以質譜儀分析蛋白質需要用到電噴灑游離法（ electrospray ionization, ESI ）與基質輔助雷射脫附游離法（matrix-assisted laser desorption/ionization, MALDI ），兩者各屬於質譜儀的那個元件？

本題觀念：

本題考查的是質譜儀（Mass Spectrometry, MS）的基本構造與原理，特別是針對蛋白質等生物大分子分析時所使用的離子化技術（Ionization techniques）。

質譜儀的基本構造主要分為三個部分：

1. 離子源（Ion Source）：將樣品分子轉化為帶電離子（氣相離子）。
2. 質量分析器（Mass Analyzer）：利用電場或磁場將離子依據「質荷比」（m/z ratio）進行分離。
3. 偵測器（Detector）：偵測分離後的離子並轉換為電訊號。

選項分析

• A. ESI為離子源，MALDI為真空系統：

  • 錯誤。ESI（電噴灑游離法）確實是離子源，但 MALDI（基質輔助雷射脫附游離法）也是一種離子源技術，並非真空系統。真空系統是維持質譜儀內部低壓環境的泵浦設備，與游離方式無關。

• B. 兩者皆為質量分析儀：

  • 錯誤。質量分析儀（Mass Analyzer）的功能是「分離」離子（如：四極柱 Quadrupole、飛行時間 TOF、離子阱 Ion Trap）。ESI 與 MALDI 的功能是「產生」離子，因此屬於離子源，而非分析儀。

• C. 兩者皆為離子源元件：

  • 正確。
    • ESI (Electrospray Ionization, 電噴灑游離法)：利用高電壓將液體樣品噴灑成帶電霧滴，經去溶劑化後形成氣相離子。屬於軟性游離（Soft Ionization），常用於液相層析質譜儀（LC-MS）。
    • MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization, 基質輔助雷射脫附游離法)：將樣品與基質（Matrix）混合結晶，利用雷射照射使樣品與基質一同脫附並離子化。亦屬於軟性游離，常用於分析大分子蛋白質，常搭配 TOF 分析儀（MALDI-TOF）。

• D. ESI為質量分析儀，MALDI為真空系統：

  • 錯誤。如前所述，ESI 是離子源，不是質量分析儀；MALDI 也是離子源，不是真空系統。

答案解析

本題正確答案為 (C)。 ESI 與 MALDI 均為質譜分析中用來將大分子（如蛋白質、胜肽）轉化為氣相離子的技術，因此兩者在質譜儀構造中皆屬於離子源（Ion Source）。它們是現代蛋白質體學（Proteomics）中最重要的兩種軟性游離技術，能避免大分子在游離過程中產生過多碎片。

核心知識點

考生應掌握以下質譜儀核心觀念：

1. 儀器構造順序：進樣系統 $\rightarrow$ 離子源（Ion Source） $\rightarrow$ 質量分析器（Mass Analyzer） $\rightarrow$ 偵測器（Detector）。
2. 軟性游離法（Soft Ionization）：
   • ESI：適用於液態樣品（可接 LC），易產生多價離子（Multiply charged ions, $[M+nH]^{n+}$），可降低 m/z 值，適合分析超大分子。
   • MALDI：適用於固態樣品（結晶），主要產生單電荷離子（Singly charged ions, $[M+H]^{+}$），圖譜簡單，常搭配 TOF 使用。
3. 常見質量分析器：
   • 四極柱（Quadrupole, Q）：掃描速度快，定量佳，常用於 LC-MS/MS。
   • 飛行時間（Time-of-Flight, TOF）：解析度高，質量範圍廣，常用於 MALDI-TOF。

參考資料

1. Mass Spectrometry - Ion Sources (ESI & MALDI) - Fiveable
2. Molecular Weight Characterization - Comparison of MALDI and ESI - Creative Proteomics
3. Mass Spectrometry Ionization Methods - Emory University