質(zhì)譜數(shù)據(jù)處理

GC-MS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一、GC-MS數(shù)據(jù)的處理GC-MS以其優(yōu)異的分離定性特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于分析復(fù)雜混合物中的揮發(fā)性組分。然而，其質(zhì)譜圖會包含一些來自于離子源污染物、柱流失物、基質(zhì)干擾物所產(chǎn)生的離子，導(dǎo)致定性準(zhǔn)確性降低。在分析復(fù)雜基質(zhì)中的痕量物質(zhì)時，這一現(xiàn)象尤為突出。例如，在食品中農(nóng)藥多殘留的分析中，為了確保各種極性的農(nóng)藥都有很好的回收，樣本中的基質(zhì)都會不可避免地被引入檢測過程中，對目標(biāo)化合物的質(zhì)譜圖產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。同時某些保留時間相近的化合物的質(zhì)譜圖也會疊加在一起，相互干擾。這些問題的存在使農(nóng)藥確認(rèn)變得更為困難。因此，通過對質(zhì)譜數(shù)據(jù)的后處理，將目標(biāo)化合物的質(zhì)譜圖從原始譜圖中提取出來，根據(jù)新建的“純凈”的質(zhì)譜圖對目標(biāo)化合物進(jìn)行確證將更有實際應(yīng)用的價值。通常提取“純凈”的質(zhì)譜圖的方法是扣除“本底”的方法，主要過程為從目標(biāo)化合物的質(zhì)譜圖中減去其周圍本底的質(zhì)譜圖。然而其效果只能去除那些相對豐度較低的本底干擾離子(例如柱流失物所產(chǎn)生的碎片離子)。對于豐度較高的共流出物及復(fù)雜基質(zhì)干擾物的離子，扣“本底”的方法無能為力。為了能夠達(dá)到更好的“凈化”效果，化學(xué)計量學(xué)的方法被應(yīng)用于質(zhì)譜數(shù)據(jù)后處理中，通過數(shù)學(xué)計算對質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行退卷積處理，以提取“純凈”的質(zhì)譜圖。這里，基于美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)開發(fā)的一套軟件AMDIS(AutomatedMassSpectralDeconvolution&IdentificationSystem)，對質(zhì)譜數(shù)據(jù)的處理分為三個部分：1、噪聲分析(NoiseAnalysis):對數(shù)據(jù)文件的噪聲進(jìn)行分析，從中提取意義的特征離子，從而排除噪音對后續(xù)工作的干擾。即從數(shù)據(jù)文件中提取信號特征，供隨后的噪聲處理及閾值設(shè)定之用。2、化學(xué)成分掃描(ComponentPerception):對整個數(shù)據(jù)文件進(jìn)行分析，掃描每個化合物色譜峰以檢測其模型離子(ModelPeak)及其峰形。3、譜圖退卷積(SpectrumDeconvolution)：模型離子確立后，將其峰形與其它離子進(jìn)行比較，將在此時間范圍內(nèi)與模型離子(ModelPeak)峰型相近的離子提取出來，建立一張新的“純”的質(zhì)譜圖。二、GC-MS數(shù)據(jù)的存儲格式JCAMP格式NIST05庫中記錄導(dǎo)出格式:JCAMP格式。JCAMP是原子分子物理數(shù)據(jù)聯(lián)合委員會(JointCommitteeonAtomicandMolecularPhysicalData)的縮寫，該委員會由美國化學(xué)協(xié)會、美國物理協(xié)會、美國質(zhì)譜協(xié)會等多家協(xié)會共同組建，其目標(biāo)是制定原子分子物理數(shù)據(jù)通用的存儲格式，使得不同的數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以方便地交換數(shù)據(jù)。該組織發(fā)布的文件格式稱為JCAMP-DX標(biāo)準(zhǔn)。從1988年用于紅外光譜的JCAMP-DX4.24版本的發(fā)布和成功應(yīng)用開始，到目前為止，已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布了用于化學(xué)結(jié)構(gòu)表示、核磁共振(NMR)、質(zhì)譜、離子遷移譜等多個領(lǐng)域的JCAMP-DX標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)JCAMP標(biāo)準(zhǔn)生成的文件稱為JCAMP文件，后綴名一般為jdx或dx。JCAMP標(biāo)準(zhǔn)最鮮明的特點(diǎn)就是在文件中全部使用ASCII碼字符中的可打印字符，使得文件可以方便地在不同的計算機(jī)平臺間交換，并使文件具有相當(dāng)程度的可讀性。標(biāo)記數(shù)據(jù)記錄(Labeled-Data-Record,LDR)是組成JCAMP的基本單元，它包括名字和數(shù)據(jù)兩部分，其中名字以前綴##開始，后面緊接著=，在后面是對應(yīng)的數(shù)據(jù)。名稱不區(qū)分大小寫，同時空格和下劃線等字符也被忽略不計。在JCAMP-DX5.0標(biāo)準(zhǔn)中，預(yù)定義了許多LDR，根據(jù)其重要性和用途，這些LDR被分為核心(CORE)和注釋(NOTE)兩部分。核心部分包括數(shù)據(jù)以及軟件正確處理這些數(shù)據(jù)所需要的參數(shù)。注解部分，則被用來補(bǔ)充關(guān)于這些數(shù)據(jù)的背景知識，如楊平處理、實驗條件等等，主要提供給用戶閱讀。另一方面，根據(jù)LDR的使用范圍，又將它們分為全局LDR(GLOBAL，適用于所有JCAMP-DX應(yīng)用)和特定數(shù)據(jù)類型專用LDR(例如，MS數(shù)據(jù)類型專用)兩種。SPC格式美國熱電公司(ThermoElectronCorporation)于上世紀(jì)90年代發(fā)布了用于存儲和交換分析儀器數(shù)據(jù)的SPC格式，該格式經(jīng)過近十年的發(fā)展和完善，已經(jīng)成為分析儀器數(shù)據(jù)交換事實上的標(biāo)準(zhǔn)。SPC格式是一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式，具有廣泛的兼容性，能存儲色譜、質(zhì)譜、紅外、核磁等不同類型的分析儀器數(shù)據(jù)文件，應(yīng)用熱電公司開發(fā)的轉(zhuǎn)換工具能把一百多種不同格式的分析儀器數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成SPC文件，而且也能把許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式如ASCII、JCAMP、AIA、ANDI等轉(zhuǎn)換成SPC格式。SPC文件主要由三部分組成，即文件頭、數(shù)據(jù)部分和日志部分。1、文件頭SPC文件頭用來存儲測量環(huán)境、測量條件、測量參數(shù)、測量時間、文件大小等內(nèi)容，由512個字節(jié)組成，詳細(xì)信息見參考文獻(xiàn)。2、數(shù)據(jù)部分SPC文件的數(shù)據(jù)部分用來存儲具體的測量數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)頭和具體的測量數(shù)據(jù)組成。數(shù)據(jù)頭用來存儲與測量數(shù)據(jù)相關(guān)的信息；(2)測量數(shù)據(jù)部分。3、日志部分SPC文件的日志部分用來存儲與儀器和樣品相關(guān)，但在文件頭中沒有包含的信息，由日志頭(LogHeader)和日志數(shù)據(jù)(LogData)兩部分組成。日志頭主要用來存儲日志數(shù)據(jù)部分的大小、偏移地址等信息，大小為64字節(jié)，日志頭后緊跟著的就是日志數(shù)據(jù)。Aiglent格式AiglentGC/MS的原始數(shù)據(jù)是存儲在.ms文件中。文件中前766個字節(jié)存儲著測量時間、測量點(diǎn)數(shù)以及儀器說明等信息，其中260至263四個字節(jié)給出了色譜數(shù)據(jù)存儲區(qū)的起始位置，278至281四個字節(jié)則存儲了該文件中色譜數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)。.ms文件前766個字節(jié)的存儲內(nèi)容如表1所示。表1.ms文件前766個字節(jié)的內(nèi)容字節(jié)內(nèi)容0-3MS文件標(biāo)識4-23測量類型說明24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀

器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留內(nèi)容0-3MS文件標(biāo)識4-23測量類型說明24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明

260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)

290-765保留0-3MS文件標(biāo)識4-23測量類型說明24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留0-3MS文件標(biāo)識4-23測量類型說明24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留

MS文件標(biāo)識4-23測量類型說明24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263260-263色譜數(shù)據(jù)的起290-765保留260-263色譜數(shù)據(jù)的起始290-765保留4-23測量類型說明24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)4-23測量類型說明24-148260-263色譜數(shù)據(jù)的起290-765保留260-263色譜數(shù)據(jù)的起始290-765保留地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)測量類型說明24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留24-148文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277文件信息149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留149-178操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留操作員信息179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留179-208測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留測量時間209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留209-259儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留儀器說明260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765260-263色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765色譜數(shù)據(jù)的起始地址(Add_c)264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留264-277保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終止點(diǎn)290-765保留278-281色譜點(diǎn)數(shù)282-285測試起始點(diǎn)286-289測試終