浅谈液相色谱串联质谱

浅谈液相色谱质谱联用技术

刘谦

保定出入境检验检疫局，保定 071000

摘要：液相色谱-质谱联用技术以液相色谱作为分离系统，质谱作为检测系统，经纯化后的样品在液相色谱和质谱部分经过分离和离子化，经由检测器得到质谱图。液质联用体现了色谱和质谱优势的互补，结合了色谱对复杂样品的高分离能力和质谱的高选择性，高灵敏度及能够提供相对分子量和结构信息的优点，在药物分析，食品检测等领域有广泛的应用。

关键词：液相色谱质谱食品检测

高效液相色谱是一种准确度高，分离范围广的快速分离方法，它对化合物的结构破坏性小，适合有机分子和生物分子的分离。质谱具有其他分析方法无可比拟的灵敏度，对于未知化合物的结构分析定性十分准确，对相应的标准样品要求也比较低。质谱可以和气相联用如GC/MS,也可以和高效液相色谱联用如HPLC/MS。由于色谱和质谱灵敏度相当，再加上分离效果很好的色谱可以作为质谱的进样系统，质谱作为色谱的鉴定仪速度快，分离好，应用广。色谱-质谱联用成为最好的用于分析微量有机混合物的仪器。

在1970年后，质谱-质谱法（mass separetion-mass spectra Characterization）迅猛发展起来。这种方法让母离子进一步裂解，从而获得裂解过程和分子结构的信息，通常我们称为串联质谱，二维质谱法，序贯质谱等。

我们知道，质谱的分析建立在物质离子化的基础上，按照荷质比分离离子，通过测量离子谱峰的强度实现分析目的。通过色谱纯化后的样品气化离子化形成的离子在电场和磁场的综合作用下，按照质量数和电荷数的比值大小依次排列成谱被记录下来。常见的质谱图的纵坐标是离子信号强度，横坐标就是离子核质比。在液相色谱质谱中通常所用的离子源有ESI 和APCI，我们常用的是ESI。ESI 是比APCI软电离程度较小的电离方式，应用范围较APCI 的大，只有少部分有机分子ESI 做不出，可以用APCI 辅助解决问题。一般用ESI 和 APCI 搭配使用比 ESI 和APCI 的应用范围更广一些。

下面说一说ESI和API源的异同点。

ESI 和APCI通常产生(M+H)+或(M-H)-等准分子离子，源参数调整简单，容易使用，仪器灵敏度高。对APCI源来说，不足就是给出的结构信息有限，样品易发生热裂解，低质量时基线噪声大。ESI通常只产生分子离子峰，可以直接测定混合物，并可以测定热不稳定的极性

化合物。其易形成多电荷离子的特性可分析蛋白质和DNA 等生物大分子；通过调节离子源电压控制离子的碎裂（源内CID）得到化合物的部分结构。

当然有机质谱也有自身局限性。有机分子多数有异构体，而质谱在立体化学方面区分能力差；色谱的重复性稍微差一些，需要严格控制操作条件，不能像NMR，IR等可以直接动手操作，需要专人负责；质谱有离子源的记忆效应，操作起来也很复杂；尽管如此，色谱-质谱联用在天然产物的分析〔1〕，药物代谢结合物（如苯丙酮尿症PKU）的测定〔2〕，药物合成的监测（如Ractopamine）〔3〕具有重要的应用。美国耶鲁大学教授J.Fenn等1984年首次发表ESI－MS的研究成果，并于1988年成功地进行了蛋白质的分析。

先天性疾病中有很大一部分是先天性遗传代谢疾病，就目前医学发展已经了解的有一百多种。这些疾病虽不致死，但是对患儿的智力和体格可能造成痴呆、残缺和畸形，是家庭、社会、国家的沉重负担。目前有30多种代谢失常遗传性疾病如各种氨基酸代谢失常血症包括同构胱氨酸尿症、瓜氨酸血症、酪氨酸血症、超苯丙氨酸血症、精氨酸酶缺乏症、精氨琥珀酸尿症和各种超甲硫氨酸血症、短链和长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症(SCAD和LCAD)、异戊酸血症、丙酸血症、甲基丙二酸血症、戊二酸血症和其它各种有机酸代谢失常疾病等都可用LC/MS/MS进行临床检测〔4〕。

我们知道，保证药品质量的一个重要方面是杂质检查及限度控制，使用LC/MS/MS可以很方便的对药品进行监控。Nicolas建立了不同批次抗癌药物DuP941的LC/MS/MS谱图达到质量控制目的；Rourick建立了鉴定药品杂质的方法，利用LC/MS/MS功能鉴定头孢羟氨苄降解产物的结构。对分析化学家来说是一个挑战的体内药物分析利用LC/MS/MS也显示很大的优越性。有报道Takeshi对血液和尿液中11个添加的吩噻嗪类药物进行分析，采用SPME 和LC分离经MS/MS检测。Wong开展了微透析-LC/MS/MS生物活体分析，将微透析探针插入动物的颈动脉，实时了解松果体素在体内的生化过程和代谢情况。LC/MS/MS还可以鉴别体液中很多药物，这在很多文献中都有报道〔5,6〕。

LC/MS/MS也用于生物技术中分子量的测定〔7〕。对分子量10000以上的蛋白质用离子喷雾技术进行精确的质量测定是常规的分析。有研究用离子喷雾测定甲硫酸氨基-人体生长激素(MET-HGH)的分子量为22,256.32±0.44Dr，与实际计算分子量22,256.2Dr相差很小。同聚丙烯酰胺凝胶电泳、蔗糖密度离心法等经典的蛋白质分子量测定技术相比，分析时间短，样品消耗少，测定快捷准确。还有研究者利用LC/MS/MS开展DNA-药物结合态的分析，蛋白质与金属离子配位研究〔８〕。

司法鉴定中LC/MS/MS也是毒品检测的一个有力工具〔9〕。Soenoff建立了新生婴儿血液中苯甲酰爱康宁的确证方法，这就可以对可疑吸毒者出生的婴儿进行鉴定。Clauwean用

LC/MS/MS和LC/荧光检测了头发中可卡因及其代谢物，得到的结果是一致的，并且在很低的浓度时仍可以进行MS/MS全扫描。Wang对可卡因和它的15个代谢物的裂解机理在改变CID源和标准品的条件下进行了深刻探讨，取得很大的成就。

LC/MS/MS在食品检测中的地位更是不可低估。例如蜂蜜中氯霉素的LC/MS/MS 分析，鱼肉中孔雀石绿的LC/MS/MS 分析，LC/MS/MS同时分析多种抗生素，动物组织中19种β肾上腺素兴奋剂的检测，苏丹红的LC-MS/MS方法的测定，水果和蔬菜中100种农药及其代谢物的同时检测，干炸食品中丙烯酰胺的测定。硝基呋喃是国际动物源性食品贸易的必检项目,硝基