こんにちは！ 質量分析屋の高橋です。
前回、マススペクトルから得られるのは、基本的には分子の質量情報であって分子量情報ではないことを解説しました。今回は、マススペクトルから分子量情報が得られる場合もあることを、質量分解能（mass resolving power）との関係において解説します。
質量分析計（MS装置）の最も重要な性能の一つが“質量分解能”です。質量分解能は、日本質量分析学会のマススペクトロメトリー関係用語集1)では、以下のように定義されています。
“ある特定の質量分解度（mass resolution）の値を得ることができる質量分析計の能力” また、質量分解度は以下のように定義されています。 “あるマススペクトルについて、観測されたピークのm/zの値を、スペクトル上でこのピークと分離されて観測される（仮想的な）ピークのm/z値との差の最小値Δ(m/z)で割った値；(m/z)/ Δ(m/z)
質量分解能および質量分解度を表示する際は、その値を求めるのに用いたm/zの計測値と、Δ(m/z)の決め方を示す必要があります。Δ(m/z)は通常、ピークの高さに対する一定の割合の高さで求めたピーク幅とし、その際のピークの高さに対する割合を示します。殆どのMS装置では、質量分解能は半値幅で定義します。
前回投稿の図1に示したアンギオテンシン-Ⅰの例では、m/z 1296.8のモノアイソトープピーク（[M+H]+）に対して、62個の炭素の一つが13Cに置き換わった同位体ピーク（m/z 1297.8）を分離するのには、計算上約1300の質量分解度が必要です。この測定に用いた装置は、5000程度の質量分解能が得られるので、上記の同位体ピークは明瞭に分離して観測されています。このように、分子のモノアイソトープピークと同位体ピークを分離できる質量分解能を備えたMS装置を用いて測定したマススペクトルにおいては、同位体を区別した個々の分子の質量情報を得ることができます。アンギオテンシン-Ⅰの構成元素（C, H, N, O）の全てが主同位体で構成される分子（12C621H8914N1716O14）の質量は、上記モノアイソトープピークのm/z値から付加したプロトン分を差し引いた約1295.8、炭素の一つが同位体に置き換わった分子（12C6113C11H8914N1716O14）の質量は約1296.8ということが分かります。
一方、このマススペクトルから、アンギオテンシン-Ⅰの分子量情報を直接得ることはできず、もし得ようとしたら、m/z 1296.8から1 m/zずつ観測されているイオン群をまとめて三角形とみなしてその重心位置を計算し、その値からプロトン分の1を差し引く必要があります。
試料の種類とMS装置の性能によっては、分子の大きさに対してMS装置の質量分解能が低く、同位体の質量差（約1 Da）を識別できない場合があります。図1に、MALDI-TOFMSを用いて、CHCAをマトリックスとして測定したミオグロビンのマススペクトル（[M+H]+付近の拡大）を示します。ミオグロビンの分子量は約17000であり、得られたマススペクトルから同位体ピークの分離を確認するには、約17000の質量分解能が必要になります。この測定時のMS装置の質量分解能は約3000（リニアモード）なので、同位体ピークが分離されず、一塊のブロードなピークとして観測されたことが分かります。このようなマススペクトルにおいては、化合物の分子量情報が得られ、同位体を区別した分子の質量情報を得ることはできません。
このように、マススペクトルのm/z値から直接得られる情報が“分子の質量”なのか“分子量”なのかは、分子の大きさと使用装置の質量分解能によって変わることが分かります。
引用文献 1) マススペクトロメトリー関係用語集、日本質量分析学会用語委員会編、国際文献印刷社、pp. 68-69 (2009).
