一、基本原理
質譜分析技術是通過正確測定蛋白質分子的質量而進行蛋白質分子鑒定、修飾和蛋白質分子之間相互作用的一種研究方法。質譜儀通過測定離子化生物分子的質荷比便可得到相關分子的質量。但長期以來，質譜方法僅限於小分子和中等分子的研究，因為要將質譜應用於生物大分子需要將之製備成氣相帶電分子，然後在真空中物理分解成離子。但如何使蛋白質分子經受住離子化過程轉成氣相帶電的離子而又不喪失其結構形狀是個難題。20世紀70年代，解吸技術的出現成功地將蛋白質分子轉化成氣相離子。然後快原子轟擊與其緊密相關的溶液基質二次離子質譜法使得具有極性的、熱不穩定的蛋白質分子可經受住電離過程。但這些方法僅限於10ku以下蛋白質分子的研究。80年代電噴霧電離（ESI）和軟激光解析（SLD）電離技術的發展則使得質譜方法應用於高分子質量蛋白質分子的研究。
質譜法按照離子的質荷比（m/z）大小對離子進行分離和測定，被分析的樣品首先要離子化，然後利用不同離子在電場或磁場運動行為的不同，把離子按質荷比分開，並通過相應檢測分析手段從而得到質譜圖。
二、檢測過程
質譜分析過程主要包含三個部分：離子化、質量分析和離子檢測。下麵從這三方麵介紹其檢測過程。
（一）離子化技術
質譜分析被認為是測定小分子的分子質量最準確最靈敏的方法。由於生物樣品不穩定，電子轟擊電離（EI）、化學電離（CI）等傳統電離技術不適用於生物樣品。20世紀末以來，有機質譜的迅速發展引人注目。1981年，出現了快原子轟擊電離（FAB）技術，有人稱其為質譜學跨入生物學領域的裏程碑，隨後相繼發展了ESI和基質輔助激光解析電離（MALDI）這兩種軟電離技術。它們共同特點是能將不揮發的、熱穩定性差的生物大分子，如蛋白質、糖蛋白、核酸、寡糖等電離成氣相離子，得到很強的與分子質量相關的離子，如[M+H]+、[M-H]-、[M+Na]+、[M+K]+等（其中M為分子質量）。這些軟電離技術與碰撞誘導解吸（CID）技術結合，形成了生物大分子結構分析的重要工具。
1.快原子轟擊質譜（Fast Atom Bombardment-Mass Spectrum, FAB-MS）
FAB-MS也稱液體二次離子質譜（LSI-MS），是一種用快速原子轟擊被分散在高沸點溶劑（如甘油）中的待測化合物，從而產生分子離子。快原子的產生是通過電離惰性氣體Ar，Xe或He產生的Ar+，Xe+或He+被電場加速，從而具有較大動能，然後通過Ar氣室進行電荷交換反應如下所示。
Ar+（快）+Ar（慢）Ar（快）+Ar+（慢）
經電荷交換後的Ar+被偏轉出快原子流，獲得高動能的Ar原子對樣品分子進行轟擊，一般樣品調在甘油基質之中，當快原子束轟擊在塗有樣品的金屬板上，快原子大量動能以各種方式消散，其中的一些能量導致樣品的揮發和解離。
FAB是一種弱離子化技術，方法要求簡單，靈敏度較高。FAB產生的分子離子穩定，不易裂解，是準確測定多肽化合物分子質量的有效方法。FAB能與HPLC、CEZ等方法結合使用達到分離分析的目的，現在許多多肽的FAB分析方法已經建立，並得到很好的應用。
由於不易獲得碎片峰，FAB-MS在測定多肽順序時遇到困難，所以應用了另一種叫串聯質譜（MS/MS）的技術。它是把FAB出來的分子離子（MS-1）和惰性原子再一次轟擊（碰撞誘導解離,CID或稱結合活化碰撞解離,CAD），從而獲得一張碎片圖譜（MS-2）。這樣，對於一些蛋白質裂解的多肽碎片，可從MS/MS上得到分子質量值及順序信息。對於一些較複雜的多肽混合物，可先從FAB上得到每個組分的分子離子，再通過CID或CAD對其中某一個或全部離子依次分析。
2.電噴霧離子化質譜（Electrospray Ionization-Mass Spectrometry,ESI-MS）
ESI是一種使用強靜電場的電離技術，樣品溶液通過一根毛細管進入霧化室，在加熱、霧化氣（N2）和強電場（3～5kV）共同作用下霧化，形成高度荷電液滴，在向質量分析器移動過程，溶劑揮發，液滴變小，表麵電荷密度增大，當庫侖斥力增大到足以抵抗液滴表麵張力時（瑞利極限），液滴分裂，最終在不斷增強的庫侖斥力作用下，溶液中樣品分子以離子形式溢出，進入氣相，如在正離子模式下，分子結合H+、Na+或K+而得到[M+H]+、[M+Na]+或[M+K]+；在負離子模式下，活潑氫電離得到[M-H]-。這種軟電離方式非常適用於親水性強、不耐高溫的生物分子。
3.基質輔助的激光解吸離子化質譜（Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Mass Spectrum,MALDI-MS）
激光解吸電離質譜（LDI-MS）早就作為分析難揮發有機物的方法之一，曾用於分析合成聚合物和熱不穩定生物小分子的研究。化合物吸收激光時才能產生解吸，對於吸收不好的物質，需要加大輻射量，而這容易破壞生物大分子結構，使分子離子峰大大減弱。直到1988年，科學家提出使用MALDI-MS，發展了LDI-MS在生物大分子領域的應用。