從培養到監測：MS GAS 質譜儀解鎖藻類研究高效分析新路徑

MS GAS緊湊型臺式氣體分析儀搭載質譜檢測器，專為復雜氣體和揮發性物質（含同位素、溶劑及揮發性有機物）分析設計，可實現氣態與液態樣品的高效檢測，為科研與工業領域提供了全新的解決方案。

MS GAS 系列質譜儀的核心優勢在于其模塊化設計與多元適配能力，儀器配備有 PDMS 膜探頭（透氣不透液，適用于氣相和液相環境）或針閥 / 針頭進樣口（適配純氣相樣品），可與藻類培養瓶、FMT150 光養生物反應器、MC1000 8通道藻類培養、植物測量室等多種設備聯用，覆蓋從細胞懸浮液到全株植物的氣體交換分析。其搭載的高效真空系統與冷卻器水阱，能有效去除水分子，顯著延長離子源壽命，同時兼具高精確度、高靈敏度與快速測量特性，用戶友好的軟件界面也降低了操作門檻。

在檢測性能上，該系列儀器提供多種型號供用戶選擇，分析質量范圍涵蓋 0-300 amu，檢測器分為法拉第杯（ppm 級別檢測限）和法拉第杯與二次電子倍增器聯用（ppb 級別檢測限）兩種配置，滿足不同精度需求。

應用方向包括但不限于以下諸多方面：

氣體交換動力學分析（CO₂、O₂）

固氮物種研究（N₂、C₂H₂）

生物燃料研究（H₂、CH₃CH₂OH、碳氫化合物）

¹⁸O₂標記光呼吸研究

同位素分布分析

空氣和水污染

氣體污染物研究（CH₄、H₂S、NO_x、SO₂、CS₂、CO等）

揮發性有機物、溶劑研究

案例一 利用膜進樣質譜法對攜帶乙烯合成酶的重組藍藻的乙烯產量進行定量評估

該研究以模式藍細菌集胞藻 PCC 6803為對象，開展了乙烯的合成研究 —— 乙烯作為應用石化產品，目前依賴化石燃料制取。研究搭建了一套新型檢測裝置，將平板式光生物反應器與膜進樣質譜儀聯用，實現對乙烯產量的定量監測；同時借助藍藻代謝定量模型，對碳元素的分配規律進行分析。

結果發現藍藻可在較寬的光照強度范圍內合成乙烯，且在中等光照條件下達到合成值，該研究建立的高度可控實驗體系，可為乙烯合成條件的優化提供有力支撐

相較于以往針對藍藻培養體系乙烯釋放量的估算方法，該研究的分析體系實現了顯著優化，為精準、定量評估乙烯合成的培養條件提供了可行性方案

配置方案

AlgaeTron AG130 藻類培養箱

蠕動泵

GMS150高精度氣體調控系統

FMT 150光養生物反應器，可選配多套，以實現不同光質或光強培養

真空泵

MS GAS-100質譜儀

可選配FL6000，在線監測藻類熒光快速動力學曲線OJIP、Q-A再氧化動力學等

可選配光譜儀測量光強變化

案例二 高等植物的氣體交換測量

研究人員利用MS GAS質譜儀和植物測量室對番茄植株的氣體交換進行測量，并與其它儀器方法進行比對，結果發現所有測試的儀器配置均檢測到相似的生理響應，表現為同一番茄植株的光響應曲線形狀相似，盡管通過質譜儀-氣體室裝置測定的CO2濃度結果與Li6400XT檢測結果高度一致，但是其標準偏差降低了兩倍左右，從而證明質譜儀具備更高的穩定性和重復性。

配置方案

MS GAS-100質譜儀

植物測量室

FluorCam熒光成像系統

真空泵

部分參考文獻

1) Zavr?el T. et al, 2016. A quantitative evaluation of ethylene production in the recombinant cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 harboring the ethylene-forming enzyme by membrane inlet mass spectrometry. Bioresource Technology 202, p. 142–151.

2) Zavr?el T., C?erveny? J., Knoop H., Steuer R., Optimizing cyanobacterial product synthesis: Meeting the challenges. Bioengineered 2016, 7:6, 490-496.