關于色譜質譜聯用技術應用1.1色譜基本知識利用混合物中各組分物理化學性質和結構上的差異，使其在兩相中進行分離，檢測各組分的組成和含量的方法。可對混合物進行分離、分析的儀器分析方法具分離效能高，選擇性好、靈敏度高、分析速度快等優點，其與紅外光譜、質譜等手段聯用成為混合物解析的重要手段。第2頁,共42頁，星期六，2024年，5月色譜過程第3頁,共42頁，星期六，2024年，5月紙色譜法薄層色譜法高效液相色譜法液相色譜LC氣相色譜GC柱層析毛細管柱色譜法填充柱色譜法色譜法分類第4頁,共42頁，星期六，2024年，5月色譜法適用范圍GC：分子量低于1000，沸點低于350℃、熱穩定HPLC：只需配制成溶液有機物HPLC80%GC20%第5頁,共42頁，星期六，2024年，5月色譜定性、定量保留時間定性峰高/峰面積定量第6頁,共42頁，星期六，2024年，5月1.2質譜基本知識

質譜法：分子受到能量裂解后，形成帶電荷的離子，這些離子按照其質量m和電荷z的比值m/z（質荷比）大小依次排列成譜被記錄下來，得到質譜（MS）。第7頁,共42頁，星期六，2024年，5月

質譜法是有機物鑒定（定性、定結構）四大工具中靈敏度最高，也是唯一可以直接確定分子式、相對分子質量的方法。歷史：20世紀初，Thomson發現其原理；60年代后迅速發展。特點：應用范圍廣；靈敏度高，樣品用量少；分析速度快；結構復雜，價格昂貴，對樣品有破壞性。第8頁,共42頁，星期六，2024年，5月質譜定性、定結構

橫軸表示質荷比（m/z），縱軸表示峰的強度，它以圖中最強的離子峰（基峰）的峰高作為100%，而以對它的百分比來表示其他離子峰的強度。依據帶電荷碎片的質荷比以及對應的相對豐度，可判斷化合物種類，并進行結構推斷。第9頁,共42頁，星期六，2024年，5月流動相進樣器色譜柱檢測器記錄儀2.1色譜儀第10頁,共42頁，星期六，2024年，5月記錄儀檢測器色譜柱進樣器流動相色譜體系GCN2填充柱-少組分毛細管柱-多組分TCD-通用ECD-電負性物質FID-碳氫化合物FPD-含S、P物質HPLC水、有機溶劑、緩沖溶液C18、C8柱氨基柱離子交換柱等DAD-有紫外吸收RID-通用FD-熒光物質第11頁,共42頁，星期六，2024年，5月2.2質譜儀按質量分析器分類：磁質譜四級桿質譜離子肼質譜飛行時間質譜等第12頁,共42頁，星期六，2024年，5月質譜體系進樣系統離子源質量分析器檢測器1.氣體擴散2.直接進樣3.色譜1.電子轟擊2.化學電離3.場致電離4.激光

1.單聚焦2.雙聚焦3.飛行時間4.四極桿

質譜儀需要在高真空下工作：離子源（10-310-5Pa

）質量分析器（10-6Pa

）(1)大量氧會燒壞離子源的燈絲；(2)用作加速離子的幾千伏高壓與空氣摩擦會引起放電；(3)空氣會引起額外的離子－分子反應，改變裂解模型，譜圖復雜化。第13頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.色譜質譜聯用技術應用良好的分離手段定性、定結構差色譜質譜純物質定性、結構鑒定優勢互補第14頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.1色譜-質譜聯用儀工作原理1.構成由色譜儀-接口-質譜儀組成：對于質譜而言，色譜是其進樣系統；對于色譜而言，質譜是其檢測器。分析結果計算機系統質譜儀接口色譜儀

樣品色-質聯用儀的構成第15頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.1色譜-質譜聯用儀工作原理2.工作過程與色譜儀相同，只不過得到的色譜曲線為質譜信號隨時間的變化曲線，其質譜信號為某一瞬間進入質譜檢測器的所有選定離子或質量范圍的離子數的總和。第16頁,共42頁，星期六，2024年，5月（1）全掃描監測（fullscan）在色譜連續運行期間，對指定質量范圍內的離子全部掃描并記錄，得到是總離子流色譜圖（TIC）。三種農藥的總離子流色譜圖及其質譜圖TIC圖1230000025000020000015000010000050000035101.Oxamyl殺線威質譜圖質譜圖質譜圖237(M＋H)＋2.Methiocarbsulfoxide甲硫威亞砜242(M＋H)＋3.Methiocarbsulfone甲硫威砜276(M＋NH4)＋10000050000050000020000100000100150200250100150200250100150200250第17頁,共42頁，星期六，2024年，5月（2）選擇離子掃描（SIM）指在質譜測定中，質量分析器調節為只傳輸一個或數個特征離子的狀態，監測所選質荷比的離子流隨時間的變化譜圖的方法。適合監測特定的一個或多個目標物，多用于定量分析。優勢：有效去除干擾，使目標物凸顯出來，靈敏度大大提高。第18頁,共42頁，星期六，2024年，5月（2）選擇離子掃描（SIM）TIC圖與SIM圖比較8.3008.4008.5008.6008.7008.8001000005000001000005000002pg六六六（290.83）TIC圖0.1pg六六六SIM圖（m/z181）timem/z181第19頁,共42頁，星期六，2024年，5月（3）選擇反應監測（SRM）是一種串聯質譜技術，常在串聯四級桿質譜儀（QqQ）定量分析時使用。其過程為：選定母離子，進行碰撞誘導裂解，生成子離子，選定子離子進行掃描，記錄離子流。如果裂解反應不止一個或選擇多個母離子及子離子，反應監測又稱為多反應選擇監測（MRM）特點：選擇性高，排除本底干擾，適合混合物痕量組分的快速分析。第20頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.2液相色譜-質譜聯用LC-MS最最關鍵的技術在于解決高流量的液相色譜系統和高真空的質譜儀之間的矛盾。接口第21頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.2液相色譜-質譜聯用3.2.1接口和離子化方式接口的作用：將流動相及樣品氣化、分離除去大量的流動相分子、完成對樣品分子的電離。ESI和APCI是液-質聯用儀中常用的電離源。既作為液相色譜和質譜儀之間的接口裝置，同時又是質譜的電離源。

第22頁,共42頁，星期六，2024年，5月電噴霧電離源（ESI）一種大氣壓電離源主要用于HPLC-MS，既是接口又是質譜的電離源。ESI+離子肼質譜示意圖第23頁,共42頁，星期六，2024年，5月工作過程：在大氣壓條件下將樣品溶液通過噴霧毛細管送入離子源內，在高壓電場的作用下形成帶電微滴。再用熱干燥氣吹掃使霧滴中的溶劑蒸發，霧滴體積逐步縮小，電荷密度驟增，發生庫侖爆炸，最終成為去溶劑化的離子。在毛細管端蓋反向電位及真空的吸引下進入毛細管到達質量分析器。毛細管CID碰撞區自HPLC柱出口噴霧氣噴霧器試樣離子流動相+試樣離子端蓋反相電壓熱干燥氣電噴霧電離源（ESI）第24頁,共42頁，星期六，2024年，5月（1）ESI適用于易在流動相中形成離子或極性較高的化合物。（2）ESI通常可以得到多電荷分子離子，大分子可以帶10－100以上電荷，其質荷比大大降低，可用普通質量測定范圍的質譜儀進行生物大分子分析。（3）屬于軟電離方式，適合測定分子量大、穩定性差的化合物，如蛋白質、肽、糖等。電噴霧電離源（ESI）特點：第25頁,共42頁，星期六，2024年，5月大氣壓化學電離源（APCI）一種大氣壓電離源主要用于HPLC-MS，既作為接口又是質譜的電離源。工作過程：APCI噴嘴下方有一針狀放電電極，其高壓放電首先使空氣中中性分子和溶劑電離，形成反應離子，反應離子再與試樣分子發生離子-分子反應，使試樣分子離子化，其余與ESI相同。大氣壓化學電離源第26頁,共42頁，星期六，2024年，5月ESI和APCI離子化方法都能夠生成正離子或負離子。正離子和負離子方式下的質譜圖完全不同，但可以相互補充。在正離子檢測方式下，本身離子型化合物，得到的是M+；其他中性分子，容易得到準分子離子（質子加合離子），如[M+Na]+、[M+Na+CH3OH]+等。在APCI源離子化過程中，可得到較強的[M+H]+。負離子（如：[M-H]-）比正離子產生的少，但負離子掃描方式產生的噪音比正離子方式低，具有更好的專屬性。ESI與APCI離子化方式第27頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.2.2離子肼質量分析器組成：環電極+端電極（2）特點：結構小巧、質量輕、靈敏度高，具有多級質譜功能。GC-MS、HPLC-MS均可用。離子阱質量分析器結構示意圖(c)自離子源至檢測器端電極環電極U＋Vcosωt(a)(b)r0z0自離子源（肼入口）至檢測器（肼出口）第28頁,共42頁，星期六，2024年，5月離子阱串接多級質譜是利用離子貯存裝置運行適當的程序進行MSn實驗。在同一個離子阱中，第一級質量分析用于選擇一個前體離子(Precursorion)，然后，用CID方法使這一離子裂解生成產物離子(Productions)，對其進行第二級質量分析。以此類推可至MSn級質譜。離子肼-時間串聯質譜第29頁,共42頁，星期六，2024年，5月花色苷：DAD-TIC-MS1-MS2第30頁,共42頁，星期六，2024年，5月第31頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.3.3HPLC-MS定量分析方法與普通液相色譜法相同不采用總離子色譜圖，而是采用與待測組分相對應的特征離子得到的提取離子色譜圖(extractedionchromatogram，EIC)或稱為質量色譜圖（MC）。提取離子監測方式優點：①高信噪比②高選擇性利用質量色譜圖分開重疊峰B(b)m/z91MC圖(c)m/z136MC圖(a)TIC圖A第32頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.3.4質譜條件的選擇主要是為了改善霧化和電離狀況，提高靈敏度。調節霧化氣流量和干燥氣流量可以達到最佳霧化條件，改變噴嘴電壓和透鏡電壓等可以得到最佳靈敏度。

第33頁,共42頁，星期六，2024年，5月3.3.5HPLC-MS特點適用的樣品范圍很廣；但沒有商品化的譜庫可對比查詢，準分子離子峰和加合離子峰可以給出相對分子質量信息；能夠進行多級質譜分析，提供豐富的化學結構信息；樣品處理簡單；無需完全色譜分離，可以在短時間內完成定量。LC-MS方法適于不揮發性化合物、極性化合物、熱不穩定化合物及大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析測定。第34頁,共42頁，星期六，2024年，5月4.色-質聯用在環境分析中的應用GB/T3838-2002《地表水環境質量標準》涉及68種有機污染物GB5749-2006《生活飲用水標準》毒理指標涉及53種有機物除多環芳烴、阿特拉津用高效液相色譜法測定外，其余均采用氣相色譜及氣-質聯用技術測定。第35頁,共42頁，星期六，2024年，5月GB/T