安捷伦-液质联用技术(LCMS)及其应用 (2)
液质联用原理及应用
液相色谱—质谱联用的原理及应用液质联用与气质联用的区别:气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器，适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图，可与标准谱库对比。
液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问题：不挥发性化合物分析测定；极性化合物的分析测定；热不稳定化合物的分析测定；大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析测定；没有商品化的谱库可对比查询，只能自己建库或自己解析谱图。
目前的有机质谱和生物质谱仪，除了GC-MS的EI和CI源，离子化方式有大气压电离（API）（包括大气压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压光电离APPI）与基质辅助激光解吸电离。
前者常采用四极杆或离子阱质量分析器，统称API-MS。
后者常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF-MS）。
API-MS的特点是可以和液相色谱、毛细管电泳等分离手段联用，扩展了应用范围，包括药物代谢、临床和法医学、环境分析、食品检验、组合化学、有机化学的应用等；MALDI-TOF-MS的特点是对盐和添加物的耐受能力高，且测样速度快，操作简单。
质谱原理简介：质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。
以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标，离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。
常见术语:质荷比: 离子质量(以相对原子量单位计)与它所带电荷(以电子电量为单位计)的比值,写作m/Z.峰: 质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰.离子丰度: 检测器检测到的离子信号强度.基峰: 在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰.总离子流图；质量色谱图；准分子离子；碎片离子；多电荷离子；同位素离子总离子流图:在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图,也称TIC图.质量色谱图指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所作的图.利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合物分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的方式。
液质联用原理及应用 (2)
液相色谱—质谱联用的原理及应用液质联用与气质联用的区别:气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器，适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图，可与标准谱库对比。
液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问题：不挥发性化合物分析测定；极性化合物的分析测定；热不稳定化合物的分析测定；大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析测定；没有商品化的谱库可对比查询，只能自己建库或自己解析谱图。
目前的有机质谱和生物质谱仪，除了GC-MS的EI和CI源，离子化方式有大气压电离（API）（包括大气压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压光电离APPI）与基质辅助激光解吸电离。
前者常采用四极杆或离子阱质量分析器，统称API-MS。
后者常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF-MS）。
API-MS的特点是可以和液相色谱、毛细管电泳等分离手段联用，扩展了应用范围，包括药物代谢、临床和法医学、环境分析、食品检验、组合化学、有机化学的应用等；MALDI-TOF-MS 的特点是对盐和添加物的耐受能力高，且测样速度快，操作简单。
质谱原理简介：质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。
以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标，离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。
常见术语:质荷比: 离子质量(以相对原子量单位计)与它所带电荷(以电子电量为单位计)的比值,写作m/Z.峰: 质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰.离子丰度: 检测器检测到的离子信号强度.基峰: 在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰.总离子流图；质量色谱图；准分子离子；碎片离子；多电荷离子；同位素离子总离子流图:在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图,也称TIC图.质量色谱图指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所作的图.利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合物分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的方式。
液质气质联用仪用途
液质气质联用仪用途
液质气质联用仪（LC-MS）是一种结合液相色谱（LC）和质谱（MS）技术的分析仪器。
它的用途非常广泛，涵盖了许多不同领域
的应用。
首先，液质气质联用仪在生物医药领域中被广泛应用。
它可以
用于药物代谢研究，药物残留检测，生物标志物的鉴定等。
在药物
开发过程中，LC-MS可以帮助科学家们快速准确地分析药物的成分
和代谢产物，从而加快新药研发的速度。
其次，在环境监测领域，液质气质联用仪也发挥着重要作用。
它可以用于检测水体和土壤中的污染物，如农药残留、重金属等，
有助于保护环境和人类健康。
此外，食品安全领域也是液质气质联用仪的重要应用领域之一。
它可以用于检测食品中的添加剂、农药残留、食品中的毒素等，确
保食品安全和质量。
在化学和生物化学研究中，液质气质联用仪也被广泛应用于分
析样品中的化合物、蛋白质和代谢产物等，为科学家们提供了强大
的分析工具。
总之，液质气质联用仪在医药、环境、食品和科学研究等领域都有着重要的用途，它的高灵敏度、高分辨率和高通量分析能力使其成为现代分析化学领域中不可或缺的工具之一。
安捷伦-液质联用技术(LCMS)及其应用
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4
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43
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液相色谱质谱联用技术应用基本原理和应用LCMS
液相色谱质谱联用技术应 用基本原理和应用LCMS
北沙参 植物与药材
液相色谱质谱联用技术应 用基本原理和应用LCMS
10个香豆素对照品
CH3O
HO
O
O
O
O
O
OH
东莨菪内酯
花椒毒酚
OCH 3
OCH3
O
O
O
OCH 3
异茴芹内酯
O
O
O
佛手柑内酯
O
O
O
OCH3
花椒毒素
O O
O
O
O
氧化前胡素
O
O
O
补骨脂素
O
LC-MS可解决的问题：
• 定性：结构信息，保留时间 • 定量：峰面积，峰高 • 可检测极微量的物质
液相色谱质谱联用技术应 用基本原理和应用LCMS
如何完成工作？
大气压
HPLC仪
离子源
真空系统
质量分析器 离子检测器
数据采集 系统
液相色谱质谱联用技术应 用基本原理和应用LCMS
离子源
1 电喷雾电离(ESI) LC/MS 2 大气压化学电离(APCI) LC/MS 3 基质辅助激光解吸电离(MALDI)
对溶剂选择、流速和添加物 的依赖性较小
LCMS原理以及应用 ppt课件
LCMS原理以及应用
通常通过由惰性气体分子，例如氮气，氩气或 氦气，碰撞所选择的分子离子来实现的。这种 通过中性分子的碰撞把能量传递给离子的过程 就是所谓的“碰撞诱导解离（CID）” 。这种 能量传递足以使分子键断裂和所选择的离子重 排 碎片离子被用于对原来的分子离子的结构判断。
基础知识
优点： 1. 灵敏度高，10-7—10-8g,单离子检测可达10-12g 2. 快速，几分甚至几秒 3. 测定分子量，确定分子式 4. 分析范围广，便于混合物分析 5. 新的电离、检测技术
局限性: (1)异构体，立体化学方面区分能力差。 (2)重复性稍差，要严格控制操作条件 (3)有离子源产生的记忆效应，污染等问题。 (4)价格稍显昂贵，操作有点复杂 (5)质量歧视效应
合物，而APCI更适合于分析极性较小的化合物。 • 多电荷：APCI源不能生成一系列多电荷离子
LCMS
Drying gas
Nebulizer Gas
From LC
CDL 分液器 聚焦镜
Q-array
入口镜 四极杆
八极
前杆
ESI/APCI
隔离板
废液管 旋转泵 TMP 1
Detector
TMP 2
质量分析器
离子源
1.电感耦合等离子体离子化（icp） 由于该条件下化合物分子结构已经被破坏，所以仅适用于元素分析。
2.电子轰击电离（ei） 能提供有机化合物最丰富的结构信息，有较好的重现性，其裂解规律的研究也最为完善。 缺点在于不适用于难挥发和热稳定性差的样品。
3.化学电离（ci） 适合于色谱和质谱联用,低气压化学电离源可以在较低的温度下分析难挥发的样品，并能 使用难挥发的反应试剂，但是只能用于傅里叶变换质谱仪。
安捷伦-液质联用技术(LCMS)及其应用
含有气溶胶的分析物
[溶剂+H]++M--------->溶剂 +[M]+
溶剂在蒸发 器中蒸发
+
++ ++
+
+
+
+
+ +
+
+ +
++
++
+ +
++
+
电荷转移至 分 析物分子
蒸汽
通过电晕针放电形 成带电荷的反应剂 离子
流动相
分析物
++ + ++
分析物离子
by Li Ping
High fragmentor: 130 V
1
2
3
4
5
6
7 min
by Li Ping
108.1 218.1
245.1 311.1
156.1
100
200
300
m/z
31
312.1
可同时采集多种质谱信号: SIM/Scan
SIM 来定量所选的目 标化合物离子
对未知的化合物 SCAN
by Li Ping
40000
20000
100
200
300
m/z
1
2
3
4
5
min
by Li Ping
33
可同时采集多种质谱信号: 时间编程信号
Improve data quality and manage data file size:
液质联用的应用及原理
液质联用的应用及原理液质联用（liquid chromatography-mass spectrometry, LC-MS）是一种结合液相色谱技术和质谱技术的分析方法。
液质联用技术能够对化合物进行分离、鉴定和定量分析，广泛应用于生物医学、药物研发、环境监测和食品安全等领域。
下面将详细介绍液质联用的应用和原理。
液质联用技术的应用：1. 生物药物分析：液质联用技术在生物药物的质量控制和生物药物代谢动力学研究中具有重要作用。
通过分析生物样品中的代谢产物、蛋白质、多肽等，可以了解药物的代谢途径、药物在体内的分布以及药物对机体的影响。
2. 食品安全检测：液质联用技术可用于检测食品中的残留农药、重金属、抗生素等有害物质。
通过将样品与液相色谱相结合，可以实现对样品中复杂组分的分离和富集，而质谱技术则能提供高分辨率和高灵敏度的检测结果，从而保证食品的安全性。
3. 环境分析：液质联用技术在环境监测领域也广泛应用。
通过分析水体、土壤、大气中的有机污染物、环境激素等，可以了解环境污染物的来源、分布和迁移途径，并用于评估环境的污染程度和生态风险。
4. 药物研发：液质联用技术在药物研发过程中起到关键作用。
通过对药物和其代谢产物的分析，可以评估药物的代谢途径和代谢产物的活性。
此外，液质联用技术还可用于药物的纯度检验、定量分析和药物的生物利用度研究。
液质联用技术的原理：液质联用技术的原理基于液相色谱和质谱技术的相互结合。
液相色谱（LC）是一种基于样品溶液在固定相上的分配和净化过程进行分离的技术。
液相色谱能够分离复杂样品中的各种组分，使其以不同的保留时间出现在柱出口。
质谱（MS）则是一种分析化学中使用的分离、识别和定量技术，它能够测量样品中各种化合物的摩尔质量和相对丰度，并提供化合物的结构信息。
液质联用技术的基本原理是将液相色谱和质谱技术进行串联。
首先，样品通过进样器进入液相色谱系统，经过柱子的分离后，不同的组分在柱出口以一定的顺序出现。
液质联用仪的原理和应用
液质联用仪的原理和应用一、原理液质联用仪（Liquid Chromatography-Mass Spectrometry，LC-MS）是一种结合了液相色谱（Liquid Chromatography，LC）和质谱分析（Mass Spectrometry，MS）的技术。
液相色谱用于样品的分离和纯化，质谱分析用于样品中化合物的定性和定量分析。
1. 液相色谱原理液相色谱是一种在液体介质中进行的分离和纯化技术。
它利用样品组分在固定相上的发生吸附、离子交换、分配等作用，并通过改变流动相的组成和流速，实现对不同组分的分离。
常见的液相色谱技术包括高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）、超高效液相色谱（Ultra Performance Liquid Chromatography，UPLC）等。
2. 质谱分析原理质谱是一种对化合物进行分析和鉴定的方法。
其原理是将化合物分子在真空条件下电离，使其形成离子，然后通过电场和磁场的作用，对离子进行加速、分离和检测。
质谱分析能够提供化合物的分子量、结构、组成和化学性质等信息。
3. 液质联用仪原理液质联用仪将液相色谱和质谱分析技术相结合，实现对化合物的分离、纯化和分析。
其原理是将经过液相色谱系统分离纯化的样品，通过导入质谱分析系统进行在线检测和分析。
液质联用仪能够充分发挥液相色谱和质谱的优势，实现对复杂样品的高灵敏度、快速、准确的分析。
二、应用液质联用仪具有广泛的应用领域和分析对象。
下面列举了液质联用仪在药物、环境、食品等领域的应用。
1. 药物领域应用•药物代谢研究：液质联用仪可以用于分析药物代谢产物，了解药物在体内的代谢途径和代谢产物的结构，用于药物研发和药物安全性评价。
•药物残留分析：液质联用仪可用于药物残留在生物样品、环境样品和食品中的检测，用于药物质量控制和食品安全监测。
•药物纯度分析：液质联用仪可以分析药物的纯度和杂质，用于药物生产过程的控制和质量评估。
液质联用原理及应用
液质联用原理及应用液相色谱—质谱联用的原理及应用液质联用与气质联用的区别:气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器，适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图，可与标准谱库对比。
液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问题：不挥发性化合物分析测定；极性化合物的分析测定；热不稳定化合物的分析测定；大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析测定；没有商品化的谱库可对比查询，只能自己建库或自己解析谱图。
目前的有机质谱和生物质谱仪，除了GC-MS的EI和CI源，离子化方式有大气压电离（API）（包括大气压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压光电离APPI）与基质辅助激光解吸电离。
前者常采用四极杆或离子阱质量分析器，统称API-MS。
后者常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF-MS）。
API-MS的特点是可以和液相色谱、毛细管电泳等分离手段联用，扩展了应用范围，包括药物代谢、临床和法医学、环境分析、食品检验、组合化学、有机化学的应用等；MALDI-TOF-MS的特点是对盐和添加物的耐受能力高，且测样速度快，操作简单。
质谱原理简介：质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。
以检测器检测到的离子信号强度为纵坐标，离子质荷比为横坐标所作的条状图就是我们常见的质谱图。
常见术语:质荷比: 离子质量(以相对原子量单位计)与它所带电荷(以电子电量为单位计)的比值,写作m/Z.峰: 质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰.离子丰度: 检测器检测到的离子信号强度.基峰: 在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的离子峰称作基峰.总离子流图；质量色谱图；准分子离子；碎片离子；多电荷离子；同位素离子总离子流图:在选定的质量范围内，所有离子强度的总和对时间或扫描次数所作的图,也称TIC图.质量色谱图指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所作的图.利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合物分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的方式。
液质联用仪原理及操作注意事项安捷伦ppt课件
高效液相色谱质谱联用（HPLC/MS）是指高效液 相色谱与质谱串联的技术，是将应用范围极广的 高效液相分离方法与灵敏、专属、能够提供分子 量和结构信息的质谱法结合起来的一种现代分析 技术。
HPLC-MS主要由HPLC仪、接口离子源（LC与MS连接装置）、 质量分析器、真空系统、计算机数据处理系统组成。
四、故障排除
信号低 质量准确度差 雾化器出口是小 液滴而不喷雾
1.确保雾化气压设定 足够高以利液相色谱 流动相气化 2.检查雾化器中针头 的位置 3停止溶剂流动，卸 下雾化装置，检查雾 化器末端是否损坏
无液流
1.检查溶液化学性质，确 定样品溶剂是合适的 2.保证用新样品，并且正 确存储样品 3.检查雾化器条件 4.清洁毛细管入口 5.检查毛细管有无损坏和 污染源自. MRM优化子离子碰撞能
三、液质操作系统的注意事项
•流动相以及样品必须过膜 （有机滤膜、水系膜） •流动相应超声脱气 10~20min,否则压力易 波动（装有在线脱气机， 影响会小一些） •反相常用流动相为甲醇、 乙腈、水以及缓冲盐溶液。
• 注意：LC中常采用无机缓冲 盐，LC/MS中则应该使用挥 发性的缓冲盐，如甲酸铵、 乙酸铵；或挥发性酸碱甲酸、 乙酸、氨水等调节pH
三、液质操作系统的注意事项
紫外检测器 UV
检 测 器 的 选 择
质谱检测器 MS
二极管阵列 检测器DAD
示差检测器 RID
荧光检测器 FLD
蒸发光散色 检测器ELSD
三、液质操作系统的注意事项
正 负 离 子 模 式 选 择 的 一 般 原 则 ：
适用于碱性样品，可用乙酸或 甲酸对样品甲乙酸化。样品中 含有仲氨或叔氨时可优先考虑 使用正离子模式（如磺胺类、 喹诺酮类物质）
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+
溶剂蒸发
分析物离子
溶剂离子束
盐/离子对 中性化和物
+
Rayleigh Limit
Reached
++
++
+-+--+-- +++
+
++--++ ++-- ++
+
+
库仑爆炸 （Coulomb Explosions）
by Li Ping
+ 溶剂离子束 + 分析物离子
7
液质联用的电喷雾(ESI)接口
液相的入口 雾化气入口
m/z-->
350
400
450
500
550
600
650
700
by Li Ping
16
安捷伦液-质联用仪介绍
by Li Ping
17
液质(LC/MS)联用系统的示意图
离子源
离子束 聚焦
M/Z 分析器
检测器
LC 接口
HPLC
by Li Ping
数据 处理
Abund. 100 80 60 40 20 0 100
10
液质联用的大气压化学电离源(APCI)接口
锥孔
透镜
高能打拿极/ 电子倍增器
毛细管 八极杆 四极杆
+
+ +
+
++
+ + + + + + + ++
+
Corona needle
热氮气
碎片碰撞电压（CID）
by Li Ping
11
APCI电离原理
by Li Ping
12
大气压源子化技术
电喷雾(ESI)
大气压化学电离源(APCI)
化合物无需具有挥发性
是分析热不稳定化和物的 首选方法
离子在溶液中以已生成
除了生成单电荷离子之外 还可以生成多电荷离子
化和物需具有一定的挥发性 化和物必需是热稳定的 离子在气态条件中生成 只生成单电荷离子
by Li Ping
13
电喷雾(ESI)和大气压化学离子化(APCI)
D e te c to r
U + V cos 2 f t
ions collide with the rods
ac and dc voltages
Scanning of measuring range: U and V are varied
Octopole
Fragmentation Zone (CID)
DETAIL
Lenses
Quadrupole
[M ] + [M1 ] +
2
by Li Ping
15
碰撞电压值对质谱图的影响
Abundance
8000 碰撞电压= 100 volts
6000
4000
2000
439 467
CH2OCOOC11H23 CHOCOOC13H27 CH2OCOOC15H31
502
684.65
m/z--> Abundance
8000 6000 4000 2000
350
400
450
500
碰撞电压= 175 volts
467
439
411
495
550
600
650
700
684.65
loss of C12 fatty acid loss of C14 fatty acid
loss of C16 fatty acid
by Li Ping
4
LC/MS联用技术的相对适用范围
by Li Ping
5
大气压电喷雾质谱应用范围
100,000
大气压电喷雾源
10,000
大气压化学源
1000
气相色谱/质谱
分子量
非极性
化合物极性
by Li Ping
极性化合物
6
电喷雾(ESI)的电离过程
带电液滴
+ +
+ -
+ -+
-+
--
+
+ +
1: MS, Time=0.4341-0.7177min (#17-#22), 100%=20039000arb 223.0
281.0
质谱图
197.1
150
200
251.0 250
324.2
300
m/z
18
安捷伦LC/MS 产品家族
液相/单四极杆质谱 LC/MSD SL
液相/离子井质谱 (VL和SL)
溶剂--------->[溶剂+H]+
含有气溶胶的分析物
[溶剂+H]++M--------->溶剂 +[M]+
溶剂在蒸发 器中蒸发
+
++ ++
+
+
+
+
+ +
+
+ +
++
++
+ +
++
+
电荷转移至 分 析物分子
蒸汽
通过电晕针放电形 成带电荷的反应剂 离子
流动相
分析物
++ + ++
分析物离子
by Li Ping
雾化器
Neutral Molecules Analyte Ions
Clusters Salts
锥孔
透镜
高能打拿极/ 电子倍增器
毛细管 八极杆 四极杆
+ +
+ +
+ +
+
+
+ + + + + + + ++
+
加热 N2
碎片碰撞电压
(CID)by Li Ping Nhomakorabea8
ES电离原理
by Li Ping
9
大气压化学电离源(APCI)的电离过程
ESI
APCI
农药及残留化合物 多肽及蛋白的分子量测定 确定氨基酸序列 多肽及蛋白的纯度分析 单糖和多糖的结构分析 中极性到高极性,包括离子化合物 的分析,如表面活性剂分析
农药及残留化合物 抗生素 碱性药物 小分子量样品 类固醇, 雌激素 单磺酸偶氮染料
by Li Ping
14
什麽是诱导解离碰撞?
Interface
HPLC
(Key to
MS
Success!)
by Li Ping
3
LC-MS的接口的发展和种类
传送带(moving belt)式的LC-MS: 目前 已经停用 热喷雾(TSP) LC-MS接口: 已经很少使用 粒子束(PBI) 大气压电离源(API):目前最常用的方法
电喷雾(ESI) 大气压化学电离源(APcI)
安捷伦-液质联用技术(LC/MS)及其应用
by Li Ping
1
液质(LC/MS)联用技术基础
by Li Ping
2
液相(HPLC) 到 质谱(MS)的接口
液相(HPLC)
高效分离混合物 流动相挥发后产生大量气体 出口压力为大气压 无质量限制 可以使用缓冲盐溶液
质谱分析仪(MS)
需要高真空条件 质量分析系统 最好使用挥发性缓冲液
液相/单四极杆质谱 LC/MSD VL
by Li Ping
19
四极杆质谱
U V cos 2 f t
ions with corresponding m/z
多极离子阱质谱
Main RF
Ring
Low Amplitude Dipole Field
(1/3 Frequency of the Main RF)
(Collision Induced Dissociation)?
在特定的区域, 通过与氮气分子 碰撞导致分子解离, 从而产生特 征碎片离子
可以得到结构信息用于化和物的 定性分析
可以提供用于定量分析目地的确
任碎片离子
M
n
只要改变单一参数
“fragmentor”来控制CID.
Skimmers Capillary