质谱联用技术 PPT课件.ppt

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1、1质谱联用技术v色谱-质谱联用2色谱：混合物分离质谱：纯物质结构分析色谱-质谱联用：GC-MS；LC-MS；色谱质谱联用仪基本工作原理是：利用一种具有分离技术的仪器，作为质谱仪的进样器，将有机混合物分离成纯组分进入质谱仪，充分发挥质谱仪的分析特长，为每个组分提供分子量和分子结构信息。3GC-MSv气相色谱气相色谱-质谱联用仪器（质谱联用仪器（简称气质联用，简称气质联用，GC-MS）是分析仪器中较早实现联用技术的仪）是分析仪器中较早实现联用技术的仪器。器。4v一、一、GC-MS联用技术的发展，主要是围绕以联用技术的发展，主要是围绕以下下三个问题三个问题的解决而不断取得进展的：的解决而不断取得进展

2、的：v1.气相色谱柱气相色谱柱出口气体压力出口气体压力和质谱正常工作和质谱正常工作所需要的所需要的高真空高真空的适配；的适配；v2.质谱质谱扫描速度扫描速度和色谱峰和色谱峰流出时间流出时间的相互适的相互适应；应；v3.必须能必须能同时检验色谱和质谱信号同时检验色谱和质谱信号，获得完，获得完整的色谱、质谱图。整的色谱、质谱图。5v要使气相色谱和质谱仪器联用，首先要解决要使气相色谱和质谱仪器联用，首先要解决的问题是的问题是气压问题气压问题。色谱柱出口压通常是。色谱柱出口压通常是常压常压，而质谱仪在正常工作压力是而质谱仪在正常工作压力是高真空高真空，故二者无法，故二者无法相接。必须采用一个相接。必须

3、采用一个连接器连接器，用来除去载气，以，用来除去载气，以降低气相色谱流出物的气压并富集试样，以达到降低气相色谱流出物的气压并富集试样，以达到质谱仪的工作要求。质谱仪的工作要求。6vGC-MSGC-MS联用仪的接口是解决气相色谱和质谱联用联用仪的接口是解决气相色谱和质谱联用的关键组件。的关键组件。v接口作用：接口作用：（1 1）压力匹配压力匹配质谱离子源的真空度在质谱离子源的真空度在1010-4 4PaPa，而，而GCGC色谱柱出口压力高达色谱柱出口压力高达10105 5PaPa，接口的作用就，接口的作用就是要使两者压力匹配。是要使两者压力匹配。（2 2）组分浓缩组分浓缩从从GCGC色谱柱流出的

4、气体中有大色谱柱流出的气体中有大量载气，接口的作用是排除载气，使被测物浓缩后进量载气，接口的作用是排除载气，使被测物浓缩后进入离子源。入离子源。7常见接口技术有：常见接口技术有：a直接连接法（主要用于毛细管柱）直接连接法（主要用于毛细管柱）在色谱柱和离子源之间用长约在色谱柱和离子源之间用长约50cm，内径，内径0.5mm的不的不锈钢毛细管连接，色谱流出物经过毛细管全部进入离锈钢毛细管连接，色谱流出物经过毛细管全部进入离子源，这种接口技术样品利用率高。子源，这种接口技术样品利用率高。b开口分流连接开口分流连接该接口是放空一部分色谱流出物，让另一部分进入质该接口是放空一部分色谱流出物，让另一部分进

5、入质谱仪，通过不断流入清洗氦气，将多余流出物带走。谱仪，通过不断流入清洗氦气，将多余流出物带走。此法样品利用率低。此法样品利用率低。92、扫描速度、扫描速度v没与色谱仪联接的质谱计一般对扫描速度要没与色谱仪联接的质谱计一般对扫描速度要求不高。和气相色谱仪联接的质谱计，由于气相求不高。和气相色谱仪联接的质谱计，由于气相色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间。一个完整的色色谱峰很窄，有的仅几秒钟时间。一个完整的色谱峰通常需要至少谱峰通常需要至少6个以上数据点。这样就要求个以上数据点。这样就要求质谱仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内质谱仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内完成多次全范围的质量扫描。另一方

6、面，要求质完成多次全范围的质量扫描。另一方面，要求质谱计能很快地在不同的质量数之间来回切换，以谱计能很快地在不同的质量数之间来回切换，以满足选择离子检测的需要。满足选择离子检测的需要。10v3、GC-MS检测器必须能检测器必须能同时检验色谱和质同时检验色谱和质谱信号谱信号，获得完整的色谱、质谱图。，获得完整的色谱、质谱图。11v二、二、GC-MSGC-MS的扫描方式：质谱仪扫描方式有两的扫描方式：质谱仪扫描方式有两种：全扫描和选择离子扫描。种：全扫描和选择离子扫描。12v全扫描是对指定质量范围内的离子全部扫描并记录，全扫描是对指定质量范围内的离子全部扫描并记录，得到的是正常的质谱图，这种质谱图

7、可以提供未知物的得到的是正常的质谱图，这种质谱图可以提供未知物的分子量和结构信息。可以进行库检索（定性）。分子量和结构信息。可以进行库检索（定性）。v在全扫描模式中，质谱图是在色谱运行期间连续获在全扫描模式中，质谱图是在色谱运行期间连续获得的。通常，以扫描模式操作的得的。通常，以扫描模式操作的GC-MS可产生三维数可产生三维数据阵列，记录的强度既是时间（含有色谱信息）又是质据阵列，记录的强度既是时间（含有色谱信息）又是质量（质谱信息）的函数。具有不同信息含量的不同类型量（质谱信息）的函数。具有不同信息含量的不同类型数据就可从这个三数据就可从这个三维数据阵列中获取。维数据阵列中获取。13v另外一

8、种扫描方式叫选择离子监测另外一种扫描方式叫选择离子监测(selectionMoniringSIM)。这种扫描方式只对选定的离子进。这种扫描方式只对选定的离子进行检测，而其它离子不被记录。它的最大优点一是行检测，而其它离子不被记录。它的最大优点一是对离子进行选择性检测，只记录特征的、感兴趣的对离子进行选择性检测，只记录特征的、感兴趣的离子，不相关的，干扰离子统统被排除，二是选定离子，不相关的，干扰离子统统被排除，二是选定离子的检测灵敏度大大提高。离子的检测灵敏度大大提高。14v由于选择离子扫描只能检测有限的几个离子，不由于选择离子扫描只能检测有限的几个离子，不能得到完整的质谱图，因此不能用来进行

9、未知物定性能得到完整的质谱图，因此不能用来进行未知物定性分析。但是如果选定的离子有很好的特征性，也可以分析。但是如果选定的离子有很好的特征性，也可以用来表示某种化合物的存在。用来表示某种化合物的存在。选择离子扫描方式最主选择离子扫描方式最主要的用途是定量分析要的用途是定量分析，由于它的选择性好，可以把由，由于它的选择性好，可以把由全扫描方式得到的非常复杂的总离子色谱图变得十分全扫描方式得到的非常复杂的总离子色谱图变得十分简单，消除其它组分造成的干扰。简单，消除其它组分造成的干扰。15三、三、GC-MS分析得到的主要信息：分析得到的主要信息：v样品的总离子色谱图；样品的总离子色谱图；v样品中每一

10、个组分的质谱图；样品中每一个组分的质谱图；v每个质谱图的检索结果。每个质谱图的检索结果。v此外，还可以得到质量色谱图、三维色谱质此外，还可以得到质量色谱图、三维色谱质谱图等。对于高分辨率质谱计，还可以得到谱图等。对于高分辨率质谱计，还可以得到化合物的精确分子量和分子式。化合物的精确分子量和分子式。16总离子色谱图的横坐标是出峰时间，纵坐标是峰高。总离子色谱图的横坐标是出峰时间，纵坐标是峰高。图中每个峰表示样品的一个组份，由每个峰可以得到相应化合物的质谱图。图中每个峰表示样品的一个组份，由每个峰可以得到相应化合物的质谱图。峰面积和该组份含量成正比，可用于定量。峰面积和该组份含量成正比，可用于定量

11、。总离子色谱图总离子色谱图（TIC）17v质谱图：质谱图：由总离子色谱图可以得到任何一个组分的质谱图。得到质谱图后可以通过计算机检索对未得到质谱图后可以通过计算机检索对未知化合物进行定性。检索结果可以给出几个可能的化知化合物进行定性。检索结果可以给出几个可能的化合物。并以匹配度大小顺序排列出这些化合物的名称、合物。并以匹配度大小顺序排列出这些化合物的名称、分子式、分子量和结构式等。使用者可以根据检索结分子式、分子量和结构式等。使用者可以根据检索结果和其它的信息，对未知物进行定性分析。应用最为果和其它的信息，对未知物进行定性分析。应用最为广泛的有广泛的有NIST库和库和Wiley库，前者目前有标

12、准化合物库，前者目前有标准化合物谱图谱图13万张，后者有近万张，后者有近30万张。此外还有毒品库，农万张。此外还有毒品库，农药库等专用谱库。药库等专用谱库。18v总离子色谱图是将每个质谱的所有离子加总离子色谱图是将每个质谱的所有离子加合得到的合得到的。同样，。同样，由质谱中任何一个质量的离由质谱中任何一个质量的离子也可以得到色谱图，即质量色谱图子也可以得到色谱图，即质量色谱图。质量色。质量色谱图是由全扫描质谱中提取一种质量的离子得谱图是由全扫描质谱中提取一种质量的离子得到的色谱图，因此，又称为提取离子色谱图。到的色谱图，因此，又称为提取离子色谱图。利用这一特点可以利用这一特点可以识别具有某种特

13、征识别具有某种特征的化合物的化合物，也可以，也可以通过通过选择不同质量选择不同质量的离子的离子做质量色谱做质量色谱图，使正常色谱不图，使正常色谱不能分开的能分开的两个峰实两个峰实现分离现分离，以便进行，以便进行定量分析定量分析。20GC-MS操作条件的优化v在在GC-MS分析中，色谱的分离和质谱数据的分析中，色谱的分离和质谱数据的采集时同时进行的。为了使每个组分都得到采集时同时进行的。为了使每个组分都得到有效的分离和鉴定，必须选择合适的色谱和有效的分离和鉴定，必须选择合适的色谱和质谱分析条件。质谱分析条件。21色谱分析条件：色谱分析条件：v色谱柱类型：填充柱或毛细管柱色谱柱类型：填充柱或毛细管

14、柱2222固定液的选择固定液的选择总原则：总原则：“相似相溶相似相溶 ”(1)分离非极性组分时分离非极性组分时 通常选用非极性固定相。各组分按沸点顺序出峰通常选用非极性固定相。各组分按沸点顺序出峰,低沸点组分先出峰。低沸点组分先出峰。(2)分离极性组分时分离极性组分时 一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出一般选用极性固定液。各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。色谱柱，极性小的先出峰。v固定液种类固定液种类2323(3)分离非极性和极性的混合物分离非极性和极性的混合物 一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，一般选用极性固定液。此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的

15、）组分后出峰。极性的（或易被极化的）组分后出峰。(4)(4)分离醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物分离醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物 通常选择极性或氢键性的固定液。通常选择极性或氢键性的固定液。(5)(5)组成复杂、较难分离的试样组成复杂、较难分离的试样 通常使用特殊固定液，或混合固定相。通常使用特殊固定液，或混合固定相。v载气流量载气流量由图可见存在最佳流速（uopt）。25v气化温度气化温度v分流比等分流比等26质谱条件：质谱条件：电离电压电离电压电子电流电子电流扫描速率扫描速率质量范围质量范围27vGC-MS与与GC相比，主要具有以下优点：相比，主要具有以下优点：v（1）其定

16、性参数增加，定性可靠；）其定性参数增加，定性可靠；v（2）它是一种高灵敏度的通用型检测器；）它是一种高灵敏度的通用型检测器；v（3）可同时对多种化合物进行测量而不受基）可同时对多种化合物进行测量而不受基质干扰；质干扰；v（4）定量精度较高。）定量精度较高。28v在在GC-MS分析中，常用的离子源有分析中，常用的离子源有EI，CI，EICI复合源，场致电离源（复合源，场致电离源（FI），大），大气压化学电离源（气压化学电离源（APCI）等。）等。2930GC-MS的应用气气/质联用是解决复杂样品全组分定性定量分质联用是解决复杂样品全组分定性定量分析的有力工具。在分析检测和研究的领域中析的有力工具

17、。在分析检测和研究的领域中起着越来越重要的作用，特别是在有机化合起着越来越重要的作用，特别是在有机化合物常规检测工作中几乎成为一种必备的手段。物常规检测工作中几乎成为一种必备的手段。31v气质联用仪应用范围：1、凡是需要气相色谱仪进行检测的场合，特别是对未知样品进行定性分析的地方2、应对各种突发事件，如有害物质泄漏、重大环境灾害等3、反恐斗争、禁毒缉毒、爆炸物品分析等32石化、化工、食品、环保、药物研究、生产、质控以及进出石化、化工、食品、环保、药物研究、生产、质控以及进出口许多领域的众多环节中都要用到口许多领域的众多环节中都要用到GC/MS；法庭医学中各类案；法庭医学中各类案件的现场采集物分

18、析（呕吐液、血液等）、毒药、毒品检验与件的现场采集物分析（呕吐液、血液等）、毒药、毒品检验与鉴定；甚至体育竞技运动中，国际公认用鉴定；甚至体育竞技运动中，国际公认用GC/MS对运动员进行对运动员进行兴奋剂检测数据可靠。兴奋剂检测数据可靠。33v世界反兴奋剂组织（WADA）提出六大类禁用的药物：兴奋药物，麻醉剂，合成代谢/类固醇，利尿剂，肽类激素和相关的化合物，以及其它的禁用药物。这些类别包括400种化合物和上千种相关的化合物。34v兴奋剂类药物兴奋剂类药物目的：在比赛中，可以提高机敏和冲击能力而减轻疲劳。用途：长跑，单车，美式足球，棒球分析仪器：气质联用仪化合物举例：安非他明，咖啡因，可卡因和

19、麻黄碱35v麻醉药麻醉药目的：在训练和比赛中减少痛感。用途：拳击，接触性运动项目，及其它训练中快速恢复的项目分析仪器：气质联用仪化合物举例：海洛因，吗啡，美沙酮和鸦片36v合成代谢合成代谢/类固醇类固醇目的：在训练中增加肌肉的强度和块头目的：在训练中增加肌肉的强度和块头用途：所有的项目，包括举重，体操，田径用途：所有的项目，包括举重，体操，田径分析仪器：气相，液相，质谱分析仪器：气相，液相，质谱化合物举例：睾丸激素，化合物举例：睾丸激素，19-去甲睾酮，去甲睾酮，THG,-激动剂激动剂利尿剂利尿剂目的：降体重，通过排小便逃避兴奋剂检查目的：降体重，通过排小便逃避兴奋剂检查用途：与体重有关的项目

20、，如举重，摔跤和拳击；也可能用用途：与体重有关的项目，如举重，摔跤和拳击；也可能用于所有运动用于逃避兴奋剂检查于所有运动用于逃避兴奋剂检查分析仪器：气相色谱，液相色谱，质谱分析仪器：气相色谱，液相色谱，质谱化合物举例：甘露醇，化合物举例：甘露醇，Dexa-trim37v肽类激素和有关的化合物肽类激素和有关的化合物目的：增加肌肉强度和块头，增加承受力目的：增加肌肉强度和块头，增加承受力用途：各种运动项目；例如，用途：各种运动项目；例如，生长激素生长激素和因子被用于高强度和因子被用于高强度运动和强壮身体，促红细胞增长素（运动和强壮身体，促红细胞增长素（EPO）用于增加耐力，）用于增加耐力，如自行车

21、和长跑项目如自行车和长跑项目分析仪器：液相色谱，质谱和分析仪器：液相色谱，质谱和酶联免疫酶联免疫；药物滥用准确确认；药物滥用准确确认比较困难，因为人体自然就有此类化合物比较困难，因为人体自然就有此类化合物化合物举例：人生长激素（化合物举例：人生长激素（HGH）和促红细跑生长素）和促红细跑生长素（EPO）其它禁用药物其它禁用药物目的：许多药物，尽管还没有被认为可以加强体能目的：许多药物，尽管还没有被认为可以加强体能用途：多种运动项目；例如，用途：多种运动项目；例如，-阻断剂被用于需要高注意力阻断剂被用于需要高注意力的项目（射击，射箭项目），可以平静心情和减少收颤。的项目（射击，射箭项目），可以平

22、静心情和减少收颤。分析仪器：气相色谱，液相色谱，质谱分析仪器：气相色谱，液相色谱，质谱化合物举例：皮质激素，化合物举例：皮质激素，-阻断剂，阻断剂，酒精，局部麻醉药，大酒精，局部麻醉药，大麻麻38v样品分析流程和检测手段样品分析流程和检测手段大多数药物检测实验室的三种主要技术是，大多数药物检测实验室的三种主要技术是，气相色谱，液相色谱和质谱。这些具有极高气相色谱，液相色谱和质谱。这些具有极高的灵敏度的检测技术确保每一个药物使用者的灵敏度的检测技术确保每一个药物使用者都无法逃脱。例如，它们能够检测出比赛前都无法逃脱。例如，它们能够检测出比赛前十个月服用的合成类固醇激素药物。十个月服用的合成类固醇

23、激素药物。39v安捷伦科技大量的仪器设备被用于安捷伦科技大量的仪器设备被用于2004年年雅典奥运会的药品检测；不仅大量使用三种传雅典奥运会的药品检测；不仅大量使用三种传统仪器设备统仪器设备-气相色谱气相色谱(GC),液相色谱液相色谱（HPLC）和气相色谱）和气相色谱/质谱联用仪质谱联用仪（GC/MS）,当时最新的液相色谱当时最新的液相色谱/质谱联用仪（质谱联用仪（LC/MS）也）也成为兴奋剂检测的有利武器成为兴奋剂检测的有利武器.40v安捷伦科技在安捷伦科技在2008年年北京奥运会北京奥运会的药品检测的药品检测工作中的作用会与以往历届奥运会相同，为中工作中的作用会与以往历届奥运会相同，为中国国

24、反兴奋剂反兴奋剂中心提供最先进的仪器设备中心提供最先进的仪器设备,优质的优质的售后服务和技术支持售后服务和技术支持.41v在药物的生产、质量控制和研究中有广泛在药物的生产、质量控制和研究中有广泛的应用，特别在中药挥发性成分的鉴定、食品的应用，特别在中药挥发性成分的鉴定、食品和中药中农药残留量的测定。和中药中农药残留量的测定。42v医药十几种先天性代谢疾病，也叫医药十几种先天性代谢疾病，也叫先天性代谢缺先天性代谢缺陷陷（Inbornerrorofmetabolism，IEM）现在）现在都可以通过新生儿筛检试验测到，特别是使用气都可以通过新生儿筛检试验测到，特别是使用气相色谱质谱法进行监测。相色谱

25、质谱法进行监测。GC-MS可以测定尿可以测定尿中的化合物，甚至该化合物在非常小的浓度下都中的化合物，甚至该化合物在非常小的浓度下都可被测出。这些化合物在正常人体内不存在，但可被测出。这些化合物在正常人体内不存在，但出现在患代谢疾病的人群中。因而，该方法日益出现在患代谢疾病的人群中。因而，该方法日益成为早期诊断成为早期诊断IEM的常用方法，这样及早指定治的常用方法，这样及早指定治疗方案最终导致更好的预后。疗方案最终导致更好的预后。目前能用目前能用GC-MS在出生时，通过尿液监测测出在出生时，通过尿液监测测出100种以上遗传性种以上遗传性代谢异常。代谢异常。43v食品、饮料和香水分析食品和饮料中包

26、含大食品、饮料和香水分析食品和饮料中包含大量量芳香化合物芳香化合物。一些是天然就存在于原材料。一些是天然就存在于原材料中另外一些是在加工时形成的。中另外一些是在加工时形成的。GC-MS广泛广泛地用于分析这些化合物地用于分析这些化合物，它们包括：酯、脂，它们包括：酯、脂肪酸、醇、醛、萜类等。肪酸、醇、醛、萜类等。GC-MS也用于测定也用于测定由于腐坏和掺假所造成的污染物由于腐坏和掺假所造成的污染物，这些污染，这些污染物可能是有害的，而且，常常由政府有关部物可能是有害的，而且，常常由政府有关部门对其实行控制。例如，杀虫剂。门对其实行控制。例如，杀虫剂。44v社会安全社会安全911后开发的爆炸物监测

27、系统已经后开发的爆炸物监测系统已经成为全美国飞机场设施的一部分。这些监测成为全美国飞机场设施的一部分。这些监测系统的操作依赖大量的技术，其中，许多是系统的操作依赖大量的技术，其中，许多是基于基于GC-MS的。的。45Whatisit?46v在食品制作需要检查蛋白质含量，但是直接在食品制作需要检查蛋白质含量，但是直接测量蛋白质含量技术上比较复杂，成本也比测量蛋白质含量技术上比较复杂，成本也比较高，不适合大范围推广，所以业界常常使较高，不适合大范围推广，所以业界常常使用一种叫做用一种叫做“凯氏定氮法凯氏定氮法”的方法，通过食的方法，通过食品中氮原子的含量来间接推算蛋白质的含量。品中氮原子的含量来间

28、接推算蛋白质的含量。也就是说，食品中氮原子含量越高，这蛋白也就是说，食品中氮原子含量越高，这蛋白质含量就越高。因此，质含量就越高。因此，三聚氰胺三聚氰胺被派上大用被派上大用场了。场了。47v蛋白质主要由氨基酸组成，其含氮量一般不超过蛋白质主要由氨基酸组成，其含氮量一般不超过30%，而三聚氰胺的分子式含氮量为，而三聚氰胺的分子式含氮量为66左右。通左右。通用的蛋白质测试方法用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法凯氏定氮法”是通过测出含是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，因此，氮量来估算蛋白质含量，因此，添加三聚氰胺会使添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高，从而使劣质食品通得食品的蛋白质测试含量偏高，

29、从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。过食品检验机构的测试。有人估算在植物蛋白粉和有人估算在植物蛋白粉和饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点，用三聚饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，掺杂后一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，掺杂后不易被发现。不易被发现。48v2008年年9月，中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件，月，中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件，导致食用了受污染奶粉的婴幼儿产生肾结石病症，导致食用了受污染奶粉的婴幼儿产生肾结石病症，其原因是奶粉中含有三聚

30、氰胺。其原因是奶粉中含有三聚氰胺。v三聚氰胺不是食品原料，也不是食品添加剂，禁止三聚氰胺不是食品原料，也不是食品添加剂，禁止人为添加到食品中。人为添加到食品中。对在食品中人为添加三聚氰胺对在食品中人为添加三聚氰胺的，依法追究法律责任。三聚氰胺作为化工原料，的，依法追究法律责任。三聚氰胺作为化工原料，可用于塑料、涂料、粘合剂、食品包装材料的生产。可用于塑料、涂料、粘合剂、食品包装材料的生产。资料表明，三聚氰胺可能从环境、食品包装材料等资料表明，三聚氰胺可能从环境、食品包装材料等途径进入到食品中，其含量很低。途径进入到食品中，其含量很低。v据医学专家介绍，三聚氰胺是一种低毒性化工产品，据医学专家介

31、绍，三聚氰胺是一种低毒性化工产品，婴幼儿大量摄入会引起泌尿系统疾患婴幼儿大量摄入会引起泌尿系统疾患。50v超高效液相色谱法：在奶粉样品中加入三氯乙超高效液相色谱法：在奶粉样品中加入三氯乙酸和醋酸铅溶液使蛋白质部分沉淀，过混合型酸和醋酸铅溶液使蛋白质部分沉淀，过混合型阳离子交换柱阳离子交换柱(MCX)纯化纯化,离心后用离心后用0.45m滤膜过滤滤膜过滤,用超高效液相色谱用超高效液相色谱-质谱质谱-质谱联用仪质谱联用仪(UPLC2MS2MS)分析测定。分析测定。v优缺点：优缺点：该法测定低含量三聚氰胺成份灵敏、该法测定低含量三聚氰胺成份灵敏、结果准确，但仪器昂贵结果准确，但仪器昂贵。51v气相色谱

32、气相色谱-质谱联用法：样品经三氯乙酸使蛋质谱联用法：样品经三氯乙酸使蛋白沉淀离心后过白沉淀离心后过MCX固相萃取柱净化固相萃取柱净化,氮气吹氮气吹干、硅烷化衍生干、硅烷化衍生,再由气相色谱再由气相色谱-质谱联用仪质谱联用仪检测。检测。v优缺点：优缺点：试剂用量少，精确度高，安全可行，试剂用量少，精确度高，安全可行，但必须经过复杂的衍生步骤，操作繁琐，工但必须经过复杂的衍生步骤，操作繁琐，工作效率低作效率低。52仪器结构仪器结构色谱-四极杆质谱仪结构示意图53注意：进行注意：进行GC-MS分析的样品应是有机溶分析的样品应是有机溶液，水溶液中的有机物一般不能测定，须进行液，水溶液中的有机物一般不能

33、测定，须进行萃取分离变为有机溶液，或采用顶空进样技术萃取分离变为有机溶液，或采用顶空进样技术。有些化合物极性太强，在加热过程中易分解，有些化合物极性太强，在加热过程中易分解，例如有机酸类化合物，此时可以进行酯化处理，例如有机酸类化合物，此时可以进行酯化处理，将酸变为酯再进行将酸变为酯再进行GC-MS分析，由分析结果可分析，由分析结果可以推测酸的结构。如果样品不能汽化也不能酯以推测酸的结构。如果样品不能汽化也不能酯化，那就只能进行化，那就只能进行LC-MS分析了。分析了。54v据统计，已知化合物中约据统计，已知化合物中约80%的化合物是的化合物是亲水性强、挥发性低的有机物，热不稳定化亲水性强、挥

34、发性低的有机物，热不稳定化合物及生物大分子，这些化合物的分析不适合物及生物大分子，这些化合物的分析不适宜用宜用气相色谱气相色谱分析，只能依靠分析，只能依靠液相色谱液相色谱。55v简介简介1977年，年，LC/MS开始投放市场开始投放市场v1978年，年，LC/MS首次用于生物样品分析首次用于生物样品分析v1984年年第一台电喷雾第一台电喷雾MS仪宣告诞生仪宣告诞生v1988年年电喷雾离子源电喷雾离子源MS首次应用于蛋白质首次应用于蛋白质的分析的分析二、液质联用仪LC-MS56v2002年美国质谱协会统计的药物色谱分析各年美国质谱协会统计的药物色谱分析各种不同方法所占的比例。种不同方法所占的比例

35、。1990年，年，HPLC高高达达85%，而，而2000年下降到年下降到15%，相反，相反，LC/MS所占的份额从所占的份额从3%提高到大约提高到大约80%。57LC-MS要解决的重要问题由于由于LC的一些特点，在实现联用时所遇到的困难比的一些特点，在实现联用时所遇到的困难比GC-MS大得多。大得多。v液相色谱流动相流速一般为液相色谱流动相流速一般为1mLmin-1，如果流动相为甲醇，其气化后换成常压下的气如果流动相为甲醇，其气化后换成常压下的气体流速为体流速为560mLmin-1，这比气相色谱流动，这比气相色谱流动相的流速大几十倍。因此，在进入质谱计前必相的流速大几十倍。因此，在进入质谱计前

36、必须要先清除流动相对质谱仪的影响。须要先清除流动相对质谱仪的影响。58v质谱离子源温度对液相色谱分析源的影响质谱离子源温度对液相色谱分析源的影响液相色谱的分析对象主要是难挥发和热不稳定物液相色谱的分析对象主要是难挥发和热不稳定物质，这与质谱仪中常用的离子源要求样品汽化是不相质，这与质谱仪中常用的离子源要求样品汽化是不相适应的，这使得由液相转化为气相的任务更具有挑战适应的，这使得由液相转化为气相的任务更具有挑战性，尤其是要保证组分的完整性。性，尤其是要保证组分的完整性。59v液质联用的接口必须要解决三个主要的问题液质联用的接口必须要解决三个主要的问题v1.去除溶剂去除溶剂v2.保留样品保留样品v

37、3.电离化合物电离化合物60液液-质联用接口技术主要是沿着三个分质联用接口技术主要是沿着三个分支发展的：支发展的：v（1）流动相进入质谱直接离子化，形成了连续流动）流动相进入质谱直接离子化，形成了连续流动快原子轰击技术等；快原子轰击技术等；v（2）流动相雾化后除去溶剂，分析物蒸发后再离子）流动相雾化后除去溶剂，分析物蒸发后再离子化，形成了化，形成了“传送带式传送带式”接口和离子束接口等；接口和离子束接口等；v（3）流动相雾化后形成的小液滴解溶剂化，气相离）流动相雾化后形成的小液滴解溶剂化，气相离子化或者离子蒸发后再离子化，形成了热喷雾接口、子化或者离子蒸发后再离子化，形成了热喷雾接口、大气压化

38、学离子化和电喷雾离子化技术大气压化学离子化和电喷雾离子化技术等。等。61目前，目前，LC-MS最常用的二种连接方式是电喷最常用的二种连接方式是电喷雾离子化（雾离子化（ESI）法、大气压化学电离（）法、大气压化学电离（APCI）法。法。LC-MS的连接方式62大气压化学离子源大气压化学离子源(APCI)电喷雾离子源电喷雾离子源(ESI)63ESI工作原理v电喷雾电离是在液滴变成蒸汽，产生离子发射的电喷雾电离是在液滴变成蒸汽，产生离子发射的过程中形成的，溶剂由液相泵输送到过程中形成的，溶剂由液相泵输送到ESI探针，经其探针，经其内的不锈钢毛细管流出，这时给毛细管加内的不锈钢毛细管流出，这时给毛细管

39、加2-4KV的高的高压，由于高压和雾化气的作用，流动相从毛细管顶端压，由于高压和雾化气的作用，流动相从毛细管顶端流出时，会形成扇状喷雾，使液滴生成含有样品和溶流出时，会形成扇状喷雾，使液滴生成含有样品和溶剂离子的气溶胶。剂离子的气溶胶。64vESI源主要由五部分组成：源主要由五部分组成：v（1）流动相导入装置；（）流动相导入装置；（2）真正的大气压）真正的大气压离子化区域，通过大气压离子化产生离子；离子化区域，通过大气压离子化产生离子；（3）离子取样孔；（）离子取样孔；（4）大气压到真空的界）大气压到真空的界面；（面；（5）离子光学系统，该区域的离子随后）离子光学系统，该区域的离子随后进入质量

40、分析器。进入质量分析器。6566ESI将离子从液相转化到气相的基本过程如下：将离子从液相转化到气相的基本过程如下：68vESI适用于适用于容易在溶液中形成离子的样品或极容易在溶液中形成离子的样品或极性化合物性化合物。因具有。因具有多电荷能力多电荷能力，所以其分析的，所以其分析的分子量范围很大，既可用于小分子分析，又可分子量范围很大，既可用于小分子分析，又可用于多肽、蛋白质和寡聚核苷酸分析。用于多肽、蛋白质和寡聚核苷酸分析。69优点：优点：v具有高的离子化效率，对蛋白质而言接近具有高的离子化效率，对蛋白质而言接近100%；v离子化模式多，正负离子模式均可以分析离子化模式多，正负离子模式均可以分析

41、；v稳定的多电荷离子的产生，使分子量测定范围可高稳定的多电荷离子的产生，使分子量测定范围可高达几十万甚至上百万；达几十万甚至上百万；v“软软”离子化方式使热不稳定化合物得以分析并产离子化方式使热不稳定化合物得以分析并产生高丰度的准分子离子峰；生高丰度的准分子离子峰；v通过调节离子源电压，可以控制离子的断裂，给出通过调节离子源电压，可以控制离子的断裂，给出结构信息。结构信息。70v缺点：流速受限缺点：流速受限v0.2mL最大流速最大流速1mL/min71vAPCI是在大气压下利用电晕放电来使气相是在大气压下利用电晕放电来使气相样品和流动相电离的一种离子化技术，要求样样品和流动相电离的一种离子化技

42、术，要求样品有一定的挥发性，适用于品有一定的挥发性，适用于非极性或低、中等非极性或低、中等极性的化合物极性的化合物。由于极少形成多电荷离子，分。由于极少形成多电荷离子，分析的分子量范围受到质量分析器质量范围的限析的分子量范围受到质量分析器质量范围的限制。制。72v在在APCI中，样品溶液是借助于雾化器的作用，喷中，样品溶液是借助于雾化器的作用，喷入高温（入高温（500度）的蒸发器，此时，溶剂和溶质均成度）的蒸发器，此时，溶剂和溶质均成为蒸汽。气化的样品分子经化学离子化生成气相离子。为蒸汽。气化的样品分子经化学离子化生成气相离子。73APCI优点优点 v1.利用所得到利用所得到M+1+及及M-1

43、进行分子量确进行分子量确认认v2.源参数调整简单，容易使用源参数调整简单，容易使用v3.耐受性好，喷雾器及针的位置不关键耐受性好，喷雾器及针的位置不关键v4.LC流速可达流速可达2.0mL/minv5.好的灵敏度好的灵敏度74v缺点：缺点：v1.有限的结构信息有限的结构信息v2.易发生热裂解易发生热裂解v3.低质量时化学噪声大低质量时化学噪声大v4.不适合做分子量大于不适合做分子量大于1000的化合物的化合物75ESI和和APCI比较比较v共同点：共同点：v1、使用高电压元件和雾化气喷雾法产生离子、使用高电压元件和雾化气喷雾法产生离子v2、通常产生、通常产生(M+H)+或或(M-H)-等准分子

44、离子等准分子离子v3、产生极少的碎片，但可以控制产生结构、产生极少的碎片，但可以控制产生结构碎片碎片v、非常灵敏的电离技术、非常灵敏的电离技术76v不同点：不同点：v1、生成离子的方式不同，、生成离子的方式不同，vESI：液相离子化；：液相离子化；APCI：气相离子化：气相离子化v2、样品兼容性、样品兼容性vESI：极性化合物和生物大分子；：极性化合物和生物大分子；APCI：非极性，：非极性，小分子化合物（相对小分子化合物（相对ESI而言）且有一定挥发性而言）且有一定挥发性v3、流速兼容性、流速兼容性vESI：0.001到到1ml/min；APCI：0.2到到2ml/minv4、ESI的适用范

45、围要远远大于的适用范围要远远大于APCI81不同离子源可能都有响应，但响应值不同3.6e4Intensity,cps莫米松莫米松米诺地尔米诺地尔ESI0.51.01.52.02.53.03.5Time,min0.04.0e4Intensity,cps0.51.01.52.02.53.03.50.0Time,min米诺地尔米诺地尔莫米松莫米松APCI82vESI和和APCI是互补的。是互补的。热不稳定的或难于热不稳定的或难于气化的极性化合物适合于气化的极性化合物适合于ESI分析分析。在。在ESI中，中，如样品具有酸、碱性，则样品分子在溶液中可如样品具有酸、碱性，则样品分子在溶液中可去质子生成阴离

46、子或者接受质子成为阳离子，去质子生成阴离子或者接受质子成为阳离子，或者与或者与Na+形成加合离子。形成加合离子。APCI适合于小分子适合于小分子极性较低的化合物极性较低的化合物，如醇和醚类。，如醇和醚类。83vAPCI不涉及溶液化学，操作容易。此外，不涉及溶液化学，操作容易。此外，正相色谱通常易于与正相色谱通常易于与APCI连接。非极性溶剂和连接。非极性溶剂和溶液易于蒸发，烷烃溶剂生成的试剂离子是强溶液易于蒸发，烷烃溶剂生成的试剂离子是强气相酸，易于将质子转移至样品分子。气相酸，易于将质子转移至样品分子。8487LC-MS分析条件的选择分析条件的选择882.2.正负离子模式的选择正负离子模式的

47、选择v正离子模式适合于碱性样品，可用乙酸正离子模式适合于碱性样品，可用乙酸（pH3-4）或甲酸（）或甲酸（pH2-3）对样品加）对样品加以酸化。以酸化。v负离子模式适合于酸性样品，可用氨水或负离子模式适合于酸性样品，可用氨水或三乙胺对样品进行碱化。三乙胺对样品进行碱化。v有些酸碱性并不明确的化合物，可优先选有些酸碱性并不明确的化合物，可优先选用用APCI（+）进行测定。）进行测定。89v在在LC和和MS联用的情况下，由于要考虑喷雾联用的情况下，由于要考虑喷雾雾化和电离，因此，有些溶剂不适合于作流动雾化和电离，因此，有些溶剂不适合于作流动相。在相。在LC-MS分析中常用的溶剂和缓冲液有水，分析中

48、常用的溶剂和缓冲液有水，甲醇、甲酸、乙酸、氢氧化铵和乙酸铵等。对甲醇、甲酸、乙酸、氢氧化铵和乙酸铵等。对于选定的溶剂体系，通过调整溶剂比例和流量于选定的溶剂体系，通过调整溶剂比例和流量以实现好的分离。以实现好的分离。3.流动相的选择流动相的选择92v与GC-MS类似，LC-MS也可以通过采集质谱得到总离子色谱图9394苯二氮卓类（苯二氮卓类（Benzodiazepines Benzodiazepines）的分析）的分析0.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.00400000800000120000016000002000000

49、24000002800000Time-Abundance0.651.462.623.363.593.934.104.444.635.126.50UV0.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.004000080000120000160000200000240000280000Time-Abundance1.462.613.353.603.924.084.434.635.096.49ES TIC三唑三唑(Triazolam)安定安定(Diazepam)12.5ng/component959697液相色谱-质谱联用技术的应用vLC-M

50、S技术已经在药物、化工、临床医学、技术已经在药物、化工、临床医学、分子生物学等许多领域中获得广泛的应用。大分子生物学等许多领域中获得广泛的应用。大量有机合成中间体、药物代谢物、基因工程产量有机合成中间体、药物代谢物、基因工程产品等的分析结果，为生产和科研提供了许多有品等的分析结果，为生产和科研提供了许多有价值的数据，解决了许多在此之前难以解决的价值的数据，解决了许多在此之前难以解决的问题。问题。99药物代谢研究药物代谢研究v药物代谢与药物动力学研究技术上的最新重大进展是药物代谢与药物动力学研究技术上的最新重大进展是LC-MS-MS的使用的使用，电喷雾（，电喷雾（ESI）和大气压化学电离）和大气