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1、會(huì)計(jì)學(xué)1武漢大學(xué)分析化學(xué)武漢大學(xué)分析化學(xué) 分子質(zhì)譜法分子質(zhì)譜法第1頁(yè)/共62頁(yè)第2頁(yè)/共62頁(yè) 質(zhì)譜不是光譜，是物質(zhì)的質(zhì)量譜。質(zhì)譜中沒有波長(zhǎng)和透光率，而是離子流或離子束的運(yùn)動(dòng)，有類似于光學(xué)中的聚焦和色散等離子光學(xué)概念。 分子電離后形成的離子經(jīng)電場(chǎng)加速?gòu)碾x子源引出，加速電場(chǎng)中獲得的電離勢(shì)能z e U轉(zhuǎn)化成動(dòng)能Kinetic Energy，KE，SI單位為焦?fàn)?J)1/2 m2，兩者相等，即 具有速度的帶電粒子進(jìn)入質(zhì)譜分析器的電磁場(chǎng)中，就存在沿著原來(lái)射出方向直線運(yùn)動(dòng)的離心力(m2/R)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的向心力(Bze)作用，兩合力使離子呈弧形運(yùn)動(dòng)，二者達(dá)到平衡： 第3頁(yè)/共62頁(yè)整理后得：離子在磁場(chǎng)作用

2、下運(yùn)動(dòng)軌道半徑為：UzmBR144UBKzm2/第4頁(yè)/共62頁(yè) 分子質(zhì)譜儀器儀器由進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、檢測(cè)器、真空系統(tǒng)及電子、計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。第5頁(yè)/共62頁(yè) 進(jìn)樣系統(tǒng)的目的是在不破壞真空環(huán)境、具有可靠重復(fù)性的條件下，將樣品引入離子源。23.3.2.1. 加熱進(jìn)樣加熱進(jìn)樣第6頁(yè)/共62頁(yè)23.3.2.2. 直接進(jìn)樣直接進(jìn)樣第7頁(yè)/共62頁(yè)23.3.2.3.色譜進(jìn)樣色譜進(jìn)樣 質(zhì)譜儀通常會(huì)與氣相色譜、液相色譜等儀器聯(lián)用，用于分離和檢測(cè)復(fù)雜化合物的各種組分。將色譜分離后的流出組分通過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌谝胭|(zhì)譜系統(tǒng)，稱之為色譜進(jìn)樣。23.3.2.4. 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)樣 有機(jī)質(zhì)譜一般

3、以全氟煤油(Perfluorokerosene，PFK)為儀器質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)樣品。PFK從69至1200分子相對(duì)質(zhì)量以上，幾乎每隔12個(gè)質(zhì)量有一個(gè)特征峰，主要特征峰的精確質(zhì)量均已測(cè)定。由于PFK的記億效應(yīng)較強(qiáng)，如用加熱進(jìn)樣或直接進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)樣，容易造成污染。因此，不少儀器裝有專用PFK標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)樣系統(tǒng)。第8頁(yè)/共62頁(yè) 按照樣品的離子化過(guò)程，離子源（Ion Sources）主要可分為氣相離子源和解析離子源。 按照離子源能量的強(qiáng)弱，離子源可分為硬離子源和軟離子源。 分子質(zhì)譜儀器的離子源種類繁多，現(xiàn)將主要的離子源逐一介紹。第9頁(yè)/共62頁(yè) 電子轟擊源(Electron-Impact Soures ，EI)應(yīng)

4、用最為廣泛，主要用于揮發(fā)性樣品的電離。 電子轟擊源電離效率高，能量分散小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工作穩(wěn)定可靠，產(chǎn)生高的離子流，因此靈敏度高。第10頁(yè)/共62頁(yè) 化學(xué)電離源(Chemical Ionization Sources, CI )和電子轟擊電離源主要差別在于CI源工作過(guò)程中要引進(jìn)一種反應(yīng)氣體。第11頁(yè)/共62頁(yè) 場(chǎng)電離源(Field ionization Sources, FI)是應(yīng)用強(qiáng)電場(chǎng)誘導(dǎo)樣品電離的一種離子化方式。第12頁(yè)/共62頁(yè) 場(chǎng)電離源分子需氣化后電離，不適用于難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定的有機(jī)化合物。因而發(fā)展出場(chǎng)解吸電離源(Field desorption Ionization Sou

5、rces, FD)，使用了和場(chǎng)電離源相似的多針尖發(fā)射場(chǎng)。 樣品無(wú)需氣化再電離，特別適于非揮發(fā)性、熱不穩(wěn)定的生物樣品或相對(duì)分子質(zhì)量高達(dá)100,000的高分子物質(zhì)。樣品的電離行為較為簡(jiǎn)單，所獲得的質(zhì)譜信號(hào)也大大簡(jiǎn)化，常常只看到分子離子峰或是質(zhì)子化的準(zhǔn)分子離子峰。第13頁(yè)/共62頁(yè) 快原子轟擊源（Fast Atomic bombardment Sources, FAB）主要用于極性強(qiáng)、高分子量的樣品分析。第14頁(yè)/共62頁(yè) 激光解吸電離源（Laser Desorption Ionization Sources，LD）是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高的新電離源。它利用一定波長(zhǎng)的脈沖式激光照射樣品使樣品電離，被

6、分析的樣品置于涂有基質(zhì)的樣品靶上,脈沖激光束經(jīng)平面鏡和透鏡系統(tǒng)后照射到樣品靶上,基質(zhì)和樣品分子吸收激光能量而氣化，激光先將基質(zhì)分子電離，然后在氣相中基質(zhì)將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到樣品分子上使樣品分子電離。激光電離源需要有合適的基質(zhì)才能得到較好的離子產(chǎn)率。因此，這種電離源通常稱為基質(zhì)輔助激光解吸電離(Matrix-Assisted Laser Description /Ionization, 簡(jiǎn)稱MALDI)。 基質(zhì)必須滿足下列要求：能強(qiáng)烈的吸收激光的輻照，能較好的溶解樣品并形成溶液。 MALDI特別適合于飛行時(shí)間質(zhì)量分析器 (TOF),組成MALDI-TOF質(zhì)譜儀。MALDI屬于軟電離技術(shù)，它比較適用于分析

7、生物大分子，如肽、蛋白質(zhì)、核酸等,對(duì)一些相對(duì)分子質(zhì)量處于幾千到幾十萬(wàn)之間的極性的生物聚合物，可以得到精確的分子量信息。第15頁(yè)/共62頁(yè) 質(zhì)量分析器(Mass analyzer) 的作用是將離子源產(chǎn)生的離子按質(zhì)荷比（m/z）順序分離。23.3.4.1.磁分析器磁分析器1.扇形磁場(chǎng)和扇形電場(chǎng)的離子光學(xué)性質(zhì) 扇形磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是：質(zhì)量色散能力、能量色散能力、方向聚焦能力。2.雙聚焦型磁分析器 磁分析器可分為單聚焦分析器（Single-focusing analyzer）和雙聚焦分析器（double-focusing analyzer），前者為單一扇形磁場(chǎng);后者由電場(chǎng)、磁場(chǎng)串聯(lián)而成。第16頁(yè)/共62

8、頁(yè)第17頁(yè)/共62頁(yè) 飛行時(shí)間質(zhì)量分析器(Time of flight mass analyzer，TOF)的主要部分是一個(gè)長(zhǎng)1m左右的無(wú)場(chǎng)離子漂移管。第18頁(yè)/共62頁(yè) 離子阱質(zhì)量分析器（Ion Trap Analyzer）是一種通過(guò)電場(chǎng)或磁場(chǎng)將氣相離子控制并儲(chǔ)存一段時(shí)間的裝置。第19頁(yè)/共62頁(yè) 分子質(zhì)譜儀器采用的檢測(cè)器等與原子質(zhì)譜類似，早期質(zhì)譜離子直接打在插入磁場(chǎng)的感光板上，稱質(zhì)譜儀(Mass Spectrograph); 后來(lái)接收離子進(jìn)行電學(xué)放大，主要包括Faraday杯、電子倍增器，光電倍增管等，用筆記錄器記錄，稱質(zhì)譜計(jì)(Mass Spectrometer)。現(xiàn)代質(zhì)譜儀器均采用紫外線

9、示波感光記錄器記錄質(zhì)譜峰，計(jì)算機(jī)采集、處理質(zhì)譜數(shù)據(jù)給出歸一化捧圖和表。1.數(shù)據(jù)采集和簡(jiǎn)化 2.質(zhì)量數(shù)轉(zhuǎn)換和峰強(qiáng)度歸一化 3. 譜圖累加、平均 4.用總離子流對(duì)峰強(qiáng)度進(jìn)行修正 5. 輸出質(zhì)量色譜 6.給出高分辯率質(zhì)譜的元素組成。7.譜圖檢索 第20頁(yè)/共62頁(yè) 分子質(zhì)譜分析過(guò)程中在離子源或無(wú)場(chǎng)區(qū)等發(fā)生下列4類離子化及其反應(yīng)：1.分子離子化反應(yīng);2.裂解反應(yīng);3.重排、裂解反應(yīng);4.離子-分子反應(yīng)。 第21頁(yè)/共62頁(yè) 樣品分子失去1-2個(gè)電子(多數(shù)為1個(gè)電子)而得到的離子稱為分子離子 (Molecular Ion)。 許多元素都是由具有一定自然豐度的一或多個(gè)同位素組成，這些元素形成化合物后,其同

10、位素就以一定的豐度出現(xiàn)在化合物中。因此，當(dāng)化合物被電離時(shí)，由于同位素質(zhì)量不同，在質(zhì)譜圖中離子峰會(huì)成組出現(xiàn)，每組峰會(huì)顯示出一個(gè)強(qiáng)的主峰; 亦發(fā)現(xiàn)有一些峰的m/z大于樣品的分子量。 分子離子產(chǎn)生后可能具有較高的能量，將會(huì)通過(guò)進(jìn)一步裂解或重排而釋放能量，裂解后產(chǎn)生的離子稱為碎片離子(Fragment Ion)。第22頁(yè)/共62頁(yè) 在兩個(gè)或兩個(gè)以上鍵的斷裂過(guò)程中，某些原子或基團(tuán)從一個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一個(gè)位置所生成的離子即重排離子(Rearrangement Ion)。 若質(zhì)量為m1的離子在離開離子源受電場(chǎng)加速后，在進(jìn)入質(zhì)量分析器之前，由于碰撞等原因很容易進(jìn)一步分裂失去中性碎片而形成質(zhì)量m2的離子。第23頁(yè)

11、/共62頁(yè)23.5.1.磁掃描技術(shù)磁掃描技術(shù) 由于應(yīng)用目的不同，掃描方式可分為指數(shù)掃描、線性掃描、單次和循環(huán)掃描。23.5.2.加速電壓選擇加速電壓選擇 離子m/z與加速電壓U呈反比，U越高，測(cè)定離子質(zhì)量范圍越小，而降低U可擴(kuò)大質(zhì)量范圍。但實(shí)際操作中，并不以無(wú)限制降低加速電壓，以期獲得更高質(zhì)量范圍，而是以盡可能選擇高U，以求獲得盡可能高的分辨率和靈敏度。只有在分子量較大時(shí)，才適當(dāng)降低U，以稍擴(kuò)大質(zhì)量范圍。第24頁(yè)/共62頁(yè)23.5.3.影響分辨率和靈敏度操作條件影響分辨率和靈敏度操作條件 1.分析器入口主縫(S1)和分析器出口接收縫(S2)的大小；2.離子源推斥、引出、聚焦等電極電位及與靜電場(chǎng)

12、電壓匹配性；3.噪聲信號(hào)；4.分析系統(tǒng)真空度；5.要盡量防止離子源、分析器污染；6.掃描速度適當(dāng)；7.分辨率選擇。23.5.4.進(jìn)樣技術(shù)進(jìn)樣技術(shù) 比較純的樣品或熔點(diǎn)相差較大多組分混合物，采用程序升溫直接進(jìn)樣，不同熔點(diǎn)化合物會(huì)先后氣化。不同時(shí)間掃描可獲得不同組分質(zhì)譜。復(fù)雜混合物根椐沸點(diǎn)、熱穩(wěn)定性需氣相或液相色譜進(jìn)樣。 不論采用何種進(jìn)樣，在獲得預(yù)期分析目標(biāo)前提下，盡量降低進(jìn)樣量。過(guò)量樣品會(huì)導(dǎo)至靈敏度降低、有損電子倍增器壽命、甚至超出計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)峰強(qiáng)范圍而無(wú)法歸一化。第25頁(yè)/共62頁(yè)23.6.1.化合物的定性分析化合物的定性分析23.6.1.1.標(biāo)準(zhǔn)譜圖檢索定性標(biāo)準(zhǔn)譜圖檢索定性 將在一定質(zhì)譜分析

13、條件下獲得的質(zhì)譜圖與相同條件下標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照是對(duì)已知純化合最簡(jiǎn)便定性方法。23.6.1.2.相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定 分子離子峰的m/z可提供準(zhǔn)確分子相對(duì)質(zhì)量，是分子鑒定的重要依據(jù)。獲得分子離子、準(zhǔn)確地確認(rèn)分子離子峰是質(zhì)譜定性分析的主要方法之一。 在質(zhì)譜圖中，可根據(jù)如下特點(diǎn)確認(rèn)分子離子峰在質(zhì)譜圖中，可根據(jù)如下特點(diǎn)確認(rèn)分子離子峰: 1. 原則上除同位素峰外，分子離子或準(zhǔn)分子離子是譜圖中最高質(zhì)量峰，兩者均可推導(dǎo)出分子量。 2. 它要符合氮律。 3.判斷最高質(zhì)量峰與失去中性碎片形成碎片離子峰是否合理。 4.當(dāng)化合物含有氯和溴元素，有時(shí)可幫助識(shí)別分子離子峰。 第26頁(yè)/共62頁(yè)23.6.2.1.

14、 分子式確定分子式確定 1.由同位素相對(duì)豐度法推導(dǎo)分子式 2. 用高分辨質(zhì)譜儀器確定分子式 高分辨質(zhì)譜儀器測(cè)定分子離子或碎片離子質(zhì)荷比的誤差可小于10-5，可求出分子離子峰的精密質(zhì)量。因此，用高分辨質(zhì)譜儀器測(cè)定精確相對(duì)分子質(zhì)量與Beynon表的數(shù)據(jù)對(duì)照，配合其他信息即可確定合理的分子式。第27頁(yè)/共62頁(yè)23.6.3.1. 質(zhì)譜直接定量分析質(zhì)譜直接定量分析質(zhì)譜直接定量分析有幾個(gè)基本假設(shè)或條件: 1.組分特征峰及強(qiáng)度不受樣品中其他組分或本底干擾。 2.樣品中任何組分的離子流強(qiáng)度與其在進(jìn)樣裝置中的分壓呈正比。 3.樣品中存在具有相同特征譜峰的組分，發(fā)生質(zhì)譜峰疊加時(shí)，疊加峰的強(qiáng)度是各被疊加峰強(qiáng)度的線

15、性累加。 單一組分定量：?jiǎn)我唤M分定量： 可在質(zhì)譜上確定合適的m/z值，其峰高與組分濃度呈正比，這個(gè)技術(shù)稱為選擇離子檢測(cè)?；旌系臉悠范嘟M分定量：混合的樣品多組分定量： 各組分特征峰無(wú)疊加，可以代表各個(gè)組分具有特定m/z值的質(zhì)譜特征峰強(qiáng)度作為定量依據(jù)。若組分特征峰發(fā)生疊加，則需通過(guò)疊加特征峰強(qiáng)度的線性累加方程計(jì)算各組分含量。 第28頁(yè)/共62頁(yè)23.6.3.1. 質(zhì)譜直接定量分析質(zhì)譜直接定量分析 無(wú)論單一組分或多組分定量均可采用內(nèi)標(biāo)法，選擇待測(cè)物與內(nèi)標(biāo)物特征或碎片離子作為定量依據(jù)，待測(cè)物相對(duì)內(nèi)標(biāo)的峰信號(hào)強(qiáng)度之比是被分析物濃度的函數(shù)。加入內(nèi)標(biāo)是為了減少樣品制備和引入過(guò)程中的誤差。一種方便的內(nèi)標(biāo)就是用

16、同位素標(biāo)記被分析物的相似物。 另一種內(nèi)標(biāo)是分析物的同系物，它可以得到和被分析物碎片相似碎片峰，并且具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可以被檢測(cè)到。23.6.3.2. 復(fù)雜混合物定量復(fù)雜混合物定量 對(duì)于含10個(gè)以上，數(shù)十乃至數(shù)百個(gè)組分的復(fù)雜混合物，求解聯(lián)立方程過(guò)于復(fù)雜，難以質(zhì)譜直接定量，通常采用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析，讓樣品先通過(guò)各種色譜柱分離，再將流出物引入質(zhì)譜檢測(cè)。 第29頁(yè)/共62頁(yè)單克隆抗體基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜圖 人血清蛋白的基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜圖 第30頁(yè)/共62頁(yè) 質(zhì)譜直接分析樣品要求是純或比較純的，如為簡(jiǎn)單混合物，則各組分應(yīng)具有基本互不干擾的特征質(zhì)譜峰。對(duì)于成分復(fù)雜混合物，由于雜質(zhì)峰、碎片峰等重

17、疊、干擾，譜圖過(guò)于復(fù)雜，難以進(jìn)行多組分的分析、鑒定。 色譜是目前分離復(fù)雜混合物最有效的方法，然而由于色譜自身不具備定性能力或定性可靠性欠佳。將色譜分離能力與質(zhì)譜定性、結(jié)構(gòu)鑒定能力結(jié)合起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合物的分析。 目前，質(zhì)譜與其他技術(shù)的聯(lián)用已經(jīng)非常廣泛，如氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）、質(zhì)譜質(zhì)譜聯(lián)用（又稱串連質(zhì)譜, MS-MS）、傅立葉變換紅外質(zhì)譜聯(lián)用（FTIR-MS）、毛細(xì)管電泳質(zhì)譜聯(lián)用(CE-MS)等。 第31頁(yè)/共62頁(yè)第32頁(yè)/共62頁(yè)23.7.2.1. GC-MS接口接口 理想的接口應(yīng)當(dāng)能夠除去全部載氣，然而卻不損失待測(cè)樣品組分。1.直接導(dǎo)入型接口第3

18、3頁(yè)/共62頁(yè)23.7.2.1. GC-MS接口接口2.開口分流型接口（Open-Split Coupling）1.限流毛細(xì)管，2.外套管，3.中隔板，4.內(nèi)套管第34頁(yè)/共62頁(yè)23.7.2.1. GC-MS接口接口3.噴射式分子分離器接口第35頁(yè)/共62頁(yè) 色譜分離柱的選擇，必須采用充分老化或限制使用溫度的方法，盡量避免色譜柱的固定液流失以降低質(zhì)譜儀器檢測(cè)噪聲。必須根據(jù)接口部件的特點(diǎn)選擇不同類型的色譜柱。 對(duì)載氣亦有一定的要求，載氣必須純度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、易于和待測(cè)組分分離、易于被真空泵排出。通常在GC-MS中選用的載氣為氦氣，純度在99.995%以上。 質(zhì)譜儀器的真空系統(tǒng)必須具備很高的

19、效率、大的排空容量，以利于將載氣最大限度的抽出質(zhì)譜儀器，避免載氣對(duì)待測(cè)樣品的電離、分析等干擾。 另外，質(zhì)譜儀必須具備高的掃描頻率：氣相色譜分離高效、快速，色譜峰都非常窄，有的僅幾秒鐘時(shí)間。一個(gè)完整的色譜峰通常需要6個(gè)以上的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，質(zhì)譜儀必須具備較高的掃描速度，才可能在很短的時(shí)間內(nèi)完成多次全質(zhì)量范圍的掃描。 第36頁(yè)/共62頁(yè) 為了使每個(gè)組分都實(shí)現(xiàn)良好的分離與鑒定，必須設(shè)定合適的色譜和質(zhì)譜分析條件。 色譜條件包括色譜柱的類型（填充柱或毛細(xì)管柱）、固定液種類、載氣種類、載氣流量、樣品汽化溫度、分流比、程序升溫方式等。設(shè)置的一般原則是：優(yōu)先選用毛細(xì)管氣相柱、極性樣品使用極性柱、非極性樣品采用非極

20、性柱、未知樣品可先嘗試中等極性的色譜柱，爾后根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)調(diào)整。 質(zhì)譜工作條件包括電離電壓、掃描速度、掃描質(zhì)量范圍、掃描模式等等，這些均要根據(jù)實(shí)際樣品情況、實(shí)際測(cè)試需求進(jìn)行設(shè)定。第37頁(yè)/共62頁(yè) GC-MS數(shù)據(jù)的采集與質(zhì)譜儀器對(duì)數(shù)據(jù)的采集相同，如分離分析含50個(gè)組分的樣品，則每個(gè)樣品需采集105以上質(zhì)譜數(shù)據(jù)，采集和處理數(shù)據(jù)量比一般分析單一成分純樣品大得多。 1. 總離子流色譜圖第38頁(yè)/共62頁(yè)2. 質(zhì)譜圖 由總離子流色譜圖可以得到任何一組分的質(zhì)譜圖，離子流進(jìn)入質(zhì)量分析器，只要設(shè)定好分析器掃描的質(zhì)量范圍和掃描時(shí)間，計(jì)算機(jī)就可以采集到每個(gè)組分洗出過(guò)程中連續(xù)的質(zhì)譜信號(hào)。如果色譜分離良好，根據(jù)

21、掃描速度，每個(gè)色譜峰可采集到多組分全掃描質(zhì)譜圖，且同一組分不同色譜峰位置的質(zhì)譜圖應(yīng)基本一致，但強(qiáng)度不同。 3.質(zhì)量色譜圖 總離子流色譜圖是將單位時(shí)間內(nèi)所有離子加合得到的。也可以通過(guò)選擇不同質(zhì)量的離子做質(zhì)量色譜圖(MC)，使色譜不能分開的兩個(gè)峰實(shí)現(xiàn)分離，以便進(jìn)行定性、定量分析。 4. 庫(kù)檢索第39頁(yè)/共62頁(yè) GC-MS靈敏度是指在一定的樣品、一定的分辨率下，產(chǎn)生特定信噪比的分子離子峰所需的樣品量。 1、GC-MS檢測(cè)豬肉中的克倫特羅檢測(cè)豬肉中的克倫特羅501001502002503003504004500.025.050.075.0100.0%8673262572432121871321661

22、16333280391415313448經(jīng)BSTFA衍生的克倫特羅質(zhì)譜圖 第40頁(yè)/共62頁(yè)1、GC-MS檢測(cè)豬肉中的克倫特羅檢測(cè)豬肉中的克倫特羅添加20g/kg克倫特羅豬肉樣品的選擇離子（m/z86）色譜圖 第41頁(yè)/共62頁(yè)2、GC-MS檢測(cè)唾液中的四氫大麻酚檢測(cè)唾液中的四氫大麻酚25.050.075.0100.0125.0150.0175.0200.0225.0250.0275.0300.0325.00.025.050.075.0100.0%2993142312712432171939117411543772851476532四氫大麻酚的質(zhì)譜圖 唾液樣品GC-MS測(cè)定四氫大麻酚的選擇離子

23、色譜圖（m/z 299, 271, 231, 243） 第42頁(yè)/共62頁(yè) HPLC的應(yīng)用范圍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)氣相色譜。與GC-MS相比，LC-MS連接更為復(fù)雜，對(duì)接口的要求更為苛刻。LC-MS是在研究出熱噴霧電離（TSI）、大氣壓化學(xué)電離（APCI）后才獲得迅速的發(fā)展。當(dāng)前在LC-MS中，許多接口技術(shù)已基本融入質(zhì)譜的離子源系統(tǒng)中。 第43頁(yè)/共62頁(yè)23.8.1.1.接口的要求和發(fā)展接口的要求和發(fā)展 接口裝置是LC-MS聯(lián)用的技術(shù)關(guān)鍵之一，其主要作用是去除溶劑并使樣品離子化。 1980s年代，大氣壓電離源用作LC和MS聯(lián)用的接口和電離裝置之后，使得LC-MS聯(lián)用技術(shù)提高了一大步。目前，幾乎所有的

24、LC-MS聯(lián)用儀都使用大氣壓電離源作為接口裝置和離子源。23.8.1.2.直接液體導(dǎo)入接口直接液體導(dǎo)入接口 直接液體導(dǎo)入接口（DLI）實(shí)際上是將LC的柱后流出物經(jīng)分流后，很少一部分在質(zhì)譜儀真空泵抽引產(chǎn)生的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)金屬毛細(xì)管或多孔薄膜噴射形成細(xì)小的液滴，進(jìn)入接口，在加熱條件下脫去溶劑，然后樣品再進(jìn)入離子源實(shí)現(xiàn)離子化。 23.8.1.3. 移動(dòng)帶接口移動(dòng)帶接口 移動(dòng)帶接口（Moving belt, MB）是最早研究的LC-MS接口之一。其接口原理是在LC柱后增加一個(gè)移動(dòng)速度可調(diào)整的傳送帶，傳送帶置于紅外線加熱場(chǎng)中。 第44頁(yè)/共62頁(yè)23.8.1.4. 熱噴霧接口熱噴霧接口 熱噴霧接口（t

25、hermospray, TS）出現(xiàn)于1980s年代中期，是第一個(gè)被廣泛使用的LC-MS商用接口，它將接口和電離技術(shù)有機(jī)的融為一體。熱噴霧接口的核心部件是能夠加熱的不銹鋼毛細(xì)管。 當(dāng)LC的流出物以12ml/min的流速進(jìn)入TS中心的不銹鋼毛細(xì)管（約0.1 mm內(nèi)徑、1.6mm外徑），在毛細(xì)管出口前受到劇烈加熱，溶劑快速蒸發(fā)，體積膨脹，以超聲音速噴出毛細(xì)管，形成由微小液滴、粒子和蒸氣組成的霧狀混合體。 當(dāng)混合體向下游移動(dòng)時(shí)，部分在熱噴射過(guò)程中已帶電荷的小液滴溶劑繼續(xù)蒸發(fā)，表面積迅速縮小，當(dāng)電荷與液滴表面積之比達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí)，溶質(zhì)以離子或離子聚合體的形式從液滴蒸發(fā)出來(lái)，進(jìn)入氣態(tài)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜分析所需的

26、樣品電離，這就是“離子蒸發(fā)理論”。 第45頁(yè)/共62頁(yè)23.8.1.5. 粒子束接口粒子束接口 粒子束接口（Particle beam, PB）又稱為動(dòng)量分離器，接口是利用流體力學(xué)原理，將溶質(zhì)轉(zhuǎn)變成中性粒子，利用動(dòng)量差與溶劑分開后，送入質(zhì)譜的電離系統(tǒng)。 23.8.1.6.大氣壓電離接口大氣壓電離接口 大氣壓電離（atmospheric pressure ionization, API）接口的設(shè)計(jì)跳出傳統(tǒng)思維：利用待測(cè)樣品與溶劑電離能力的不同，將分析物首先在大氣壓或略低于大氣壓條件下電離，爾后利用電場(chǎng)導(dǎo)引，將帶電樣品“萃取”進(jìn)入質(zhì)譜高真空系統(tǒng)。 與傳統(tǒng)的方法相比，大氣壓電離接口模式利用待測(cè)樣品和

27、溶劑間帶電能力的差異，更利于將二者分開。同時(shí)，大氣壓電離接口更容易和LC相匹配。 第46頁(yè)/共62頁(yè)1.電噴霧電離電噴霧電離 (Electron spray Ionization，ESI) 既作為液相色譜和質(zhì)譜儀之間的接口裝置，同時(shí)又是電離裝置。 包括三個(gè)基本過(guò)程：電噴霧、離子的形成、離子的輸送。 電噴霧電離源是一種軟電離方式。 第47頁(yè)/共62頁(yè)2.大氣壓化學(xué)電離源大氣壓化學(xué)電離源(Atmospheric pressure chemical Ionization, APCI) 主要用來(lái)分析中等極性或非極性的化合物。有些樣品由于結(jié)構(gòu)和極性方面的原因，用電噴霧電離方式無(wú)法產(chǎn)生足夠強(qiáng)的離子信號(hào)時(shí)，

28、可以采用APCI方式增加離子產(chǎn)率。 1、輔助氣；2、樣品入口；3、噴霧氣；4，5、加熱器；6，7，8、氣簾；9，10、低溫外殼；11、銳孔; 12. 針狀放電電極。第48頁(yè)/共62頁(yè) 在LC-MS的聯(lián)用中，LC必須與MS相匹配，首先就是色譜流動(dòng)相液流的匹配，包括液流的流速、穩(wěn)定性等。 另外，LC必須提供高精度的輸液泵，以保證在低流速下輸液的穩(wěn)定性。對(duì)于分析柱，則最好選用細(xì)內(nèi)徑的分離柱，與低流量LC相匹配，從根本上減輕LC-MS接口去除溶劑的負(fù)擔(dān)。 在LC-MS聯(lián)用中，質(zhì)譜儀器的真空系統(tǒng)必須具備很高的效率、大的排空容量，以利于將溶劑氣最大限度的抽出質(zhì)譜儀，避免引入質(zhì)量分析系統(tǒng)，對(duì)待測(cè)樣品的分析造

29、成干擾。 質(zhì)譜儀器應(yīng)當(dāng)具有較寬的質(zhì)量測(cè)定范圍，利于大分子、蛋白質(zhì)等生物樣品的分析。質(zhì)譜儀器應(yīng)當(dāng)匹配多種接口，利于互換以適應(yīng)不同的待測(cè)樣品分析需求。 第49頁(yè)/共62頁(yè)23.8.4.1. LC分析條件的選擇分析條件的選擇 LC分析條件的選擇要考慮兩個(gè)因素：使分析樣品獲得最佳分離并有利于其電離。如果二者發(fā)生矛盾，則需折中考慮。23.8.4.2. 質(zhì)譜條件的選擇質(zhì)譜條件的選擇 質(zhì)譜條件的選擇主要是為了改善霧化和電離狀況，提高檢測(cè)的靈敏度。調(diào)節(jié)霧化氣流量和干燥氣流量可以達(dá)到最佳霧化條件，改變噴咀電離電壓和聚焦透鏡電壓等可以得到最佳靈敏度。對(duì)于多級(jí)質(zhì)譜儀器，還要調(diào)節(jié)碰撞氣流量和碰撞電壓及多級(jí)質(zhì)譜的掃描條

30、件。 對(duì)于不同的樣品應(yīng)當(dāng)根據(jù)樣品的荷電能力的不同、荷電性質(zhì)的差異，選擇不同的質(zhì)譜電離方式和工作模式。 第50頁(yè)/共62頁(yè)23.8.4.3. LC-MS定性、定量分析定性、定量分析 LC-MS分析得到的質(zhì)譜過(guò)于簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)信息少，進(jìn)行定性分析比較困難，主要依靠標(biāo)準(zhǔn)樣品定性。 當(dāng)缺乏標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，為了對(duì)了樣品定性或獲得其結(jié)構(gòu)信息，必須使用串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)器，將準(zhǔn)分子離子通過(guò)碰撞活化得到其子離子譜，然后解釋子離子譜來(lái)推斷結(jié)構(gòu)。 用LC-MS進(jìn)行定量分析，其基本方法與普通液相色譜法相同。對(duì)于LC-MS定量分析，不采用總離子色譜圖，而是采用與待測(cè)組分相對(duì)應(yīng)的特征離子得到的質(zhì)量色譜圖或多離子監(jiān)測(cè)色譜圖，此時(shí)，不相

31、關(guān)的組分將不出峰，這樣可以減少組份間的互相干擾。 第51頁(yè)/共62頁(yè)23.8.4.3. LC-MS定性、定量分析定性、定量分析第52頁(yè)/共62頁(yè) 與GC-MS相同，LC-MS的靈敏度是指在一定的樣品、一定的分辨率下，產(chǎn)生特定信噪比的分子離子峰所需的樣品量。LC-MS常采用利血平作為標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)測(cè)定其靈敏度。 例如: 配置一定濃度的利血平（如10pg/l），通過(guò)LC進(jìn)適當(dāng)量樣品，以水和甲醇各50%為流動(dòng)相（加入1%乙酸），做質(zhì)量范圍全掃描，提取利血平分子離子峰m/z 609的質(zhì)量色譜圖，計(jì)算其信噪比，最終儀器的靈敏度用進(jìn)樣量和信噪比標(biāo)定。 第53頁(yè)/共62頁(yè)LC-MS聯(lián)用（Waters ZQ）測(cè)定

32、蜂蜜中的氯霉素殘留 第54頁(yè)/共62頁(yè)CE與質(zhì)譜聯(lián)用時(shí)需解決的關(guān)鍵問(wèn)題主要有以下三點(diǎn)：1.高電壓的匹配問(wèn)題。2.在CE分離中，電滲流起著關(guān)鍵作用，與質(zhì)譜連接時(shí)，質(zhì)譜的高真空可能對(duì)電滲流產(chǎn)生影響。3.CE通常用毛細(xì)管分離柱，柱容量低，所分析的對(duì)象也往往是痕量的樣品，因此質(zhì)譜必須提供非常高的靈敏度才可能與CE匹配。 近年來(lái)，隨著接口技術(shù)的發(fā)展以及質(zhì)譜儀器的不斷改進(jìn)，CE已可實(shí)現(xiàn)與MS的聯(lián)用。在目前成功的CE-MS聯(lián)用中，往往是采用ESI接口，同時(shí)在CE出口端設(shè)計(jì)流體補(bǔ)償通路用于彌補(bǔ)CE流量的不足來(lái)實(shí)現(xiàn)電噴霧，現(xiàn)已經(jīng)有商品化的儀器問(wèn)世。 第55頁(yè)/共62頁(yè) 質(zhì)譜-質(zhì)譜聯(lián)用或多級(jí)質(zhì)譜 (MS-MS)是

33、在1970s年代后期迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型質(zhì)譜技術(shù)，通常被稱為質(zhì)譜質(zhì)譜法（Mass Spectrometry-Mass Spectrometry、串聯(lián)質(zhì)譜法(Tandem Mass Spectrometry)或二維質(zhì)譜法(Two Dimensional Mass Spectrometry)。23.10.1聯(lián)用原理聯(lián)用原理 多級(jí)質(zhì)譜的工作原理是充分利用了質(zhì)譜的分離與分析功能：將多個(gè)質(zhì)譜串聯(lián)在一起，最簡(jiǎn)單的就是將兩個(gè)質(zhì)譜順序連接獲得的二級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜，其中第一級(jí)質(zhì)譜（MS1）對(duì)離子進(jìn)行預(yù)分離，將感興趣的離子作為下一級(jí)質(zhì)譜的樣品源，經(jīng)過(guò)適當(dāng)方式獲得碎片離子等送入第二級(jí)質(zhì)譜，由第二級(jí)質(zhì)譜（MS2）進(jìn)一步分

34、離分析。第56頁(yè)/共62頁(yè) 一個(gè)典型的二級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜由3大部分構(gòu)成，一級(jí)質(zhì)譜、碰撞室、二級(jí)質(zhì)譜。一級(jí)質(zhì)譜用于感興趣離子的捕獲，稱之為母離子 (Parent ion)，將母離子送入碰撞室，與惰性氣體分子相撞而裂解,即碰撞誘導(dǎo)解離過(guò)程（CID）或碰撞活化解離（collisionally activated dissociation, CAD）,產(chǎn)生碎片離子，即子離子(daughter ion) ,而后，子離子進(jìn)入二級(jí)質(zhì)譜分離、檢測(cè)并記錄，得到與母離子相關(guān)的結(jié)構(gòu)信息。第57頁(yè)/共62頁(yè)第58頁(yè)/共62頁(yè)與單級(jí)質(zhì)譜相比，多級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：1.串聯(lián)質(zhì)譜有利于對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性，獲得結(jié)構(gòu)信息。 2.串聯(lián)質(zhì)譜適合于復(fù)雜混合物的分析。 3.串聯(lián)質(zhì)譜可使樣品的預(yù)處理大大簡(jiǎn)化，尤其那些難以進(jìn)行處理或是在離子化過(guò)程中引入的雜質(zhì)。 4.串聯(lián)質(zhì)譜可以說(shuō)明在多級(jí)質(zhì)譜中母離子與子離子間的聯(lián)系，根據(jù)各級(jí)質(zhì)譜的掃描模式，可以查明不同質(zhì)量數(shù)離子間的關(guān)系。5.串聯(lián)質(zhì)譜可以同時(shí)定量分析多個(gè)化合物。 第59頁(yè)/共62頁(yè)微萃取液相串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用（SPME-LC-MS-MS）測(cè)定豬肉中二種-興奮劑殘留質(zhì)量色譜圖和質(zhì)譜圖 第60頁(yè)/共62頁(yè)第61頁(yè)/共62頁(yè)