色谱联用技术-2016全面.ppt
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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。
THANKS FOR WATCHING
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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。
色谱联用技术
4、2 气相色谱－质谱联用 GC-MS
1、气相色谱与“四谱”工作条件得适应性
方法 气相色谱 质谱 红外 紫外 核磁共振
操作特性
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①
否
是②
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
①傅里叶变换红外; ②傅里叶变换核磁共振
– 峰存储模式( peak parking ) • 实际上就是一种离线模式。 • 由LC流出得峰存储在毛细管回路中,然后通过 适当得阀系统依次送入NMR探头中进行 NMR测定,LC分析过程不中断。 • 体系中有三个阀,12个存储峰得毛细管回路, 整个过程由计算机控制。
PB EI
2、 电喷雾电离(ESI,接口+软电离技术)
Charged Droplets
+ ++
-
+ - -++ -
++
+ +
Evaporation
Rayleigh Limit
Reached
+ +++
+-+--+-- +++
Analyte Ions
Solvent Ion Clusters Salts/Ion pairs Neutrals
APCI
放电针 类似于化学电离 属于气相电离 0、2～2ml/min 极性较小得化合物 产生单电荷离子
三、质量分析器
1、 四极杆质量分析器
液相色谱质谱联用的原理ppt(共23张PPT)
TOF-MS的核心部分是一个无场的离子漂移管；
加速后的离子具有相同的动能
1 mv2 zV 2
v ( 2zV )1/ 2 m
m/z小的离子，漂移运动的 速度快，最先通过漂移管;
m/z大的离子，漂移运 动的速度慢，最后通过漂 移管。 适合于生物大分子，灵敏 度高，扫描速度快，结构简 单，分辨率随m/z的增大而 降低。
一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散泵连续 地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获得更高的真
空度。
4
离子源
离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品信息的 离子。
1.质谱检测的是离子 2.离子源=接口
5
电喷雾电离（ESI）
ESI是近年来出现的一种新的电离方式。它主要应用于液相色谱-质谱联用仪。流
含甲酸（或乙酸）＜ ％。含三氟乙酸≤％。含三乙胺 质量分析器分离并加以聚焦的离子束，
2
＜l％。含醋酸铵＜10一5 mmol/l。 为了提高分析效率，常采用＜ 100 mm的短柱（此时UV图上并不能获得完全分离，由于质谱定量分析时使用MRM的功能，所以不要求各组
分没有完全分离）。
送样前一定要摸好LC条件，能够基本分离，缓冲体系 灵敏度：通常认为电喷雾有利于分析极性大的小分子和生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更适合于分析极性较小的化合物。
样品流速：APCI源可从到2 ml／min；而电喷雾源允许流量相 对较小,一般为0.2-1 ml／min.
断裂程度；APCI源的探头处于高温，对热不稳定的化合物就 足以使其分解.
灵敏度：通常认为电喷雾有利于分析极性大的小分子和 生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更适合于分
析极性较小的化合物。
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
(完整版)液相色谱-质谱(LC-MS)联用的原理及应用ppt课件
? 其中ESI，APCI，APPI统称大气压电离 (API)
实验室现有的离子源:
? ESI电喷雾电离源 ? APCI大气压化学电离源
电喷雾（ESI）的特点
? 通常小分子得到[M+H]+ ]+,[M+Na]+ 或[M-H]-单电荷 离子，生物大分子产生多电荷离子，由于质谱仪测 定质 / 荷比，因此质量范围只有几千质量数的质谱 仪可测定质量数十几万的生物大分子。
100 90 80 70 60 50 40
30 20 10
0
1.0
2.0质量色谱图3.0
4.0
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1.0
2.0
总3离.0 子流图4.0
5.0
6.0
准分子离子:
? 指与分子存在简单关系的离子，通过它可 以确定分子量 .液质中最常见的准分子离子 峰是[M+H]+ 或[M-H]- .
电喷雾与大气压化学电离的比较
? 电离机理：电喷雾采用离子蒸发，而 APCI电离是 高压放电发生了质子转移而生成 [M＋H]+或[M-H]离子。
r
100
147255.00
Reconst uct of act
147415.00 147096.00
Int Ant ibod1y.15e2
50 147575.00
147224.00
146892.00
147532.00 147729.00
同位素离子
? 由元素的重同位素构成的离子称为同位素离子 . ? 各种元素的同位素 ,基本上按照其在自然界的
? 不同类型有机物有不同的裂解方式 ? 相同类型有机物有相同的裂解方式 ,只是质量
色谱质谱联用仪PPT(完整版)
色谱质谱联用仪
一、概述
generalization
质谱：纯物质结构分析 色谱：化合物分离 色谱-质谱联用：共同优点 GC-MS；LC-MS；CZE-MS （毛细管电泳-质谱） 困难点： 载气(或流动液)的分离； 出峰时间监测； 仪器小型化； 关键点：接口技术(分子分离器)
43
29 15
57
71 85 99 113 142
Corona discharge needle
+ +
+
+
+
+
++
+
+
+ +
+
++
+
+
+ +
+
+
++
2.离子阱质量分析器
特定m/z离子在阱内一
定轨道上稳定旋转，改变 Dielectric
色谱-四极杆质谱仪结构示意图 色谱-四极杆质谱仪结构示意图
大第气四压 节化质端学谱电图电离与（结极A构P解C电I析）压，不同m/z离子
+
+++ 准分子离子
+ +
++-- ++
+ 其他离子 试样离子
电喷雾电离 Electrospray， API
流出液在高电场下形成带电喷雾，在电场力作用下穿过气帘； 气帘的作用：雾化；蒸发溶剂；阻止中性溶剂分子
电喷雾电离 Electrospray， API
电喷雾产生多电荷离子， 相对分子质量Mr计算： 选相邻峰，电荷n， n +1 m1=(Mr + n)/2 m2=(Mr + n+1)/ (n+1)
一、概述
generalization
质谱：纯物质结构分析 色谱：化合物分离 色谱-质谱联用：共同优点 GC-MS；LC-MS；CZE-MS （毛细管电泳-质谱） 困难点： 载气(或流动液)的分离； 出峰时间监测； 仪器小型化； 关键点：接口技术(分子分离器)
43
29 15
57
71 85 99 113 142
Corona discharge needle
+ +
+
+
+
+
++
+
+
+ +
+
++
+
+
+ +
+
+
++
2.离子阱质量分析器
特定m/z离子在阱内一
定轨道上稳定旋转，改变 Dielectric
色谱-四极杆质谱仪结构示意图 色谱-四极杆质谱仪结构示意图
大第气四压 节化质端学谱电图电离与（结极A构P解C电I析）压，不同m/z离子
+
+++ 准分子离子
+ +
++-- ++
+ 其他离子 试样离子
电喷雾电离 Electrospray， API
流出液在高电场下形成带电喷雾，在电场力作用下穿过气帘； 气帘的作用：雾化；蒸发溶剂；阻止中性溶剂分子
电喷雾电离 Electrospray， API
电喷雾产生多电荷离子， 相对分子质量Mr计算： 选相邻峰，电荷n， n +1 m1=(Mr + n)/2 m2=(Mr + n+1)/ (n+1)
气相色谱质谱联用技术PPT课件
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
32
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
GC-MS联用仪和气相色谱仪相
比的区别及优点
•区别 增加了接口的气路和接口真空系统
•优点 1.其定性参数增加，定性可靠； 2.它是一种高灵敏度通用性检测器； 3.可同时对多种化合物进行测量而不受基质干扰； 4MS基本原理 GC-MS仪 GC-MS应用
质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方 法，其基本原理 是使试样中各组分在离子源中发生电离， 生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用， 形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用 电场和磁场使发生相反的速度色散，将它们分别聚焦而得 到质谱图，从而确定其质量。
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
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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
THANKS FOR WATCHING
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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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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
高真 空泵
质谱
离子源 质量分析器
检测器
化学工作站软件（计算机）
GC-MS组成： GC ：低流失毛细管柱 载气必须用>99.999%的氦气 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
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。
（用于寻找一类成分）
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
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质量色谱图
100
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10
0
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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。
方法 气相色谱 质谱 红外
紫外 核
操作特性
物理状态(气相)
是
是 不希望
否
灵敏度（毫微克） 是
是 否 取决于样品
扫描时间匹配
是是
否
连续流动
是
是否
否
温度匹配
是否
否
工作气压
是
否是
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 ◦ 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。
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
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
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）
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
21 22～25
三十醇乙酸酯 结构未定*
(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
(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 序号 化合物名
1
十六碳酸
12 二十九碳烷
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
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 9,12-十八碳二烯酸
3
十八碳酸
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
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
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
(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。
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。