质谱联用技术

1质谱联用技术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。m/z152943578599113142713GC-MS气相色谱-质谱联用仪器（简称气质联用，GC-MS）是分析仪器中较早实现联用技术的仪器。4一、GC-MS联用技术的发展，主要是围绕以下三个问题的解决而不断取得进展的：1.气相色谱柱出口气体压力和质谱正常工作所需要的高真空的适配；2.质谱扫描速度和色谱峰流出时间的相互适应；3.必须能同时检验色谱和质谱信号，获得完整的色谱、质谱图。5要使气相色谱和质谱仪器联用，首先要解决的问题是气压问题。色谱柱出口压通常是常压，而质谱仪在正常工作压力是高真空，故二者无法相接。必须采用一个连接器，用来除去载气，以降低气相色谱流出物的气压并富集试样，以达到质谱仪的工作要求。6GC-MS联用仪的接口是解决气相色谱和质谱联用的关键组件。接口作用：（1）压力匹配——质谱离子源的真空度在10-4Pa，而GC色谱柱出口压力高达105Pa，接口的作用就是要使两者压力匹配。（2）组分浓缩——从GC色谱柱流出的气体中有大量载气，接口的作用是排除载气，使被测物浓缩后进入离子源。7常见接口技术有：a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50cm，内径0.5mm的不锈钢毛细管连接，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。b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。92、扫描速度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6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，以满足选择离子检测的需要。103、GC-MS检测器必须能同时检验色谱和质谱信号，获得完整的色谱、质谱图。11二、GC-MS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。12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）。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GC-MS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维数据阵列中获取。13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。14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，也可以用来表示某种化合物的存在。选择离子扫描方式最主要的用途是定量分析，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简单，消除其它组分造成的干扰。15三、GC-MS分析得到的主要信息：样品的总离子色谱图；样品中每一个组分的质谱图；每个质谱图的检索结果。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。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。总离子色谱图（TIC）17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、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。应用最为广泛的有NIST库和Wiley库，前者目前有标准化合物谱图13万张，后者有近30万张。此外还有毒品库，农药库等专用谱库。18总离子色谱图是将每个质谱的所有离子加合得到的。同样，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。质量色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。利用这一特点可以识别具有某种特征的化合物，也可以通过选择不同质量的离子做质量色谱图，使正常色谱不能分开的两个峰实现分离，以便进行定量分析。20GC-MS操作条件的优化在GC-MS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有效的分离和鉴定，必须选择合适的色谱和质谱分析条件。21色谱分析条件：色谱柱类型：填充柱或毛细管柱2222固定液的选择总原则：“相似相溶”(1)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,低沸点组分先出峰。(2)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色谱柱，极性小的先出峰。固定液种类2323(3)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，极性的（或易被极化的）组分后出峰。(4)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。(5)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。载气流量由图可见存在最佳流速（uopt）。CBuCuBuHuCuBAHopt20dd25气化温度分流比等26质谱条件：电离电压电子电流扫描速率质量范围27GC-MS与GC相比，主要具有以下优点：（1）其定性参数增加，定性可靠；（2）它是一种高灵敏度的通用型检测器；（3）可同时对多种化合物进行测量而不受基质干扰；（4）定量精度较高。28在GC-MS分析中，常用的离子源有EI，CI，EI±CI复合源，场致电离源（FI），大气压化学电离源（APCI）等。2930GC-MS的应用气/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。31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GC/MS对运动员进行兴奋剂检测数据可靠。33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。34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，可卡因和麻黄碱35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36合成代谢/类固醇目的：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，田径分析仪器：气相，液相，质谱化合物举例：睾丸激素，19-去甲睾酮，THG,β-激动剂利尿剂目的：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，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分析仪器：气相色谱，液相色谱，质谱化合物举例：甘露醇，Dexa-trim37肽类激素和有关的化合物目的：增加肌肉强度和块头，增加承受力用途：各种运动项目；例如，生长激素和因子被用于高强度运动和强壮身体，促红细胞增长素（EPO）用于增加耐力，如自行车和长跑项目分析仪器：液相色谱，质谱和酶联免疫；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化合物举例：人生长激素（HGH）和促红细跑生长素（EPO）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用途：多种运动项目；例如，β-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。分析仪器：气相色谱，液相色谱，质谱化合物举例：皮质激素，β-阻断剂，酒精，局部麻醉药，大麻38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，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。39安捷伦科技大量的仪器设备被用于2004年雅典奥运会的药品检测；不仅大量使用三种传统仪器设备---气相色谱(GC),液相色谱（HPLC）和气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）,当时最新的液相色谱/质谱联用仪（LC/MS）也成为兴奋剂检测的有利武器.40安捷伦科技在2008年北京奥运会的药品检测工作中的作用会与以往历届奥运会相同，为中国反兴奋剂中心提供最先进的仪器设备,优质的售后服务和技术支持.41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、食品和中药中农药残留量的测定。42医药十几种先天性代谢疾病，也叫先天性代谢缺陷（Inbornerrorofmetabolism，IEM）现在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。GC-MS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，该方法日益成为早期诊断IEM的常用方法，这样及早指定治疗方案最终导致更好的预后。目前能用GC-MS在出生时，通过尿液监测测出100种以上遗传性代谢异常。43食品、饮料和香水分析食品和饮料中包含大量芳香化合物。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。GC-MS广泛地用于分析这些化合物，它们包括：酯、脂肪酸、醇、醛、萜类等。GC-MS也用于测定由于腐坏和掺假所造成的污染物，这些污染物可能是有害的，而且，常常由政府有关部门对其实行控制。例如，杀虫剂。44社会安全9．11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。这些监测系统的操作依赖大量的技术，其中，许多是基于GC-MS的。45Whatisit?46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，成本也比较高，不适合大范围推广，所以业界常常使用一种叫做“凯氏定氮法”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。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，三聚氰胺被派上大用场了。47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66％左右。通用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量来估算蛋白质含量，因此，添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高，从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。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，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，掺杂后不易被发现。482008年9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，其原因是奶粉中含有三聚氰胺。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。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，可用于塑料、涂料、粘合剂、食品包装材料的