基质稀释同位素质谱法测定微量富氘生物样品δD值

基质稀释同位素质谱法测定微量富氘生物样品δD值 基质稀释同位素质谱法测定微量富氘生物样品δD值 ? 国匿煎复瘟堂笾鎏痘堂苤查垫生?旦箜鲞箜塑堡堕』盘蜓尘堕堡:?趔垫塑:盟: ?论著.? 基质稀释司位素质谱法测定微量富氘生物 样品 值 贺义惠唐彩华 陈悦青 陈卓金巧军 张科技毛江森 【摘要】 目的建立一种分析检测方法??基质稀释同位素质谱法,并测定微量富氘生物样品的 艿值。方法通过优化实验条件,如基质的选取、氧化燃烧的温度及时间、样品和氧化剂吸附水的脱除及 氧化剂的用量等,建立基质稀释同位素质谱法,并用该法测定基质牛血清白蛋白及两组微量富氘生 物样品和的啦值。结果本研究成功地构建了基质稀释同位素质谱法,最终选取为基质, 用量为 ;燃烧氧化温度为 ;氧化剂用量为 ,;条件下脱吸附水 ?,反应时间为 。基质稀释同位素质谱法成功地测定了基质及用、两种富氘 生物样品制 备的系列样本的?值。值变化随生物样品和的加入量呈现良好的线性关系., 两条直线的截距分别为一和一,与基质的测定结果相吻合。结论 基质稀释同 位素质谱法能够 用于测定微量富氘生物样品的值。 【关键词】质谱分析法;富氘生物样品;基质稀释;氢同位素啊.刚.舳 ’, , ,弧勰, 弪. , 矗 , .” ,历瓣 , : ,:. 【】., , .珏 【. ‰ ? , . . . .。 ? ,.’. ? .强 江 . 一 一..% , ..珊 . , 艿 【 】 ; ; ; 气体同位素质谱法是测定氢同位素比值 灵敏度高、准确度高等优点。氢同位素研究广泛地 /最重要的方法之一,它具有测定方便、快速、 应用于水圈、岩石、矿床、矿物等领域,如测定海 水?、雨水及热液成矿的/,研究氢同位素 在时间、空间上的运移和分布规律以及成岩成矿的 :./...... 作者单位:杭州,浙江省医学科学院病毒病研究所贺义 基本理论。近年来,有关有机物/测定的研究 惠、唐彩华、陈悦青、陈卓、毛江森;杭媸。浙江普康生物技术 在环境地球化学、古环境气候领域及有机能源等方 股份有限公司金巧军、张科技 面有重要的进展。和通过对树木中 通信作者:毛江森,:. 万方数据国匿逋筮瘟堂笾銎题堂苤查垫生旦筮鲞筮塑塑』垦也趔盘堕?螋垫型:塑:盟: 纤维素的/测定来研究古环境气候;等 二、实验仪器及装置 利用/研究甲烷气体在甲烷细菌氧化分解过程 气体同位素质谱仪公司,仪 器测试条件为离子源发射电流. ,加速电压 中的分馏效应;和利用/研究低 相对分子质量正构烷烃在挥发过程中氢同位素分馏 ,磁场强度 ,测定电压 ,检测器为法拉第 效应,对环境污染物的研究提供重要数据;/的 杯。生物样品氢同位素组成测定的氢分析样制备装 测定还为石油、煤等化石燃料的成因提供重要基础 置如图所示。 数据。 棚攘融伸嫘 有机物氢同位素质谱测定方法主要有氧化剂燃 烧氧化法和连续流动同位素质谱法.。前 者是用氧化剂在高温条件把有机物中的氢燃烧氧化 为,再将还原为用于质谱测定哆。该方 注::燃烧炉;:净化炉;:冷阱;:水样品收集管;、、:活塞 法具有简单易操作、成本低等优点,但是样品制备时 图制样系统示意图 间长,用量较大。后者采用气相色谱一质谱联用技 术,色谱分离出来的样品分子中的氢在高温下定量 三、操作步骤 地转化为,直接用于质谱分析。该方法具有分 将样品和固体氧化剂和:的均匀混合 析复杂混合物,样品用量较少和不需要复杂的样品 物倒入瓷舟后放入石英管中,加热到?保持 制备过程等优点,但一般只适用于水样和挥发性样 以去除吸附水,待系统的真空度为ב 品的分析。气相色谱所用载气气在离子源中会 时,将样品舟推入预先恒温在?的燃烧炉进行 生成,干扰的检测,影响测定结果。 分解氧化,反应产物再通过净化炉充分反应生成水、 近年来,迅速发展的生命科学提出了测定微量 ,及氮和硫的氧化物等,将其用液氮收集在冷阱 富氘样品中的氘含量问题?。然而,在生命科学的 中。换用酒精冷液一?左右冻住水,分离出其 某些领域,一般只能提供微克量级的生物富氘样品; 他杂质气体,然后将水转移至装有锌粉的样品收集 此外,这些样品中的/很大,因此不能直接用以 管中与等所用的样品收集管相似,取 上同位素测定方法直接进行研究。本文发展出基质 下样品收集管水平地放入温度为?的电炉中加 稀释同位素方法,即将富氘生物样品定量均匀地混 热 ,水被还原为氢气。制备出的氢气用 合于基质之中,通过测定混合样品中的氢同位素组 气体同位素质谱仪测定,以为工作,测定 成间接提供生物样品的氘含量的信息,从而为微量 样品的泐值。泐值以世界通用的氢周位素标准 富氘生物或有机样品的氢同位素分析提供有效的分 标准平均大洋水表示,定义如下: 析方法。 %/。。。//?。一×, 材料与方法 其中/。。和/。分别表示样品和标准 的/比值,值取整数。 一、试剂及样品 工作标准中国地质科学院矿产资源研究 结 果 所同位素室采集的北京自来水经蒸馏而成,粉 一、实验条件的优化 分析纯,上海化学试剂厂,粉,分析纯,德国 .基质的选择 制造分装;线状,分析纯,北京红星化工厂,粉 选择的基质应具有易将生物样品分散于其中、 分析纯,北京房山陶瓷绘料厂,舷丝分析纯,北 稳定性好及易得等优点。由于我们所测定的生物样 京瑞尔普技术开发公司,牛血清白蛋白,上海 化学试剂厂。加有富氘生物样品的混合物的 品中主要含有蛋白质、核酸等 成分,选择蛋白质作为 制备方法依照文献的报道。 基质较为合适。纯度高且价格便宜易得,因此 万方数据垦堕煎复堑皇篮垫疸堂盘查垫生?旦笠?鲞笠塑塑』垦画晒尘?型 堕垒墨型生:塑?: 我们选择作为基质。 到一,平均值为一,相对标准偏差为.%。,有 .氧化温度及时间 较好的重现性。 参照文献,.的结果,本实验选取燃烧温 表牛血清白蛋白的溉测定值 度?,反应时间 ,实施样品的氧化燃烧。 .氧化剂用量的选取 生物样品只有被充分氧化完全反应才能定量将 其中的氢转化为水,如果氧化剂用量太少,样品转化 不完全,得不到理想的实验结果。在燃烧温度 ?,反应时间 ,使用不同量的氧化剂进行 .基质稀释的富氘生物样品的氢同位素测 实验。由表可见,实验中氧化剂使用量为 定 , 时,实验效果最优。 选取种不同处理方法得到的富氘生物样品, 表不同氧化剂量对 牛血清白蛋白测定结果的影响 编号为和,其含氘量不同,将其均匀分散于 基质中,进行氢同位素测定:哗基质中 加入生物样品制得混合物样品, 基质 中加入生物样品制得混合样品。当生物样品 的加入量为、、、鸺时,测得混合样品的 平均值分别为一、一、一和一。当 生物样品的加入量为、、、髅时,测得混合 .基质和氧化剂吸附水的去除 样品的平均值分别为一、一、一和 基质和氧化剂所吸附水在?温度下随 。根据生物样品加入量及混合物样品 的 不同时间的脱水量见表。由表可见,在加热时间 值作曲线,可得线性回归方程.一 为 时,基质和氧化剂所吸附的水基本去 ,足.;根据生物样品加入量及混合物样 除掉。所以本论文在实际测定样品时,选取预脱除 品的值作曲线,可得线性回归方程 吸附水的时间为 。 .一,.。可见,随着基质中生物样 品加入量的增加,混合物的增加,变 表基质牛血清白蛋白及氧化剂所吸附水去除 化随生物样品和的加入量呈现良好的线性关系 .。两条直线的截距分别为 一和一,与基质的测定结果相吻合,表明 本方法具有较好的重现性。 讨 论 二、氢同位素的测定 对于微克数量级并且富含氘的生物样品,不易 在优化的实验条件下:氧化剂用量为 挥发,难以用.法测定其氢同位素比值;因样 , ,燃烧氧 ,预脱附水时间为 品量太少,也不可能直接用氧化剂氧化法测定生物 化蛋白质温度为?,反应时间为 ,分别测 体样品氢同位素组成,而且其泐值可能超过仪器测 定基质及基质稀释的富氘生物样品的氢 定范围。因此,本实验选择与该生物样品具有相似 同位素泐值。 性质的生物试剂做基质,将生物样品定量均匀 .基质氢同位素的测定 稀释于基质中制成混合样品,通过分别测定基质和 由表可见,基质的范围为一 混合样品的氢同位素组成而反映生物样品的氢 同位 万方数据