色谱联用技术-2018
色谱质谱联用的接口技术介绍
色谱质谱联用的接口技术介绍质谱，分析每一个峰对应的结构信息。
两者联合起来，就成了复杂混合物定性、定量分析的有力工具。
色谱通过分离功能，成为质谱的进样器，满足了质谱对样本纯度高的要求。
质谱，作为色谱的检测器，对色谱出的每一个峰拿到质谱图，通过质谱图对结构进行鉴定，弥补了色谱定性弱的不足。
两者联用成了现在复杂体系定性定量的强有力的工具。
色谱-质谱联用最大的挑战，质谱是在高真空状态下运行，而色谱是在常压，有时在高压下运行。
如何将两个技术进行衔接，关键点就是接口技术。
将样品导入质谱仪可分为直接进样和通过接口两种方式实现。
1、直接进样在室温和常压下，气态或液态样品可通过一个可调喷口装置以中性流的形式导入离子源。
吸附在固体上或溶解在液体中的挥发性物质可通过顶空分析器进行富集，利用吸附柱捕集，再采用程序升温的方式使之解吸，经毛细管导入质谱仪。
对于固体样品，常用进样杆直接导入。
将样品置于进样杆顶部的小坩埚中，通过在离子源附近的真空环境中加热的方式导入样品，或者可通过在离子化室中将样品从一可迅速加热的金属丝上解吸或者使用激光辅助解吸的方式进行。
这种方法可与电子轰击电离、化学电离以及场电离结合，适用于热稳定性差或者难挥发物的分析。
2、接口技术目前质谱进样系统发展较快的是多种液相色谱/质谱联用的接口技术，用以将色谱流出物导入质谱，经离子化后供质谱分析。
主要技术包括各种喷雾技术（电喷雾，热喷雾和离子喷雾）；传送装置（粒子束）和粒子诱导解吸（快原子轰击）等。
（1）电喷雾接口带有样品的色谱流动相通过一个带有数千伏高压的针尖喷口喷出，生成带电液滴，经干燥气除去溶剂后，带电离子通过毛细管或者小孔直接进入质量分析器。
传统的电喷雾接口只适用于流动相流速为1～5μl/min的体系，因此电喷雾接口主要适用于微柱液相色谱。
同时由于离子可以带多电荷，使得高分子物质的质荷比落入大多数四极杆或磁质量分析器的分析范围（质荷比小于4000），从而可分析分子量高达几十万道尔顿（Da）的物质。
色谱联用技术ppt课件
方成正比，800 MHz (18.79T)与100 MHz (2.35T)仪器相比，信噪比增大约64倍。 用新技术提高信噪比：软件滤波，消噪技术
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◦ 操作参数的影响 提高LC柱的负载量 内径4.6mm色谱柱，合适的 负载量为100g。 采用停流技术 增加检测的有效时间（多次扫 描累积）。 把射频线圈直接绕在流通池壁上，减少死体积。
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3.飞行时间质量分析器(TOF)
具有相同动能、不同质量的离子，其飞行速度不同而分 离。如果固定离子飞行距离，则不同质量离子的飞行时 间不同，质量小的离子飞行时间短而首先到达检测器。
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特点： （1）结构简单，体积较大，价格略贵 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）灵敏度高 （4）质量分辨率高 （5）检测质量无上限
8 二十二醇乙酸酯
19 结构未定*
9 二十七碳烷
20 三十四碳烷
10 二十八碳烷 11 二十四醇乙酸酯
21 22～25
三十醇乙酸酯 结构未定*
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(3)质量色谱图（提取离子流图） 以指定质荷比的离子强度（而不是总的 离子流强度）对时间t（或扫描号）作图。 是计算机进行数据处理得到的图。 优点：可在复杂混合物的TIC图中,迅速 找到所需检测的化合物或同系物。
APCI
放电针 类似于化学电离 属于气相电离 0.2～2ml/min 极性较小的化合物 产生单电荷离子
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LC-MS (四极杆)联用仪器结构示意图
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LC-MS (离子阱)联用仪器结构示意图
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三、液质联用的应用
医药、临床：药物代谢、药物动力学、杂 质分析、天然产物分析、疾病诊断
色谱联用技术的研究进展
色谱 质谱 联 用模 式 ， 使该 项 联用 技 术 日益 成熟 并 得 到越来 越 多 的应 用 。 相色 谱一 质谱 联用 技术 是 ２ 液 ０ 世纪 ７ ０年代 发展 起 来 的 ，将 液 相 色谱 分 离 技术 与
颗 粒作 为 固定 相 的 毛细 管 柱 ，并 采 用 Ｃ Ｃ Ｅ Ｉ Ｅ — ＳＭＳ
联用 均得 到 较大 发展 ． 中最 引人 注 目的是 色谱 与 其
色 谱与 质谱 的联 用 应 用范 围很广 ， 以有 效解 可 决众 多 领域 的问题 。 发现 和分 析新 型有 机污染 物 在
方 面色 谱一 质谱 联 用技 术 发挥 着 至关 重 要 的作 用 。 近来 Ｌ — （ＭＳ技 术 的成熟 和发 展 ， 传统 Ｇ — Ｃ ＭＳ／ ） 使 Ｃ
靶标 分 析技 术 向基 于高 分 辨色 谱 、 谱 联用 以及 色 质
谱一 串联质 谱联 用 的高 通量 、 高灵 敏 、 选择 、 高 高甄 别 的非 靶标 分析方 向发展 。液质 联用 技术 在乌 头类 生 物碱 的裂解 、 分鉴 别 、 制配 伍前 后 成 分变 化 、 成 炮
质谱 联用 （Ｅ ＭＳ等 。色谱 联用 技术 在 生物 样 品分 Ｃ— ）
纪８ ０年代 已成 功地 与 质谱 联 用 ，并 且 随着 小 型 台 式 四极 质谱 的发展 ， 谱 已成 为气 相 色谱 的一种 重 质 要 的专 用 检测 器 ， 同时进 行 上 百种 不 同成 分 的分 可 离并 进 行质 谱 检测 。除 以上联 用外 ， 四极 杆质 谱 将 与 飞行 时 间质谱 组 成 串联 质谱 ， 合 最新 发 展 的 毛 结 细 管液 相 色谱 技 术 组 成 的（ａ Ｌ — — Ｏ — — １ Ｃ ｐ Ｃ Ｑ Ｔ Ｆ ＭＳ ＭＳ 将 集 成 高 效 毛细 管 、 相 色谱 、 液 四极 杆 质谱 与 飞 行 时 问 质 谱 等 的 优点 而 成 为 当前 解 决 复 杂样 品分 离
色谱质谱联用
CH5+, C2H5+ , C3H5+ 等为稳定的次级离子。
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加合离子与样品分子反应：准分子离子[QM] +
M + CH5+ → [MH] + + CH4 M + C2H5+ → [MH] + + C2H4 M + C2H5+ → [MH] + + C2H6
生成的[M+H] +和 [M-H] +比样品分子M多一个H或少一个H， 称为准分子离子。化学电离源是一种软电离方式，有 些用EI方式得不到分子离子的样品，改用CI后可以得到准 分子离子，因而可以求得分子量。
• 被分析的样品首先要离子化，然后利用不同离子在电场或磁 场运动行为的不同，把离子按m/z分开而得到质谱，并得到样品 的定性定量结果。
43
57
29 15
71 85 99 113 142
m/z
10
2.1 质谱的发展
1911年 40年代 50年代 60年代 70年代
80年代
世界第一台质谱装置（J.J. Thomson） 同位素测定和无机元素分析 有机物分析 气相色谱-质谱联用 计算机技术引入
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2.4 质谱术语
基峰： RI 100, 质荷比： m / z , z = 1, z = 2; m的计算：组成离子的各元素同位素的质子和中子之和。 精确质量: 基于天然丰度最大的同位素的精确原子量
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电子轰击电离 EI
• EI源应用最为广泛，它主要用于挥发性样品的电离。 • 原理：由GC或直接进样杆进入的样品，以气体形式 进入离子源，由灯丝发出的电子与样品分子发生碰撞使 样品分子电离。 • 所有的标准质谱图都是在70 eV下做出的。有机物分子 可能被打掉一个电子形成分子离子，也可能会发生化学 键的断裂形成碎片离子。 • 由分子离子可以确定化合物分子量，由碎片离子可以 得到化合物的结构信息。
气相色谱-红外光谱联用技术
冷却，而氩和样品组分被冻结在反射面
上。冷盘由步进电极带动匀速旋转，在 反射面上留下一窄条凝固的氩带，色谱
馏出组分在氩带中形成斑点，见图5-23。
当冷盘旋转180度即可被红外仪测量而 得到色谱图和组分的红外光谱
图5-23 图5-22
两种接口的比较： • 光管接口： 不足： • 优点： 细内径的光管有光晕损 失，使透射率下降； 可实时记录； 价格相对便宜； 为了防止相邻色谱峰在 光管中重合而采用的稀释 易于操作。 技术将导致灵敏度降低； 光管必须保温，而温度 越高，光能量损失越大。
由于试样组成的性质和色谱
条件不同，对不同试样应通过 实验选择不同的尾吹流速，以 达到最佳的分辨率和灵敏度。 除此以外，还应注意传输管路 和光管均应控制适当的温度， 使连接区温度略高于柱温，以 免色谱流出物在连接区滞流
（冷区滞流），使进入光管的
被测组分量减少而影响灵敏度。 图4连接单元示意图
（2）冷冻捕集接口 结构：如图5 关键部分是冷盘。冷盘直
色谱技术的高效分离及定量检测能力与红 外光谱独特的结构鉴定能力相结合是一种 具有很高实用价值的分离鉴定手段，非常 适合于复杂试样的分析。
•
气相色谱与红外光谱联用，可在色谱高效分离基础上提 供较直接完整的分子结构信息，且对异构体有较强的解析 能力。但一般红外光谱技术，由于扫描速度慢，灵敏度较 低，其联机联用长期未能取得引人注目的发展。随着傅里 叶变换红外光谱仪的发展与成熟，GC/FTIR取得了突破性的
实际中应用较少。
重建IR光谱图联机分析方法
1. 窗口分析法 2. 连续观察法
3. 库谱搜索法
4. 混合峰的分析法
四、GC-FTIR应用前景
随着计算机软件技术的发展，计算机差谱技术
色谱联用技术LCMS
由于 HPLC目前的应用极其广泛， 特别是在我们药学专业应用更为普遍， 所以 LC-MS 在使用上比 GC-MS 有更 高的使用价值。
二、LC-MS的工作原理
与GC-MS基本相同，最大的不同是接口不同。 另外， LC-MS 一般用来分析挥发性差，热不稳 定的样品，应用范围增大。 非极性化合物不能分析。（难以离子化）
（1）种类：甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合 物以及易挥发盐的缓冲溶液。 若流动相需用缓冲溶液，该缓冲液最好具有挥发 性，这样可减少缓冲盐在离子源内的沉积。
应当根据样品所需的极性以及样品的pH值，调节 流动相的pH。
蛋白酵素
流动相应当具有低的蒸发热和低的表面张力，以 增强离子的解吸作用，离子化效率提高。 （2）流速：和色谱柱的内径有关，内径越小流量越 小。 0.3 1.0 2.1 4.6 内径(mm) 10 30~60 200~500 >700 流速(μl/min)
五、 HPLC-MS的灵敏度
MSD与DAD的比较
（三甘油）
（椰子油） 椰子油
氨基甲酸盐
六、LC-MS联用仪的真空
七、 碰撞诱导解离（CID）技术
电喷雾是一种“软”电离技术，通常只形成准 分子离子，提供分子量信息。但是在实际工作中， 特别是对未知化合物的分析，不仅需要分子量，而 且更需要尽可能多的化合物碎片信息。 碰撞诱导解离（CID）可解决这一不足。
电喷雾接口（ ESI）液滴变化示意图:
Charged Droplets
--+ + ++ + + + + + + + + + + + - + - + ++ - -- + + -+ --+ + ++
色谱联用技术(LC-MS).
常用于强极性化合物及高分子化合物的测定，一般 不适于非极性或弱极性化合物的分析；
由于温度较低，因此较适用于热不稳定化合物；
只能允许非常小的液体流量（0.2~1mL）。
② 大气压化学源(API-±CI、APCI)
大气压化学源 工作原理
与ESI相似，所不同的是通过电晕放电针首先 使溶剂离子化，离子化的溶剂与待分析物气态分 子发生离子交换反应，形成准分子离子，使分析 物离子化。
（1）种类：甲醇、乙腈、水和它们不同比例的混合 物以及易挥发盐的缓冲溶液。 若流动相需用缓冲溶液，该缓冲液最好具有挥发 性，这样可pH值，调节 流动相的pH。
蛋白酵素
流动相应当具有低的蒸发热和低的表面张力，以 增强离子的解吸作用，离子化效率提高。 （2）流速：和色谱柱的内径有关，内径越小流量越 小。 0.3 1.0 2.1 4.6 内径(mm) 10 30~60 200~500 >700 流速(μl/min)
母离子分析可用来鉴定和确认类型已知的 化合物，尽管它们的母离子的质量可以不同， 但在分裂过程中会生成共同的子离子，这种扫 描功能在药物代谢研究中十分重要。
Product Ion Scan(子离子扫描)
-After identification, the precursor ion is sent into the collision cell and fragmented by CID -Q1 is fixed, Q3 sweeps a given mass range -Used for structural elucidation（结构确认） -First step to developing quantitative method
（2） 负离子方式
液相色谱—质谱联用技术与代谢组学
液相色谱—质谱联用技术与代谢组学作者：李亚港来源：《大东方》2018年第05期摘要：色谱联用技术是将色谱分离装置与各种检测装置通过接口技术连接后而成的一种新型的仪器分析技术。
液相色谱-质谱联用技术（LC/MS）由于能够分离极性的、离子化的、不易挥发的和热不稳定的化合物，具有更广阔的应用前景。
色谱-质谱联用技术是代谢组学的主要分析技术平台，随着LC/MS技术的不断发展，必将会更多地应用于代谢组学方面，为其分析提供更多的方法与方便。
本文从当前代谢组学研究平台技术的角度，系统地介绍液质联用方法的基本原理与代谢组学的关系。
关键词：LC/MS；代谢组学；药物分析一、液质联用技术的原理（1）LC色谱单元部分①液-固色谱法。
液-固色谱法是使用固体吸附剂，被分离组分在色谱柱上分离原理是根据固定相对组分吸附力大小不同而分离。
常用的吸附剂为硅胶或氧化铝，粒度5～10um。
适用于分离分子量为200～1000的非离子型化合物，因此这种色谱法常用于分离同分异构体。
②液-液色谱法。
液-液色谱法是一种基于被测物质在固定相和流动相之间的相对溶解度的差异，通过溶质在两相之间进行分配以实现分离的方法。
按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱法（NPC）和反相色谱法（RPC）。
一般的分离方法都是反相色谱法。
③离子交换色谱法。
离子交换色谱法的固定相是离子交换树脂，常用苯乙烯与二乙烯交联形成的聚合物骨架，在表面末端芳环上接上羧基、磺酸基（称阳离子交换树脂）或季氨基（阴离子交换树脂）。
被分离组分在色谱柱上分离原理是树脂上可电离离子与流动相中具有相同电荷的离子及被测组分的离子进行可逆交换，根据各离子与离子交换基团具有不同的电荷吸引力而分离。
④离子对色谱法。
又称偶离子色谱法，是液液色谱法的分支。
它是根据被测组分离子与离子对试剂离子形成中性化合物后，在非极性固定相中溶解度增大，从而改善分离效果。
主要用于分析离子强度大的酸碱物质。
⑤排阻色谱法。
排阻色谱法的固定相是有一定孔径的多孔性填料，利用分子筛对分子量大小不同的各组分排阻能力的差异而完成分离。
生化分析中的色谱和质谱联用技术
生化分析中的色谱和质谱联用技术随着科技的不断更新和发展，生化分析的技术已经有了很大的改进，其中色谱和质谱联用技术（GC-MS, HPLC-MS）成为了生化分析中不可或缺的工具。
本文将从什么是色谱和质谱以及其原理、在生化分析中的具体应用、优点和缺点等方面进行详细介绍。
一、色谱和质谱的概述色谱（chromatography）为分离物质的一种方法，原理是通过载体或相沉淀作用使不同种类的物质分离开来，具体分为气相色谱（Gas Chromatography, GC）和高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）。
质谱（mass spectrometry）是一种分析方法，基于原子（或分子）质量对化合物进行测量，其峰形代表化合物的质量谱或单离子。
GC-MS联用技术是将两种分析技术相结合，通过GC将待测物质分离后送入MS，通常适用于研究挥发性化合物（volatile compounds），如药物代谢、毒理学研究、环境污染研究等。
HPLC-MS（毛细管电泳质谱联用技术）同样是将两种技术结合起来，HPLC通过液相色谱分离，然后将分离后的化合物直接送入MS中进行分析，通常用于非挥发化合物的分析。
二、在生化分析中的应用1. 药品检测联用GC-MS技术的应用非常广泛，尤其在药物代谢学领域内，可以用于对药品的分析、总神经酰胺的测定以及物质滥用检测等。
在药物治疗方面，GC-MS可以用于对药物每个亚型在体内的代谢作用进行测定；在毒三联检测（毒物热线，毒物测定，毒抗检测）中，GC-MS可以检测到已知和未知物质，以及这些物质在对体内代谢和转化后的产物。
2. 食品检测色谱和质谱联用技术也被广泛应用于食品的检测中，可以用于检测食品加工中杂质的状况，包括油脂、蛋白质和糖类等成分，以及检测食品中有害物质的存在，如酒精、咖啡因、合成色素、添加剂及其他污染物等。
3. 分析环境污染GC-MS可以用于环境污染物的监测分析，如检测空气中的有机物和水中的有机物、致癌物质和有毒物质等。
4.1 色质联用
4 色谱联用技术
色 谱 质 谱 联 用 技 术 -
联用技术现状： 联用技术现状：
表5-1 联用技术现状
GC LC IR MS UV-Vis AAS AFS ICP FS NMR ○ √ √ ○ ○ √ ○ ○ □ □ □ □ √ □ □ ○ ○ ○ √ √ √ □ □ □ □ ○ □ □ √ □ ○ √ √ ○ □ □ ○ ○ □ ○ □ ○ □ □ ○ ○ □ ○ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ √ □ √ □ □ □
4. 1. 1 气相色谱-质谱联用 气相色谱-
色 谱 质 谱 联 用 技 术 -
接口技术 根据色谱柱、 根据色谱柱、质谱仪离子源类型和 它们的操作条件、真空系统的效率等， 它们的操作条件、真空系统的效率等， 可采用直接连接和通过分子分离器富集 两种方式。 两种方式。Biblioteka 图5-3 GC/MS 联接方式
A-直接联接； B-分子离子器联接 直接联接； 分子离子器联接 直接联接
图5-4
4. 1. 1 气相色谱-质谱联用 气相色谱分流型接口： 色 分流型接口： 原理：在色谱柱的出口将载气分为两部分， 谱 原理：在色谱柱的出口将载气分为两部分， 质 然后将质谱仪可以承受的较少部分直接导入 离子源。 谱 离子源。 联 接口装置： 接口装置： V × 用 C 技 毛细管和放 GC MS p1 p2 空阀。 术 空阀。 特点： 特点： 结构简单。 结构简单。
4. 1. 1 气相色谱-质谱联用 气相色谱-
色 谱 质 谱 联 用 技 术 -
扫描速度 一般质谱仪对扫描速度的要求不高。 一般质谱仪对扫描速度的要求不高。但 如果与气相色谱联用，由于气相色谱峰很窄， 如果与气相色谱联用，由于气相色谱峰很窄， 有的仅几秒钟时间， 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， 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， 仪有较高的扫描速度，才能在很短的时间内 完成多次全质量范围的质量扫描。 完成多次全质量范围的质量扫描。 另一方面，要求质谱仪能很快地在不同 另一方面， 的质量数之间来回切换，以满足选择离子检 的质量数之间来回切换， 测的要求。 测的要求。
色谱联用技术(LC-MS)
应当根据样品所需的极性以及样品的pH值，调节 流动相的pH。
蛋白酵素
流动相应当具有低的蒸发热和低的表面张力，以 增强离子的解吸作用，离子化效率提高。 （2）流速：和色谱柱的内径有关，内径越小流量越 小。 0.3 1.0 2.1 4.6 内径(mm) 10 30~60 200~500 >700 流速(μl/min)
常用于强极性化合物及高分子化合物的测定，一般 不适于非极性或弱极性化合物的分析；
由于温度较低，因此较适用于热不稳定化合物；
只能允许非常小的液体流量（0.2~1mL）。
② 大气压化学源(API-±CI、APCI)
大气压化学源 工作原理
与ESI相似，所不同的是通过电晕放电针首先 使溶剂离子化，离子化的溶剂与待分析物气态分 子发生离子交换反应，形成准分子离子，使分析 物离子化。
API4000三重四级杆质谱仪示意图
CID
单四极杆与串连四极杆质谱对比
串联质谱基本功能： （各种扫描方式）
（1）Q1全扫描
（2）母离子（precursor ion）扫描
初始离子扫描
（3）子离子（Product Ion）扫描
（4）中性碎片丢失扫描
（5）多重反应监测
（Multiple Reaction Monitoring MRM ）
液滴与干燥气作用，在干燥气的作用下，溶剂蒸 发，离子向液滴表面移动，造成液滴表面的离子密度 越来越大，当达到Rayleigh限时，液滴表面电荷产生的 排斥力与液滴表面的张力大致相等，液滴非均匀破裂， 分裂成更小的液滴，更小的液滴继续重复蒸发、电荷 过剩和液滴分裂的过程。
液相色谱质谱联用技术
液相色谱质谱联用技术液相色谱质谱联用技术是一种技术，用于分析复杂的有机混合物，是一种逐一分析各组分的精细技术。
它结合了液相色谱（LC）和质谱（MS）两种分析技术的优点，以不同的方式实现组分分析，从而实现快速、准确的分析结果。
液相色谱-质谱联用的基本原理是，通过安装LC和MS两种仪器，将LC和MS接在一起并进行实验，即可实现快速准确地对受检物质中每个组分进行分析。
在液相色谱实验中，样品被色谱溶剂介质溶解，然后经过柱头洗脱，各组分根据其溶解性差别，被分离分馏，形成一系列的混合某种特征的离子。
这些离子被装入到质谱仪，质谱仪工作时可以将各组分根据其分子质量分离出来，从而得到分析结果。
液相色谱质谱联用技术的主要优点是：1）该技术可以快速准确地进行复杂物质的分析，实现节省分析时间；2）相比单独使用LC或MS技术，该技术能够更好地满足分析复杂混合物的需要，具有分离性优异的特点；3）可以根据实验需要，灵活改变实验参数，以获得更准确和更强的分析结果；4）节省空间，降低实验成本，可以使一台设备同时完成LC和MS两种实验。
液相色谱质谱联用技术广泛应用于药物研究，食品安全检测，环境毒理学研究，农业生物学实验，化学和农业分析，生命科学和分子生物学等多个领域。
它在分析有机混合物，环境毒理学分析以及食品安全检测方面都发挥了良好的作用。
但是，液相色谱质谱联用技术也存在着一定的不足，如果仅靠一种分析技术，则很难获得完整的分析信息，另外，该技术的设备很复杂，费用较高，对操作人员的技术需求较高，不适合老练科研人员。
总之，液相色谱质谱联用技术是一种实用先进的分析技术，可以快速准确地分析复杂有机混合物，在药物分析、环境毒理学研究和食品安全检测等方面均有广泛应用。
但是，也存在一定不足，希望能有更多更好的技术来改善它。
高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)研究及应用
（３）检测 效率高
其 高的技术路线起点，专一性更强、可靠程度增加 川、灵敏度
ＨＰＬＣ．ＭＳ具有高 的 自动化程度 ，分析时间更短 ，使用 的
增 加 等 性质 增 加 了 ＨＰＬＣ—ＭＳ的 应 用 范 围 。 除此 之 外 ， 简 单 便 ＨＰＬＣ 窄径 色 谱 柱 ， 提 高 了 分 离 效 果 的 同时 缩 短 了分 析 时 间 。
捷 的操作 进而低 廉 的试剂成本 使其 在面对 高通 量 的样 品分 析 ２ ＨＰＬＣ．Ｍ Ｓ技 术 结 构
测试 时具有 良好 的应对能力 。ＨＰＬＣ．ＭＳ技术在 生物基质 的检
ＨＰＬＣ．ＭＳ联 用仪 的组件 为 ：高效液相 色谱 （ＨＰＬＣ）、接
测 同样具 有很大 的应 用价值 ，对于 微量物 质 的定性 、定量 的 口装置 （连接 ＨＰＬＣ与 ＭＳ的装 置， 同时 也是 电离源 ）、质 谱
他技 术 手 段 相 比，ＨＰＬＣ．ＭＳ技 术 的应 用 范 围更 加 广 泛、灵 ＨＰＬＣ．ＭＳ的定性、定量 分析 手段主 要是通过 ＨＰＬＣ—ＭＳ的色
敏 度 更 高 、分 析 试 样 的速 度 及 效 率 进 一 步 提 高 ，这 样 性 质 使 谱 图得 到 分 析 结 果 ， 同 时 得 到 每 一 个 组 分 的分 子 量 和 其 丰 富
根 据质 荷 比的不 同而进行 分离 ，离 子信 号将被 转为 电信 号传
ＨＰＬＣ—Ｍ Ｓ技 术 的 发 展 关 键 是 接 口 技 术 的 进 步 。 对 于 入 数据 处理系 统，根据 所得 的色谱 峰位置 及强 弱对样 品进行
ＨＰＬＣ．Ｍ Ｓ技 术 的 接 口技 术 的主 要 发 展 前 景 在 于 使 热 不 稳 定 和 定 性 （成 分 及 结 构 ）、定 量 分 析 。
色谱质谱联用技术原理
色谱质谱联用技术原理色谱质谱联用技术（GC-MS，Gas Chromatography-Mass Spectrometry）是一种化学分析方法，结合了色谱技术和质谱技术的优势，广泛应用于分析和鉴定复杂样品中的有机化合物。
色谱是一种分离技术，根据化合物间在固相柱上的吸附和解吸行为的差异，将混合物中的化合物分离开来。
质谱是一种鉴别技术，通过电子轰击等方式将化合物分解成离子，并以离子质量为基础，通过离子质荷比（m/z）的差异来识别和定性分析化合物。
色谱质谱联用技术的基本原理如下：首先，样品经过预处理，通常是通过提取或者溶解，去除杂质和增强目标化合物的浓度。
然后，样品通过一个色谱柱进行分离。
色谱柱通常是由一种吸附剂填充的管状物，例如气相色谱使用的是固定在微小颗粒上的液相，液相色谱使用的是固定在固相上的液相。
样品溶液注入装置将样品在柱上匀速地分离成不同的化合物。
接下来，分离的化合物进入质谱。
在质谱中，化合物被电子轰击，产生带电的离子。
离子根据质量荷比（m/z）比例扫描，并通过电子倍增器增强信号。
由于不同化合物的质量荷比不同，可以通过检测不同离子荷质比的信号来识别和定量分析样品中的化合物。
最后，通过对色谱和质谱的数据进行综合分析，可以确定样品中的化合物的结构和含量。
通过比对样品中化合物的质谱数据与数据库中的数据，可以找到匹配的化合物，并确定其身份。
由于不同化合物的质谱数据是特征性的，因此可以用质谱的数据来进行准确鉴定和定性分析。
色谱质谱联用技术的优势在于结合了色谱和质谱两种技术的特点，能够同时获得分离和鉴定的结果。
色谱能够分离复杂的混合物，为质谱提供纯净的化合物，避免了共存物的干扰。
质谱则能够提供化合物的结构信息和定性分析的结果，准确鉴定样品中的化合物。
色谱质谱联用技术广泛应用于食品安全、环境监测、药物分析等领域，为科学研究和实际应用提供了强有力的工具。
色谱质谱联用技术（GC-MS）的应用非常广泛，涉及到许多领域，例如环境科学、食品安全、药物研发和毒理学等。
色谱连用技术
色谱联用技术在生药学研究中的应用摘要：本文介绍了近年来HPLC–MS联用技术在中药指纹图谱建立、结构鉴定以及定量分析等方面的应用及其发展前景。
以及GC/ MS在中药材鉴定、中成药分析、药效学研究和药动学研究中的应用极其发展前景。
关键词：HPLC–MS GC/ MS 鉴定分析Abstract :In recent years were introduced in this article and HPLC - MS detection in traditional Chinese medicine (TCM) fingerprint is established, the structure identification and quantitative analysis of the application and development prospect. And the analysis of the GC/MS in the identification of Chinese medicinal materials, proprietary Chinese medic ine, the application of the pharmacodynamic and pharmacokinetic research prospects.Keywords: HPLC - MS analysis of GC/MS identification色谱联用技术，就是采用色谱技术将复杂体系加以分离，再用红外光谱、质谱或核磁共振等波谱学或光谱学等的技术分别提供其结构信息，这为复杂体系的分离分析研究提供了一种具有发展前景的新技术。
色谱联用技术包含了多种联用方式和技术，色谱方法主要包括高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、毛细管电色谱(CEC)和高效毛细管电泳(HPCE)等几种分离手段同四大谱即质谱、核磁共振、红外、紫外光谱的分别联用组成了色谱联用技术的丰富内涵，此外还有与其他技术的联用应用。
气相色谱质谱联用技术的原理及应用
分流进样注意事项
• 分流进样时为了保证分流比的概念真实有 效，样品（溶剂+被分析物）必须与载气充 分混合，形成一个均匀的混合物。如果进 样量过大，溶剂会膨胀为很大的体积，致 使进样口衬管过载。其结果必将导致样品 从吹扫出口流出而造成样品损失，同时也 会造成载气输入管路的污染。
进样（气化）室温度
质谱电离方式
• 离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这些离 子在离子光学系统的作用下，会聚成有一定几何形状和一定能量的离 子束，然后进入质量分析器被分离。
• • EI电子电离源：主要分析挥发性样品，GC-MS 标准质谱图NIST谱库。
国际上统一用70eV，在这一电子能的作用下可形成最多的离子，可形 成相对大的分子离子峰和强的碎片离子峰（与分子结构有关）。有些 化合物的分子离子不出现或很弱。MS source temperature 230 ℃。 • • CI化学电离源：软电离技术，EI有些分析不了，CI可以分析易气化样品 的分析，GC-MS 非标准质谱图，不能谱库检索。 • FAB快原子轰击源：极性强，分子量大难气化的样品的分析。 • ESI电喷雾电离源:液相色谱质谱联用仪，软电离方式，适合于分析极 性强的大分子有机化合物。 • APCI大气压化学电离源：中等极性的有机化合物，是ESI的补充，得准 分子离子，单电荷离子。
• 柱温提高，会使各组分的挥发靠拢，不利于分离， 柱温不能太低，被测组分在两相间扩散速率大为减 小，分配不能迅速达到平衡，峰形变宽，柱效下降， 并延长了分析时间。
程序升温选择பைடு நூலகம்则
• 在使最难分离的组分能尽可能好的分离的情况下，尽可能采取较 低的柱温，但以保留时间适宜，峰形不拖尾为度。
• 对于高沸点混合物（300-400℃），希望在较低的柱温下（低于其 沸点100-200℃）分析，为改善液相传质速率，可用低固定液含量 （质量分数1%-3%）的色谱柱，使液膜薄一些，但允许最大进样 量减小，因此应采用高灵敏度检测器。
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2.离子阱质量分析 器(ion trap)
特定m/z离子在阱内一 定轨道上稳定旋转， 改变端电极电压，不 同m/z离子飞出阱到达 检测器；
特点： （1）结构简单，体积小，价格低 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）自身可做多级，有利于定性 （4）质量分辨率6000-9000 （5）检测的m/z范围小 （6）新的orbitrap是现在最优的质量 分析器之一，克服了以上所有弱点
(3)质量色谱图（提取离子流图）
以指定质荷比的离子强度（而不是总 的离子流强度）对时间t（或扫描号） 作图。
是计算机进行数据处理得到的图。 优点：可在复杂混合物的TIC图中,迅
速找到所需检测的化合物或同系物。
***
*
*
*
TIC
m/z88
MC
某天然蜡衍生物的总离子流图和质量色谱图
（用于寻找一类成分）
3. 色谱联用技术发展现状
色谱：分离 光谱：结构鉴定
两者联用，不仅可以对混合物中的各未知组 分进行定性，也可用于定量分析。
GC-MS, GC-FTIR, LC-MS, LC-FTIR, LC-NMR, LC-ICP-AES…
7.2 气相色谱－质谱联用 GC-MS
1.气相色谱与“四谱”工作条件的适应性
喷射式分子分离器，早期，适合于填充柱； 通过传输线直接连接，适合于毛细管柱。
喷射式分子分离器的结构 作用：①降低气压；②浓缩样品。
3. 仪器结构 出口
机械泵
气相色谱
传输线
质谱 离子源
高真 空泵
质量分析器
检测器
化学工作站软件（计算机）
• GC-MS组成：
GC ：低流失毛细ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ柱 载气必须用>99.999%的氦气
方法 气相色谱 质谱 红外
紫外 核磁共
操作特性
物理状态(气相)
是
是 不希望
否
否
灵敏度（毫微克） 是
是 否 取决于样品 否
扫描时间匹配
是是
否
是
连续流动
是
是否
否
否
温度匹配
是否
否
否
工作气压
是
否是
是
是
2、气质联用接口（协调输出/输入的矛盾）
工作气压不匹配是实现 GC－MS联用的主要 困难。GC柱的输出为100 kPa，而MS离子源在 小于10－3 Pa的条件下工作。 接口的作用是将 GC流出的载气气压降低到 MS 能够接受的程度，并将样品送入MS离子源 接口的类型
4
二十四碳烷
5
二十醇乙酸酯
6
二十五碳烷
7
二十六碳烷
8 二十二醇乙酸酯
9
二十七碳烷
10
二十八碳烷
11 二十四醇乙酸酯
序号 化合物名
12 二十九碳烷 13 三十碳烷 14 二十六醇乙酸酯 15 三十一碳烷 16 结构未定* 17 三十二碳烷 18 二十八醇乙酸酯
19 结构未定*
20 三十四碳烷 21 三十醇乙酸酯 22～25 结构未定*
离子源：电子轰击源、化学电离源 MS ：四极杆质谱仪、离子阱、飞行时间质谱仪 接口：细口径毛细管柱——通过传输线直接连接
粗口径——分流 数据系统：计算机 数据库 真空系统：分子涡轮泵
4、质量分析器
•四极杆质量分析器 •飞行时间质量分析器 •离子阱质量分析器 •磁质量分析器 •傅里叶变换离子回旋共振质量分析器 •多个质量分析器的串联（串联质谱联用）
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1.0
2.0
3.0
4.0
质量色谱图
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
总离子流图
（用于寻找微量成分）
5.GC-MS的应用
凡是能用气相色谱分析的试样，均适合于 GCMS分析，如 环境污染物的分析 香精、香料的成分分析和质量评价 中草药的挥发性成分鉴定 药物及其他化工产品的分析 毒物、毒品及违禁药物的鉴定和检测等等。
(1)总离子流图（TIC）
质谱仪检测到的所有离子信号（不分其质荷比） 的总和对时间t作图
相当于气相色谱图。没有组分通过时为基线； 当组分流出时，即出现峰。
记录方法： TIC检测器； 计算机采集和存储连续、重复扫描的信息， 然后进行数据处理。
某种天然蜡质衍生物的GC－MS总离子流图
TIC图中的每一个峰代表一个组分； 峰的位置就是该组分的色谱保留时间； 峰面积与组分的相对含量有关。
气相色谱-四极杆质谱仪
4.气质联用系统提供的信息
GC-MS-Computer的工作过程： GC：各组分被色谱柱分离，随时间变化 依次从柱子流出，通过接口进入MS。 MS：连续扫描MS图，每扫描一张MS图需 花费约零点几到几秒钟。总扫描时间＝ (扫一张图谱的时间)×扫描次数 计算机：将得到的所有MS数据存储起来， 供下一步的处理和输出。
对于给定的直流DC和射频电压
1. 四极杆质量分析器
RF ，特定质荷比的离子在轴向 稳定运动，其他质荷比的离子
（Quadrupole Mass Filter）则与电极碰撞湮灭。将DC和RF
以固定的斜率变化，实现质谱
扫描功能。
Electron Beam Sample in
Ion Beam
A
C
+
B
特点： （1）结构简单，体积小，价格便宜 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）可串联使用 （4）无需狭缝分离，灵敏度高 （5）质量分辨率不高(小数点后1位） （6）检测的m/z范围小
(2)每个组分的质谱图
88
101 396
可从质谱图获得组分的分子量和分子结构信息。 谱库检索
根据NIST，INCOS，PBM三种算法，将未知物图谱 与谱库中的标准图谱比较，匹配度越高，可信度 越高
由GC－MS确定的某天然蜡衍生物的成分
序号 化合物名称
1
十六碳酸
2 9,12-十八碳二烯酸
3
十八碳酸
第七章 色谱联用技术
7.1 色谱联用分析技术概述
1.联用技术的必要性
每种分析方法都有其特长和局限性。局限性 来自两个方面：
◦ 原理方面，不可逾越； ◦ 技术方面，可以改进、发展。
在线联用不仅能取长补短，而且还具有协同作用， 获得两种技术单独使用时所不具备的某些功能。
2.实现在线联用的关键
硬件接口（hardware interface） 用于协调联用的两种仪器的输出和输入之 间的矛盾，使两种仪器连接成一个整体。
3.飞行时间质量分析器(TOF)
具有相同动能、不同质量的离子，其飞行速度不同而分 离。如果固定离子飞行距离，则不同质量离子的飞行时 间不同，质量小的离子飞行时间短而首先到达检测器。
特点： （1）结构简单，体积较大，价格略贵 （2）扫描速度快，与色谱出峰速度匹 配，适合联用 （3）灵敏度高 （4）质量分辨率高 （5）检测质量无上限