色谱联用技术-讲义
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色质联用技术的方法、原理与应用(讲座)
0 2840 2845 2850 2855
Mass (m/z)
不同类型仪器质量准确度
质量分析器 质量准确 度 0.1U 四级杆质谱 0.1U 离子阱质谱 飞行时间质谱 0.0001U 0.0001U 电磁场质谱 用途
给出整数质量 给出整数质量 给出精确质量 给出精确质量
类型
低分辨 低分辨 高分辨 高分辨
2、喷射式分子分离器：
工作原理是根据气体在喷射过程中不同质量的分 子都以超音速的同样速度运动，不同质量的分子具有
不同的动量。动量大的分子，易保持沿喷射方向运动，
而动量小的易于偏离喷射方向，被真空泵抽走。分子
量较小的载气在喷射过程中偏离接受口，分子量较大
的待测物得到浓缩后进入接受口。
优点：具有体积小热解和记忆效应较小，待测物在 分离器中停留时间短，适用于各种口径的色谱柱等。 缺点：不适用于挥发性大的组分
两种分析仪器的分析方法在线结合起来。
因此，接口是色谱联用技术中的关键装置，它要 协调前后两种仪器的输出和输入间的矛盾。要求既不
影响前一级色谱仪器对组分的分离性能，又能同时满
足后一级仪器对样品进样的要求(分离掉流动相）和
仪器的工作条件（真空度）。
接口 直接导入型 开口分流型 喷射式分离器①
Y％ 100 ~30 ~50
优点： 1）检测离子的质荷比范围非常宽； 2）特别适合于与脉冲产生离子的电离源（MALDITOF）； 3）灵敏度高，适合于作串联质谱的第二级； 4）扫描速度快，扫描一张质谱图约需10-5~10-6s， 适合研究极快过程； 缺点：分辨率随质荷比的增加而降低。
（四）检测器：离子倍增管
有正负离子两种检测模式
分离原理 无分离 无分离 喷射分离
色谱联用技术PPT课件
控制。
生物医学研究
用于研究生物体内的代 谢过程、疾病诊断和药
物研发。
02
色谱联用技术的原理
色谱分离原理
分离原理
色谱分离技术基于不同物质在固定相和流动相之间的分配 平衡，利用不同物质在两相之间的吸附、溶解等性质差异 实现分离。
分离过程
在色谱柱中，流动相携带待分离物质通过固定相，由于不 同物质与固定相的相互作用不同，导致在固定相中的滞留 时间不同，从而实现分离。
液相色谱-质谱联用（LC-MS）：适用于复杂有机物和 生物样品的分离和检测。
液相色谱-核磁共振联用（LC-NMR）：适用于复杂有 机物和生物大分子的结构分析。
色谱联用技术的应用领域
环境监测
用于检测空气、水体和 土壤中的有害物质。
食品检测
用于检测食品中的农药 残留、添加剂和有害物
质。
药物分析
用于研究药物代谢、药 物成分分析和药物质量
对样品要求高
色谱联用技术对样品的纯度和浓度要求较高， 否则会影响分离效果和检测结果。
改进方向
降低仪器成本
通过改进技术和工艺，降低色谱联用技术的 仪器成本，使其更具有实际应用价值。
缩短样品处理时间
通过改进分离技术和方法，缩短样品处理时 间，提高分离效率。
简化操作过程
优化色谱联用技术的操作流程，降低操作难 度，提高工作效率。
智能化与自动化
借助人工智能和机器人技术，实现 色谱联用技术的自动化进样、数据 处理和结果解读，提高分析效率。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
常用色谱柱
硅胶、氧化铝、活性炭等。
质谱原理
01
02
03
离子化过程
质谱技术通过高能电子束 或激光束将样品分子离子 化，使样品分子失去电子 成为带正电荷的离子。
生物医学研究
用于研究生物体内的代 谢过程、疾病诊断和药
物研发。
02
色谱联用技术的原理
色谱分离原理
分离原理
色谱分离技术基于不同物质在固定相和流动相之间的分配 平衡，利用不同物质在两相之间的吸附、溶解等性质差异 实现分离。
分离过程
在色谱柱中，流动相携带待分离物质通过固定相，由于不 同物质与固定相的相互作用不同，导致在固定相中的滞留 时间不同，从而实现分离。
液相色谱-质谱联用（LC-MS）：适用于复杂有机物和 生物样品的分离和检测。
液相色谱-核磁共振联用（LC-NMR）：适用于复杂有 机物和生物大分子的结构分析。
色谱联用技术的应用领域
环境监测
用于检测空气、水体和 土壤中的有害物质。
食品检测
用于检测食品中的农药 残留、添加剂和有害物
质。
药物分析
用于研究药物代谢、药 物成分分析和药物质量
对样品要求高
色谱联用技术对样品的纯度和浓度要求较高， 否则会影响分离效果和检测结果。
改进方向
降低仪器成本
通过改进技术和工艺，降低色谱联用技术的 仪器成本，使其更具有实际应用价值。
缩短样品处理时间
通过改进分离技术和方法，缩短样品处理时 间，提高分离效率。
简化操作过程
优化色谱联用技术的操作流程，降低操作难 度，提高工作效率。
智能化与自动化
借助人工智能和机器人技术，实现 色谱联用技术的自动化进样、数据 处理和结果解读，提高分析效率。
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常用色谱柱
硅胶、氧化铝、活性炭等。
质谱原理
01
02
03
离子化过程
质谱技术通过高能电子束 或激光束将样品分子离子 化，使样品分子失去电子 成为带正电荷的离子。
色谱质谱联用技术应用PPT课件
纯物质 定性、结构鉴定
3.1色谱-质谱联用仪工作原理
1.构成 由色谱仪-接口-质谱仪组成：对于质谱而
言，色谱是其进样系统；对于色谱而言， 质谱是其检测器。
样品
色谱仪
接口
计算机系统
分析结果
色-质联用仪的构成
质谱仪
3.1色谱-质谱联用仪工作原理
2.工作过程 与色谱仪相同，只不过得到的色谱曲
线为质谱信号随时间的变化曲线，其质谱 信号为某一瞬间进入质谱检测器的所有选 定离子或质量范围的离子数的总和。
2pg六六六 （290.83）TIC
图
100000 50000
0.1pg六六六SIM图 （m/z181）
0
time
8.300 8.400 8.500 8.600 8.700 8.800
TIC图与SIM图比较
m/z181
（3）选择反应监测（SRM）
是一种串联质谱技术，常在串联四级杆质谱 仪（QqQ）定量分析时使用。
依据带电荷碎片的质荷比以及对应的相对丰度， 可判断化合物种类，并进行结构推断。
2.1色谱仪
流动相 进样器 色谱柱
检测器
记录仪
色谱体系
流动相
进样器
色谱柱
检测器
记录仪
GC
N2
填充柱-少组分 毛细管柱-多组分
HPLC
水、有机溶剂、 缓冲溶液
C18、C8柱 氨基柱
离子交换柱等
TCD-通用 ECD-电负性物质 FID-碳氢化合物 FPD-含S、P物质
DAD-有紫外吸收 RID-通用 FD-荧光物质
2.2质谱仪
按质量分析器分类： 磁质谱 四级杆质谱 离子肼质谱 飞行时间质谱等
进样系统
色质联用技术的方法、原理与应用(讲座)讲解
五、应用
GC-MS 联用仪器结构示意图
1. GC-MS (分子分离器-四极杆)联用仪器结构示意图
2. GC-MS (分子分离器-TOF)联用仪器结构示意图
（一） GC-MS 的接口装置
将色谱与质谱通过一种称为“接口”（Interface）
的装置直接联接起来，将通过色谱仪分离后的各种组
分，逐一通过接口送入到第二种仪器中进行分析。将
优点：①图谱中最强峰是准分子离子峰，故易获得物质的分子量。 ②碎片离子少，图谱简单。
缺点：①不适用于难挥发、热不稳定的样品。 ②谱图重现性差，无CI的标准谱库。 ③反应气容易造成较高的背景。
EI
CI
（2）负化学电离(NCI)离子源
MX+e¯(0~15eV)---->MX适合分析电负性强的元素（含卤素、氮、氧的化合物） 特点：灵敏度高，选择性好
2、化学电离（CI）离子源
（1）正化学电离（PCI）离子源
反应气体：甲烷、异丁烷、氨气、胺等。反应气体的浓度是 样品气体的1000倍
离子化原理：
①反应气体受到电子轰击生成初级离子： CH4 ＋ e→ CH4+·＋2e
CH4+·→ CH3+ + H· ②初级离子CH4 +· 和CH3+与CH4分子的反应生成次级离子： CH4+·＋ CH4 → CH5+ ＋ CH3·
第一节、概述
第二节 GC-MS 联用技术
第三节 第四节 LC-MS 联用技术 质量分析器的串联与扫描功能
第五节
第六节
MSn质谱及用途
应用
第一节、概述
• 色谱质谱的在线联用将色谱的分离能力与 质谱的定性功能结合起来，实现对复杂混 合物更准确的定量和定性分析。而且也简 化了样品的前处理过程，使样品分析更简 便。 • 色谱质谱联用包括气相色谱质谱联用(GCMS)和液相色谱质谱联用(LC-MS)，液质联 用与气质联用互为补充，分析不同性质的 化合物。 此外还有CE-MS，CEC-MS。
色谱-色谱联用技术
全二维气相色谱的核心-调制器
柱1： SE-30，30m530m 柱2： DB-225，5m 250m
色谱柱：
极性柱 厚液膜非极性柱 手性柱
检测器：
快速检测能力（100HZ ） FID、 ECD、 TOF-MS
全二维气相色谱特点
分辨率高、峰容量大。一般的二维气相色谱峰容量是二柱峰容量之和， 而全二维气相色谱的峰容量是二柱峰容量之乘积，分辨率为二柱各自分辨 率平方和的平方根。 灵敏度高。组分在流出第一根色谱柱后，经过调制器聚焦后，提高了在检 测器上的浓度，因而提高检测器的灵敏度，可比通常一维色谱灵敏度提高 20 ~70倍 。 定性分析可靠性增强。 总分析时间短、效率高。由于该系统能提供高的峰容量和好的分辨率，总 分析时间比一维色谱短。
■ 高纯物主峰前杂质的测定-前切法
■ 高纯物主峰前后杂质的测定-中心切割法
全二维气相色谱
自90年代初出现 Phillips和Zoex公司合作于1999年正式实现了仪器的商品化
Z. Liu, J. B. Phillips, J. Chromatogr. Sci., 1991,29:227-231 C. J. Venkatramani, J. Xu, J. B. Phillips, Anal. Chem., 1996,68:1486-1492
全二维色谱（comprehensive two-dimensional chromatography) CC
把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式结合，在这两支色谱柱之间装 有一个接口，经第一支色谱柱分离后的每一组分，都需先进入接口，进行聚焦后再以 脉 冲方式送到第二支色谱柱进行进一步的分离，所有组分从第二支色谱柱进入检测 器，信号经数据处理系统处理，得到以柱1保留时间为第一横坐标，柱2保留时间为第 二横坐标，信号强度为纵坐标的三维色谱图。
色谱分析技术-0911-4-联用技术
1、进样 化合物通过汽化引入离子化室；
2、离子化 在离子化室，组分分子被一束加速电子碰 撞（能量约70eV），撞击使分子电离形 成正离子；
M —— M+ + e 或与电子结合，形成负离子
M + e —— M—
3、离子也可因撞击强烈而形成碎片离子：
4、荷电离子被加速电压加速，产生一定的 速度v，与质量、电荷及加速电压有关：
Me3SiCl
H
H
O
H
O
O
H
Me3SiO
CH2OSiMe3 O OSiMe3
Me3SiO
OSiMe3
(2) 离子源或电离室
将引入的样品转化成为碎片离子的装置。使试样中是原子、 分子电离成离子。根据样品离子化方式和电离源能量高低，通 常可将电离源分为： 气相源：先蒸发再电离，适于沸点低于500oC、对热稳定的样 品。包括电子轰击源、化学电离源、场电离源、火花源； 解吸源：固态或液态样品不需要挥发而直接被转化为气相，适 用于分子量高达105的非挥发性或热不稳定性样品。包括场解吸 源、快原子轰击源、激光解吸源、离子喷雾源和热喷雾离子源 等。 硬源：离子化能量高，伴有化学键的断裂，谱图复杂，可得到 分子官能团的信息；
➢ 液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）。同样，有液相色谱-四 器极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时 间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
➢ 其他有机质谱仪，主要有： 基质辅助激光解吸飞行时 间质谱仪（MALDI-TOFMS） 富立叶变换质谱仪 （FT-MS）
无机质谱仪
发展简史
1812年：Thomson制成了世界上第一台质谱仪，并用它发现了 Ne的两种同位素22Ne和24Ne。早期的工作主要是测定原子量， 同时用它发现了许多稳定同位素； 20世纪30年代：由于离子光学理论的建立，促进了质谱仪的发 展，出现了各种双聚焦质谱仪； 20世纪40年代初：开始将MS用于有机物的分析,如石油工业中 烃的分析； 20世纪50年代初：质谱仪器开始商品化，并广泛用于各类有机 物的结构分析。同时质谱方法与NMR(核磁共振)、IR(红外)等 方法结合成为分子结构分析的最有效的手段； 20世纪80年代：非挥发性或热不稳定分子的分析进一步促进了 MS的发展； 20世纪90年代：一些新的离子化方法及联用技术如GC-MS， HPLC-MS，MS-MS，ICP-MS等得到快速发展。
分析化学色谱联用分析法PPT
（2）离子检测模式：碱性物质选择正离子检测模式，
可用醋酸或甲酸使试样酸化至pKa－2。酸性物质及
含有较多强电负性基团的物质，选择负离子检测模 式。
（3）温度：接口的干燥气体温度应高于待分析物沸 点20℃左右，同时要考虑物质的热稳定性和流动相 中有机溶剂的比例。
第二十一章 色谱联用分析法
三、毛细管电泳－质谱联用
第二十一章 色谱联用分析法
仪器分析
2．高效液相色谱-质谱联用的应用和 分析条件
液相色谱－质谱联用技术在药学、临床医 学、生物学、食品化工等许多领域的应用越来 越广泛。
第二十一章 色谱联用分析法
仪器分析
HPLC-MS分析实验条件的选择：
（1）流动相和流量：常用流动相为水、甲醇、乙腈 及它们的混合物，可用醋酸、甲酸或它们的铵盐溶 液调节pH ，应避免磷酸盐或离子对试剂等。流量对 LC-MS分析有较大影响。
仪器分析
（2）质量分析器
➢四极质量分析器
扫描速度快，并可从正离子到负离子检测自 动切换，而且灵巧轻便，价格便宜，是GC-MS 中最流行的质量分析器。
➢离子阱质量分析器
➢飞行时间质量分析器
第二十一章 色谱联用分析法
3．色谱单元
仪器分析
用于GC-MS色谱系统应该符合质谱仪的一些 特殊要求。
主要是：
①固定相应选择耐高温，不易流失的固定液， 最好用键合相。
1．接口(interface) 实现联用的关键
接口装置的作用 将色谱与质谱联接起来，以除去载气、
降低气相色谱仪柱后流出物的气压，同时 对试样起富集的作用，并把组分送到质谱 仪的离子源。
第二十一章 色谱联用分析法
仪器分析
GC-MS对接口的一般要求是： ①能使色谱分离后的各组分尽可能多地进入 质谱仪，并使载气尽可能少地进入质谱系统。 ②维持离子源的高真空。 ③组分在通过接口时应不发生化学变化。 ④接口对试样的有效传递应具有良好的重现 性。 ⑤接口的控制操作应简单、方便、可靠。 ⑥接口应尽可能的短,以使试样尽可能快速通 过接口。
色谱联用技术
色谱联用技术
目 录
• 色谱联用技术概述 • 色谱联用技术的分类 • 色谱联用技术的原理与操作 • 色谱联用技术的应用案例 • 色谱联用技术的发展前景与挑战
01 色谱联用技术概述
术是指将两种或多种分离技术 结合使用，以实现复杂样品中组分的分离 、鉴定和测量的技术。
蛋白质相互作用研究
利用CEC技术，可以研究蛋白质之间的相互作用关系，为生物医学研究提供重要支持。
05 色谱联用技术的发展前景 与挑战
色谱联用技术的发展前景
拓展应用领域
随着分析需求的不断增长，色谱 联用技术的应用领域将进一步拓 展，包括药物研发、环境监测、
食品安全等领域。
提高分离效率
未来色谱联用技术将进一步提高分 离效率，缩短分析时间，提高检测 灵敏度和准确性。
定。
LC-NMR在生物医药、石油化工、 食品安全等领域广泛应用。
毛细管电泳色谱联用（CEC）
CEC是毛细管电泳和色谱的联用技术， 主要用于分析离子和极性分子。
CEC在生物医药、环境监测、食品安 全等领域广泛应用。
CEC通过毛细管电泳将混合物分离成 单一组分，然后通过色谱对每个组分 进行进一步分离和鉴定。
液相色谱与质谱的联用，拓宽 了色谱联用技术的应用范围。
1940年代
气相色谱（GC）的发明，实 现了气体和易挥发有机化合物 的分离分析。
1960年代
气相色谱与质谱（MS）的联 用，提高了定性分析的能力。
1980年代至今
不断改进和发展色谱联用技术， 提高了分离效能、灵敏度和应 用范围。
02 色谱联用技术的分类
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03 色谱联用技术的原理与操 作
色谱分离原理
目 录
• 色谱联用技术概述 • 色谱联用技术的分类 • 色谱联用技术的原理与操作 • 色谱联用技术的应用案例 • 色谱联用技术的发展前景与挑战
01 色谱联用技术概述
术是指将两种或多种分离技术 结合使用，以实现复杂样品中组分的分离 、鉴定和测量的技术。
蛋白质相互作用研究
利用CEC技术，可以研究蛋白质之间的相互作用关系，为生物医学研究提供重要支持。
05 色谱联用技术的发展前景 与挑战
色谱联用技术的发展前景
拓展应用领域
随着分析需求的不断增长，色谱 联用技术的应用领域将进一步拓 展，包括药物研发、环境监测、
食品安全等领域。
提高分离效率
未来色谱联用技术将进一步提高分 离效率，缩短分析时间，提高检测 灵敏度和准确性。
定。
LC-NMR在生物医药、石油化工、 食品安全等领域广泛应用。
毛细管电泳色谱联用（CEC）
CEC是毛细管电泳和色谱的联用技术， 主要用于分析离子和极性分子。
CEC在生物医药、环境监测、食品安 全等领域广泛应用。
CEC通过毛细管电泳将混合物分离成 单一组分，然后通过色谱对每个组分 进行进一步分离和鉴定。
液相色谱与质谱的联用，拓宽 了色谱联用技术的应用范围。
1940年代
气相色谱（GC）的发明，实 现了气体和易挥发有机化合物 的分离分析。
1960年代
气相色谱与质谱（MS）的联 用，提高了定性分析的能力。
1980年代至今
不断改进和发展色谱联用技术， 提高了分离效能、灵敏度和应 用范围。
02 色谱联用技术的分类
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03 色谱联用技术的原理与操 作
色谱分离原理
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液相色谱-傅里叶红外光谱联用
• 多数化合物的红外光谱吸收较弱，要求样 品量大
• HPLC的流动相具有红外吸收
流动池接口：
• 平板式投射 • 柱式投射流动池 • 柱内ATR流动池
液相色谱样品预处理
液体：
• 固相萃取 • 液液萃取 • 稀释 • 蒸发 • 蒸馏 • 微渗析 • 冷冻干燥
4-25 kV
Flight Tube
Detector
Ion Source
The lighter ions strike the detector before the heavier ions. This “time of flight” can be converted to mass
气质联用的条件
)
• 质谱扫描速度
– 满足气相色谱出峰速度快
分类
• 气相色谱-磁聚焦质谱 • 气相色谱-四级杆质谱 • 气相色谱-离子肼质谱 • 气相色谱-飞行时间质谱
气相色谱-磁聚焦质谱联用
气相色谱-四极杆台式质谱联用
• 发展最快：毛细管气相色谱与四极杆台式质谱联 用
• 结构简单、体积小、扫描速度快、灵敏度和分辨 率相对小，但能满足一般实验室要求
• 柱条件
– 1-2mL/min，最大5mL/min – 内径0.25-0.32mm
• 扫描条件
– 选定质量范围 – 选择离子检测
气质联用给出的信息
• 总离子流图 • 质量碎片图
气质联用质谱谱库及检索简介
• 电子轰击质谱 • 70 eV • 检索
– 标准电离条件 – 按特定程序进行比较 – 相似度由高到低列出化合物
• 应用 复杂有机混合物定性、定量分析的有效
手段
在环保、医药、化工、石油工业、食品 、香料和生化等领域
液相质谱联用技术
LC-MS联用存在的技术难题 • 压力匹配 • 流量匹配 • 气化问题
LC-MS接口
• 直接液体导入 • 移动带式接口 • 热喷雾接口 • 粒子束接口 • 电喷雾电离接口
LC-MS分析条件的选择： • 接口的选择 • 正负离子模式的选择 • 流动相的选择 • 温度的选择
常用的质谱谱库：
• NIST • NIST/EPA/NIH • Wiley库 • 农药库、药物库、挥发油库
检索方式： • 在线检索 • 离线检索
检索条件：
• 电子轰击离子源，70 eV • 谱库中的为纯物质 (本底扣除功能) • 选择合适的质谱图 • 相似度结合其他信息如基峰、分子离子峰
及杂原子等 • 用已知标准物质对照定性
色谱联用技术
精品jing
色谱的定性分析
• 气相色谱-质谱联用技术 • 气相色谱-傅里叶红外光谱联用技术 • 液相色谱-质谱联用技术 • 液相色谱-傅里叶变换红外光谱联用技术
气相色谱-质谱联用技术
关键技术问题 • 仪器接口
– 除去色谱柱后流出物的载气，保留组分 – 协调色谱仪和质谱仪之间的压力和流量(抽真空
混悬液：
• 滤过 • 离心 • 沉降
固体：
• 固液萃取 • 索氏提取 • 强制流动浸出 • 均匀化 • 超声 • 溶解 • 加速溶剂萃取
固体：
• 自动索氏提取 • 超临界流体萃取 • 微波辅助提取 • 热提取
液液萃取中溶剂的选择：
• 在水中有较低的溶解度 • 具有挥发性 • 与HPLC检测技术相容 • 具有极性并可形成氢键，以利于提高有机相中被
• 通过加在四极杆上的交变电压，改变电压和频率 进行扫描。从而允许一定质量（速度）的离子通 过四极场到达接受器（是电场扫描）。
++
+
+
气相色谱-飞行时间质谱联用
• 利用相同能量的带电离子，由于质量的差异而具 有不同速度的原理，实现不同质量的离子以不同 时间通过相同的漂移距离（领域）到达接受器。
What is Time of Flight (TOF)?
气象色谱-傅里叶红外光谱联用
傅里叶红外光谱仪 • 光源 • Micheison干涉仪 • 探测器 • 计算机
FTIS的特点：
• 高分辨率 • 波数精度高 • 扫描速度快 • 光谱范围宽 • 灵敏度高
GC-FTIR的GC条件：化 • 光管体积与色谱峰体积相匹配 • 光管温度控制在200℃以下
THANKS
• 克服了SPE的操作繁琐、空白值高、吸附柱 易堵塞等缺陷
膜分离技术：
有机材料 • 纤维素类、聚酰胺类、芳香杂环类、聚砜
类、聚烯烃类、桂橡胶类、含氟聚合物 无机材料 • 陶瓷、硼酸盐玻璃、金属 天然物质改性或再生而制成的天然膜
衍生化技术：
• 柱前衍生化 • 柱后衍生化 • 紫外衍生化 • 荧光衍生化
测物的回收率 • 纯度高，尽可能降低对样品的污染
固相萃取技术：
• 粒径>40 μm • 柱压低，塔板数少，分离效率低，一次性使用 • 正相吸附剂 • 反相吸附剂 • 离子交换吸附剂
• 固相微萃取技术(solid phase microextraction SPME)
• 涂有固定相的熔融石英纤维来吸附、富集 样品