Phép ghi phổ khối lượng là một kỹ thuật dùng để phân tích trong hóa học hữu cơ trong nhiều năm. Tuy nhiên, cho đến gần đây, khả năng bay hơi quá thấp của protein đã làm mất tác dụng của phép ghi phổ khối lượng trong việc nghiên cứu các phân tử này. Khó khăn này đã được khắc phục khi có những kỹ thuật chuyển protein và những đại phân tử khác thành dạng khí được đưa vào ứng dụng là matrix-assisted laser desorption-ionization (MALDI) và electrospray spectrometry. Ở đây tập trung vào kỹ thuật MALDI. Trong kỹ thuật này, những ion protein được phóng ra và sau đó được tăng tốc qua một điện trường. Những ion này sẽ di chuyển qua một đường ống dài được hút chân không (flight tube), ion nhỏ nhất sẽ di chuyển nhanh nhất và đến đầu đọc trước nhất. Vì vậy, dựa vào thời gian bay (time of flight - TOF) trong điện trường ta có
thể biết khối lượng của protein (hay chính xác hơn là tỉ lệ giữa khối lượng với điện tích). Với một lượng nhỏ phân tử sinh học, dù nhỏ đến khoảng vài picomole đến vài femtomole, vẫn có thể phân tích được với cách này. Một máy phổ ghi khối lượng dạng MALDI-TOF dược dùng phân tích hỗn hợp insulin và β-
lactoglobulin. kết quả khối lượng của 2 protein này lần lượt là 5733.9 và 18,364, so với kết quả tính toán la 5733.5 và 18,388. Thí nghiệm này cho thấy MALDI-TOF thật sự là một kỹ thuật chính xác để xác định khối lượng protein. Kỹ thuật này còn được ứng dụng trong việc xác định dựa vào khối lượng của peptide (peptide mass fingerprinting). kỹ thuật này đã mở rộng khả năng ứng dụng của điện di hai chiều. Mẫu cần nghiên cứu được chiết và phân ra một cách riêng biệt bằng các phương pháp hóa học hay enzyme học. Khối lượng của các phân đoạn protein được xác định bằng phương pháp khối phổ. Cuối cùng, khối lượng của peptide được so với những số liệu đã có được tính trên máy vi tính. Kỹ thuật này cho kết quả khá tốt. Ví dụ, trong số 150 protein của nấm men được phân tách bằng điện di 2 chiều, kỹ thuật này đã giúp xác định được 80% protein.