熱管端進(jìn)行電暈放電使溶劑分子被電離形成反應(yīng)離子，這些反應(yīng)離子與樣品分子發(fā)生離子－分子反應(yīng)生成樣品的準(zhǔn)分子離子。與經(jīng)典CI不同的，是APCI無(wú)須加熱樣品使之汽化，因而應(yīng)用范圍更廣。由于要求樣品分子汽化，因而APCI主要用于弱極的小分子化合物的分析。二次離子質(zhì)譜（FAB/LSIMS）二次離子質(zhì)譜（FAB/LSIMS）在材料分析上，人們利用高能量初級(jí)粒子轟擊表面（涂有樣品的金屬鈀），再對(duì)由此產(chǎn)生的二次離子進(jìn)行質(zhì)譜分析。主要有快原子轟擊（FAB）和液體二次離子質(zhì)譜（LSIMS）兩種電離技術(shù),分別采用原子束和離子束作為高能量初級(jí)粒子。一般采用液體基質(zhì)負(fù)載樣品（如甘油、硫甘油、間硝基芐醇、二乙醇胺、三乙醇胺或一定比例混合基質(zhì)等）。主要原理是分子質(zhì)子化形成MH離子，其中有些反應(yīng)會(huì)形成干擾。等離子解析質(zhì)譜（PDMS）等離子解析質(zhì)譜（PDMS）采用放射性同位素（如Cf252）的核裂變碎片作為初級(jí)粒子轟擊樣品，將金屬箔（鋁或鎳）涂上樣品從背面轟擊，傳遞能量使樣品解析電離。電離能大大高于FAB/LSIMS，可分析多肽和蛋白質(zhì)。激光解吸/電離（MALDI）激光解吸/電離（MALDI）是在波長(zhǎng)為1250-775的真空紫外光輻射產(chǎn)生光致電離和解吸作用，獲得分子離子和有結(jié)構(gòu)信息的碎片，適于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易氣化的大分子，并引入輔助基質(zhì)減少過(guò)分碎裂。一般采用固體基質(zhì)，基質(zhì)樣品比為10000/1。根據(jù)分析目的不同使用不同的基質(zhì)和波長(zhǎng)。是新近發(fā)展起來(lái)的一種有效離子化技術(shù)，能量高、指向性強(qiáng)，因此具有其它能源難以達(dá)到的離子化成效，可獲得很強(qiáng)的準(zhǔn)分子離子峰。在MS分析中，究竟選用哪一種離子化方式，主要取決于供試物的穩(wěn)定性和揮發(fā)度?；|(zhì)輔助激光解析電離（MALDI）基質(zhì)輔助激光解析電離（MALDI）MALDI的工作原理是用小分子有機(jī)物作基質(zhì)，將樣品溶液和基質(zhì)混合均勻，干燥成為晶體或半晶體后送入離子源內(nèi)。用一定波長(zhǎng)的脈沖式激光照射，基質(zhì)分子能有效地吸收激光能量，瞬間由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，基質(zhì)離子與樣品相互碰撞使樣品離子化，而得以進(jìn)行質(zhì)譜分析。常用的基質(zhì)分子有2,5-二羥基苯甲酸、芥子酸、煙酸、2-氰基,4-羥基肉桂酸等。MALDI特點(diǎn)是準(zhǔn)分子離子峰很強(qiáng)，碎片離子峰很少，能直接測(cè)定難于電離的樣品，特別是生物大分子物質(zhì)如多肽、核酸、蛋白等。電噴霧電離（ESI）電噴霧電離（ESI）：采用強(qiáng)靜電場(chǎng)（3-5KV），形成高度荷電霧狀小液滴，經(jīng)過(guò)反復(fù)的溶劑揮發(fā)-液滴裂分后，產(chǎn)生單個(gè)多電荷離子，電離過(guò)程中，產(chǎn)生多重質(zhì)子化離子。電子噴霧電離質(zhì)譜測(cè)量法(electrosprayion-izationmassspectrometry,ESI-MS)同基質(zhì)輔助激光解吸電離/飛行時(shí)間質(zhì)譜測(cè)量法在固態(tài)下完成不同，電子噴霧電離質(zhì)譜測(cè)量法是在液態(tài)下完成，而且多肽離子帶有多個(gè)電荷，由高效液相層析等方法分離的液體多肽混合物，在高壓下經(jīng)過(guò)一細(xì)針孔。當(dāng)樣本由針孔射出時(shí)，噴射成霧狀的細(xì)小液滴，這些細(xì)小液滴包含多肽離子及水份等其他雜質(zhì)成分。去除這些雜質(zhì)成分后，多肽離子進(jìn)入連續(xù)質(zhì)量分析儀(tan-demmassanalyzer)連續(xù)質(zhì)量分析儀選取某一特定質(zhì)量/電荷比值的多肽離子，并以碰撞解離的方式將多肽離子碎裂成不同電離或非電離片段。隨后，依質(zhì)量/電荷比值對(duì)電離片段進(jìn)行分析并匯集成離子(ionspectrum)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，由這些離子譜得到該多肽的氨基酸序列。依據(jù)氨基酸序列進(jìn)行的蛋白鑒定較依據(jù)多肽質(zhì)量指紋進(jìn)行的蛋白鑒定更準(zhǔn)確、可靠。而且，氨基酸序列信息即可通過(guò)蛋白氨基酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，也可通過(guò)核糖核酸數(shù)據(jù)庫(kù)檢索來(lái)進(jìn)行蛋白鑒定。ESI的工作原理是樣品溶液從具有霧化氣套管的毛細(xì)管端流出時(shí)在電場(chǎng)和霧化氣（通常是氮?dú)猓┑拇祹ё饔孟聡姵蔁o(wú)數(shù)的帶電微液滴，在一定加熱溫度下，液滴中的溶劑被快速蒸發(fā)，液滴直徑不斷變小，表面電荷密度不斷增大。最終使溶劑和樣品離子從液滴中被排擠出，樣品離子進(jìn)入分析器被檢測(cè)。產(chǎn)生的樣品離子可能具有單電荷或多電荷，這和樣品分子中的酸和堿基團(tuán)數(shù)量有關(guān)。通常小分子樣品得到帶單電荷的準(zhǔn)分子離子；大分子樣品則得到多種多電荷離子。ESI電離是很軟的電離方法，通常沒(méi)有碎片離子峰，只有整體分子的峰。有利于生物大分子的測(cè)定。

電噴霧質(zhì)譜技術(shù)與氣相的聯(lián)用技術(shù)電噴霧質(zhì)譜技術(shù)是在毛細(xì)管的出口處施加一高電壓，所產(chǎn)生的高電場(chǎng)使從毛細(xì)管流出的液體霧化成細(xì)小的帶電液滴，隨著溶劑蒸發(fā)，液滴表面的電荷強(qiáng)度逐漸增大，最后液滴崩解為大量帶一個(gè)或多個(gè)電荷的離子，致使分析物以單電荷或多電荷離子的形式進(jìn)入氣相。電噴霧離子化的特點(diǎn)是產(chǎn)生高電荷離子而不是碎片離子，使質(zhì)量電荷比（m/z）降低到多數(shù)質(zhì)量分析儀器都可以檢測(cè)的范圍，因而大大擴(kuò)展了分子量的分析范圍，離子的真實(shí)分子質(zhì)量也可以根據(jù)質(zhì)荷比及電行數(shù)算出。電噴霧質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)就是它可以方便地與多種分離技術(shù)聯(lián)合使用，如液一質(zhì)聯(lián)用（LC－MS）是將液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)合而達(dá)到檢測(cè)大分子物質(zhì)的目的。電噴霧電離質(zhì)譜（ESI-MS）由于可以產(chǎn)生多電荷峰，與傳統(tǒng)的質(zhì)譜相比擴(kuò)大了檢測(cè)的分子質(zhì)量范圍，同時(shí)提高了靈敏度，使一種M/Z限制在一定范圍的四極質(zhì)譜，就可以分析分子質(zhì)量超過(guò)200ku的蛋白質(zhì)。另外ESI-MS方法產(chǎn)生一系列的多電荷峰，可以得到準(zhǔn)確的分子量，它還可與HPLC和高效毛細(xì)管電泳（CE）分離方法相連接,擴(kuò)大了質(zhì)譜在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。電噴霧發(fā)展過(guò)程電噴霧現(xiàn)象的出現(xiàn)可以追溯到兩個(gè)世紀(jì)之前，但真正把電噴霧作為一種電離方法的創(chuàng)新性的研究是由Dole等在大約30前開始的，他們研究的目的是用電噴霧來(lái)產(chǎn)生氣態(tài)大離子。1984年Yamashita等把大氣壓電噴霧電離技術(shù)與四極質(zhì)譜結(jié)合起來(lái)，同年，Alexandror把它和磁質(zhì)譜結(jié)合起來(lái)。1988年Fenn研究小組報(bào)道了用ESI-MS得到了帶有45個(gè)正電荷分子量為40ku的蛋白質(zhì)，隨后ESI-MS在生物大分子的研究領(lǐng)域進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展階段。到目前為止，該法已經(jīng)能夠分析質(zhì)量范圍大約在200ku的蛋白質(zhì)電噴霧電離過(guò)程1．電噴霧電離過(guò)程示意圖附圖電噴霧質(zhì)譜的電離接口示意圖如附圖所示，在毛細(xì)管管口加一高電壓，作用于經(jīng)噴霧頭進(jìn)入離子化室的溶液，再將3~6kV的電壓加到毛細(xì)管和相對(duì)的電極之間，電壓導(dǎo)致毛細(xì)管末端的液滴表面的電荷增強(qiáng)，高電壓導(dǎo)致液體表面分裂和多電荷液滴的形成，與毛細(xì)管子相對(duì)的電極攜帶的正或負(fù)電荷以產(chǎn)生正或負(fù)電荷液滴。對(duì)于電噴霧的整體而言，帶電液滴的形成是整個(gè)電噴霧過(guò)程的第一步，而接下來(lái)的離子化是進(jìn)行電噴霧分析的關(guān)鍵。而帶電液滴形成分子離子的機(jī)制還不清楚。Iribane和Thomson提出場(chǎng)輔助離子蒸發(fā)假設(shè)。在這種模型中，處于液滴表面的離子是由于帶電液滴的溶劑在空氣中蒸發(fā)，當(dāng)場(chǎng)力在液滴表面達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)由液相直接進(jìn)入氣相完成離子化的過(guò)程。而Rollgen等提出了不同的假設(shè)機(jī)理，他認(rèn)為當(dāng)液滴在大氣壓下蒸發(fā)時(shí)，隨著溶劑的蒸發(fā)，由于液滴直徑變小，液滴表面電荷密度增加，當(dāng)液滴表面電荷達(dá)到雷利極限（Raleighlimit），液滴進(jìn)一步裂變，再次達(dá)到雷利極限，再一次“爆炸”，如此循環(huán)，當(dāng)溶劑從小液滴中完全蒸發(fā)后形成分子離子。對(duì)于大分子化合物離子化過(guò)程的形成可用帶電殘?jiān)Ｐ屠碚摷右越忉?，該理論認(rèn)為大分子氣相離子的形成是基于溶劑蒸發(fā)，由庫(kù)侖爆裂輔助及較小液滴的相互排斥而導(dǎo)致液滴形成僅含有一個(gè)分子離子的氣相離子，此過(guò)程所需能量很低，不會(huì)導(dǎo)致分子裂解。但是通過(guò)離子源內(nèi)離子傳輸區(qū)的碰撞誘導(dǎo)解離（CID）電壓設(shè)置可得到一些有效的碎片離子，但這只對(duì)一些不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)有效，并且ESI-MS的CID質(zhì)譜與電子轟擊質(zhì)譜（EI）及快原子轟擊質(zhì)譜（FAB）有一定的不同，可能是由于前者的開裂環(huán)境比EI及FAB源更為復(fù)雜，因此在對(duì)化合物結(jié)構(gòu)的獲得上有一定的制約。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電噴霧與串聯(lián)質(zhì)譜（MS-MS）相連，即能為化合物提供很多結(jié)構(gòu)信息。電噴霧電離質(zhì)譜用于多肽與蛋白質(zhì)分析質(zhì)譜用于分析生物活性分子的研究，靈敏度高，并能最有效地與色譜聯(lián)用，適用于復(fù)雜體系中痕量物質(zhì)的鑒定或結(jié)構(gòu)測(cè)定。因此它已經(jīng)成為解決生命科學(xué)中分析研究的重要手段。隨著電噴霧電離技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多肽與蛋白質(zhì)分析近年來(lái)取得了相當(dāng)大的成功。

蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量的檢測(cè)蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量是一個(gè)重要的參數(shù)，而目前常用于測(cè)定蛋白質(zhì)分子量的方法，如凝膠電泳或超速離心法，只有5%的精度，使蛋白質(zhì)分子質(zhì)量的估計(jì)不可靠。ESI-MS中所形成的多電荷離子可以直接用來(lái)準(zhǔn)確地和高靈敏度地確定多肽與蛋白質(zhì)的分子量。電子噴霧最近技術(shù)當(dāng)今社會(huì)生命科學(xué)蓬勃發(fā)展，特別是隨著基因組計(jì)劃的快速、大規(guī)模推進(jìn)，以及蛋白質(zhì)組概念的出現(xiàn)，使生命科學(xué)的研究開辟了一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域，而以ESI-MS