Qué agrega el detector de masas

Un detector UV te dice que algo eluyó a los 7,84 minutos y que absorbe luz. Un detector de masas te dice que ese algo pesa 166 dalton y tiene la fórmula de un etilparabeno. Esa es la diferencia: el MS añade una segunda dimensión de identidad, la masa, casi independiente del tiempo de retención. Dos picos que coeluyen y un UV no puede separar, el MS los distingue si tienen masas distintas.

El precio de esa información es que el MS es más exigente: solo detecta lo que logra ionizar, y lo que reporta no es la masa de la molécula sino la de un ion. Entender ese paso, de molécula neutra a ion, es todo el secreto para leer un espectro.

Qué es, exactamente, el m/z

El eje horizontal de un espectro de masas es el m/z: la masa del ion dividida entre su número de cargas (z). Para las moléculas pequeñas típicas de LC-MS, casi siempre z = 1, así que el m/z coincide con la masa del ion. Cuando aparecen proteínas o péptidos grandes puedes ver z = 2, 3 o más ([M+2H]2+), y entonces el m/z sale a la mitad, a un tercio, etc., de la masa real: por eso una proteína de 15 000 Da aparece a m/z bajos, en una serie de picos de carga múltiple.

Otro detalle clave: la masa que usa el MS es la monoisotópica, la del isótopo más abundante de cada elemento (12C, 1H, 16O...), no la masa molecular promedio de la tabla periódica. Para la cafeína, la masa promedio es 194,19, pero la monoisotópica es 194,0804. Un equipo de alta resolución trabaja con la segunda.

La ionización decide la polaridad

Antes de pesar nada, la fuente tiene que cargar la molécula. Las tres fuentes habituales en LC-MS son:

  • ESI+ (electrospray positivo): arranca protones a la fase gaseosa. Favorece compuestos básicos (aminas, la mayoría de los fármacos), que salen como [M+H]+.
  • ESI- (electrospray negativo): favorece compuestos ácidos (ácidos carboxílicos, fenoles, sulfatos), que salen como [M-H]-.
  • APCI: ionización química a presión atmosférica, para compuestos poco polares o neutros que el electrospray ioniza mal.

La regla práctica: base, positivo; ácido, negativo. Elegir la polaridad equivocada es la causa número uno de un espectro en blanco: el analito estaba ahí, pero en esa polaridad no se ioniza. Muchos métodos alternan las dos polaridades en la misma corrida para no perder nada.

Los aductos: la molécula rara vez viaja sola

Aquí está el punto que más confunde al principio. El pico principal casi nunca está en la masa de la molécula (M). Está desplazado, porque el ion es M más (o menos) algo. Ese algo es el aducto. Los más comunes:

  • [M+H]+: protonado, masa +1,007. El pan de cada día en ESI+.
  • [M-H]-: desprotonado, masa -1,007. El equivalente en ESI-.
  • [M+Na]+: aducto de sodio, +22,99 (unos +22 respecto a [M+H]+). Muy frecuente por el sodio del vidrio y los solventes.
  • [M+K]+: potasio, +38,96.
  • [M+NH4]+: amonio, +18,03, cuando la fase móvil lleva un buffer de amonio.
  • [M+HCOO]- o [M+Cl]-: formiato o cloruro, aductos típicos en negativo.
  • [M+H-H2O]+: pérdida de agua en la fuente, -18. No es un aducto real, es fragmentación temprana.
  • [2M+H]+: dímero, dos moléculas en un ion. Aparece a alta concentración.

Leer un espectro es, en buena medida, este juego: ves un pico, restas el aducto y vuelves a la masa de M. Si el pico grande está a 217 y sospechas sodio, 217 menos 22,99 da 194: cafeína.

Cómo se calcula el m/z desde la fórmula

Si conoces la fórmula molecular, el m/z del ion sale con aritmética simple. Primero sumas la masa monoisotópica de todos los átomos; luego aplicas el aducto. Ejemplo con cafeína, C8H10N4O2:

  • Masa monoisotópica de M: 194,0804 Da.
  • [M+H]+ = 194,0804 + 1,0073 = 195,0877.
  • [M-H]- = 194,0804 - 1,0073 = 193,0731.
  • [M+Na]+ = 194,0804 + 22,9892 = 217,0696.

Fíjate que para [M+H]+ se suma la masa de un protón (1,0073), no la de un átomo de hidrógeno completo (1,0078): la diferencia es el electrón que el ion no tiene. En baja resolución da igual, pero en alta resolución esos milidalton importan para confirmar una fórmula.

Leer el espectro: precursor, pico base e isótopos

En un espectro real verás varias señales. El precursor es el ion intacto del analito (por ejemplo [M+H]+); el pico base es el más alto, que se toma como 100 % de intensidad. Alrededor del precursor aparece el patrón isotópico: un pico a +1 (el 13C, más alto cuanto más carbono tenga la molécula) y, si hay cloro o azufre, un pico a +2 muy visible. Dos cloros dan un patrón a +2 y +4 tan característico que sirve para ver que el compuesto tiene halógenos sin más análisis.

Full scan, SIM y MRM: tres formas de mirar

El mismo detector puede adquirir de tres maneras, con un compromiso claro entre panorama y sensibilidad:

  • Full scan: registra todo un rango de m/z. Sirve para identificar y para no perder lo inesperado. Menor sensibilidad por ion.
  • SIM: vigila solo uno o pocos m/z. Pierdes el panorama, pero ganas sensibilidad para cuantificar un analito conocido.
  • MRM: solo en triple cuádruplo (LC-MS/MS). Selecciona un precursor, lo fragmenta y sigue un fragmento concreto (la transición precursor a producto). Es la más selectiva y sensible: dos filtros de masa en serie eliminan casi todo el ruido de matriz, ideal para trazas.

Errores comunes al leer un espectro

  • Confundir el aducto de sodio con el analito. Un [M+Na]+ fuerte a +22 se puede tomar por otra sustancia. Resta el aducto antes de concluir.
  • Elegir la polaridad equivocada y creer que el analito no está, cuando simplemente no ioniza en ese modo.
  • Fragmentación en fuente: ver [M+H-H2O]+ y tomarlo por el precursor. La masa real es 18 más arriba.
  • Supresión iónica: en matriz sucia, coeluir con algo abundante apaga la señal del analito aunque esté presente. Por eso MRM y una buena separación previa siguen importando.

Cómo lo muestra PureAnalyt

En el simulador, al elegir un detector LC-MS o LC-MS/MS, la tabla de resultados añade la columna m/z (aducto): el m/z se calcula de la fórmula molecular del analito y el aducto que muestra concuerda con la polaridad elegida (ESI+ da [M+H]+, ESI- da [M-H]-). Puedes pulsar un pico para ver su espectro, elegir el modo de barrido (full scan, SIM o MRM) y el rango de m/z, y cargar una biblioteca espectral de referencia para identificar por el patrón de fragmentos. Todo sin gastar una sola inyección real.

Para llevar

  • El MS reporta m/z (masa/carga); para moléculas pequeñas z = 1, así que el m/z es la masa del ion.
  • Solo ve iones: base, positivo ([M+H]+); ácido, negativo ([M-H]-).
  • El pico está desplazado por el aducto: réstalo para volver a la masa de M.
  • Desde la fórmula, el m/z sale sumando la masa monoisotópica más el aducto (protón = 1,007).
  • Full scan identifica, SIM cuantifica, MRM da la máxima selectividad y sensibilidad.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa el m/z en espectrometría de masas?

m/z es la relación masa/carga del ion: su masa dividida entre el número de cargas. Para un ion con una sola carga (z = 1), el m/z coincide con la masa del ion. La masa que se usa es la monoisotópica (la del isótopo más abundante de cada elemento), no la masa molecular promedio de la tabla periódica.

¿Qué es un aducto y por qué no veo la masa exacta de la molécula?

El detector solo ve iones, no moléculas neutras. Para volverse ion, la molécula (M) gana o pierde algo: un protón da [M+H]+ (masa +1,007), perder un protón da [M-H]- (masa -1,007), y también puede pegarse sodio [M+Na]+ (+22,99), potasio, amonio o formiato. Por eso el pico no está en la masa de M, sino desplazado por el aducto.

¿Cómo sé si trabajar en modo positivo (ESI+) o negativo (ESI-)?

Lo decide la química del analito. Los compuestos básicos (aminas, la mayoría de fármacos) ionizan mejor en positivo como [M+H]+. Los ácidos (ácidos carboxílicos, fenoles, sulfatos) ionizan en negativo como [M-H]-. Compuestos poco polares o neutros suelen preferir APCI. Si eliges la polaridad equivocada, el analito puede no dar señal.

¿Cuál es la diferencia entre full scan, SIM y MRM?

Full scan registra todo un rango de m/z: sirve para identificar y ver qué hay. SIM vigila solo uno o pocos m/z: pierde el panorama pero gana sensibilidad para cuantificar. MRM (en un triple cuádruplo, LC-MS/MS) sigue una transición precursor a fragmento: es la más selectiva y sensible, ideal para trazas en matrices complejas.

¿Por qué el pico principal aparece 22 unidades por encima de [M+H]+?

Casi siempre es el aducto de sodio [M+Na]+, que está unos 21,98 unidades por encima de [M+H]+ (la diferencia entre sodio y un protón). El sodio abunda en el vidrio y los disolventes. Ver un [M+Na]+ fuerte no es un error, pero si domina puede convenir limpiar la fase móvil o añadir un modificador que favorezca el [M+H]+.