色谱-色谱联用技术
色谱联用技术PPT课件
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。
最全色谱联用技术汇总
最全色谱联用技术汇总人类进入21世纪,科学技术高度发展,先进的分析仪器不断涌现,每一类分析仪器在一定范围内起独特作用,并且要求在一定的条件下使用。
如色谱作为一种分析方法,其最大特点在于能将一个复杂的混合物分离为各自单一组分,但它的定性、确定结构的能力较差,而质谱(MS)、红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)、等离子体发射光谱(ICP—AES)和核磁共振波谱(NMR) 等技术对一个纯组分的结构确定变得较容易。
因此,只有将色谱、固相(微)萃取、膜分离等分离技术与质谱等鉴定、检测仪器联用才能得到一个完整的分析,取得丰富的信息与准确的结果。
分析仪器联用技术已在全行业样品分析中得到应用,并有广阔的发展前景。
随着新物质不断出现,以及科技的进步,对分析工具的技术要求更高,仪器联用将发挥重要的作用。
1色谱—色谱联用技术样品组分较简单时,通常用一根色谱柱,一种分离模式即可以得到很好的分离,但对于某些较复杂的组分,无论如何优化色谱条件、参数也无法使其中一些组分得到较好的分离,这时可采用色谱—色谱联用技术。
色谱—色谱联用技术也称为多维色谱。
气相色谱—气相色谱(GC—GC)联用该联用技术已有30多年的历史,在工业分析中得到广泛的应用,GC—GC联用仪已商品化。
如采用SE-52毛细管柱分析柠檬油时,采用二级GC联用能将化合物的对映异构体得到很好分离。
液相色谱—液相色谱(LC—LC)联用Hube于20世纪70年代提出LC—LC联用,技术的关键是柱切换,通过改变色谱柱与色谱柱、进样器与色谱柱、色谱柱与检测器之间的连接,以改变流动相的流向,实现样品的分离、净化、富集、制备和检测。
液相色谱有多种分离模式,可以灵活选用分离模式的组合,其选择性调节能力远大于GC—GC联用技术,具有更强的分离能力。
该接口技术比GC—GC联用的要复杂得多,至今市场上尚未见商品化的LC—LC 联用系统,分析工作者多是自行组装LC—LC系统,适用于特定组分的分离和分析。
液相色谱质谱联用技术在药物分析中的应用
液相色谱质谱联用技术在药物分析中的应用液相色谱质谱联用技术（LC-MS）已经成为分析化学领域中的一项重要工具。
它不仅可以用于生化分析和环境检测，还在药物分析中表现出很强的优势。
本文将重点介绍液相色谱质谱联用技术在药物分析中的应用。
一、液相色谱质谱联用技术的原理及优势液相色谱质谱联用技术是将液相色谱（LC）和质谱（MS）两种技术结合起来，使得样品经过某种分离后直接进入质谱分析器，从而达到高灵敏度，高选择性和高分辨率的目的。
液相色谱的选择性和分离能力可以使样品中各种成分被分离出来，而质谱则以其高灵敏度和特异性，鉴别每一个分离出来的成分，确保每种物质都得到准确的定量和定性分析。
液相色谱质谱联用技术优势显著，其主要表现在以下三个方面：1. 更高的分离能力和选择性，增强样品分离和分析的准确性和可靠性。
2. 具有高度的灵敏性和特异性，能提高分析的探测下限和峰面积，使得样品中的低浓度成分也能准确地被检测到。
3. 可以进行组分结构的确定和鉴定，通过分子离子的质量谱图，可确定组分的分子结构和可能的化学反应路径。
二、液相色谱质谱联用技术在药物分析中的应用液相色谱质谱联用技术在药物分析中的应用已经得到广泛的发展和应用。
主要表现在以下几个方面：1. 药物代谢研究液相色谱质谱联用技术被广泛应用于药物代谢研究中。
通过监测药物的代谢产物，可以研究药物在体内的代谢途径，剖析药物的药效，药物代谢动力学参数和评价药物对人体生理的影响。
2. 药物成分分析液相色谱质谱联用技术可以实现药物中各种成分的分离和分析，确保药物的安全和质量。
通过确定药物中的各种成分，可以评价药物的性质和作用机理，为药物的研发和质量监测提供有力的技术支持。
3. 毒物分析液相色谱质谱联用技术也可以用于毒物分析。
通过对毒物样品进行分离和质谱分析，可以鉴定毒物类别和浓度，及时采取措施，保护公众健康安全。
4. 药物残留检测液相色谱质谱联用技术可以用于药物残留检测。
通过在食品、动物和植物中定量检测药物残留量，可以评估药物对环境和健康的影响，保障食品安全。
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
高效液相色谱技术与质谱联用技术的应用
高效液相色谱技术与质谱联用技术的应用一、高效液相色谱技术简介高效液相色谱技术（HPLC）是一种分离化合物的方法，它利用不同化合物在流动相和固定相中的相互作用差异，将物质分离。
HPLC技术的发展历史可以追溯到20世纪60年代，它是色谱技术发展的一个重要分支。
该技术主要用于生物化学、分析化学、医药、食品及石油等行业领域。
HPLC技术具有高效率、精确度、灵敏度和选择性等优点。
它可以对不同的化合物进行快速分离、定量测定和纯化，是现代化学及生命科学研究中不可或缺的重要技术手段。
二、质谱联用技术的原理质谱联用技术是将HPLC技术与质谱技术结合使用，可以在分离化合物的同时获得高精度、高分辨率的质谱数据。
该技术的原理是在分离某一化合物时，利用HPLC技术将化合物输送至质谱仪中，通过对化合物进行分子离子化，然后用质谱仪进行扫描鉴定和分析。
质谱联用技术不仅提高了分析测试的分辨率和可靠性，而且还可以帮助化学家了解分子结构、反应机理等重要信息。
三、质谱联用技术在实际应用中的作用1.生物化学与医学领域质谱联用技术在生物化学与医学领域得到广泛应用，可以帮助研究人员确定药物代谢物的结构，研究蛋白质、核酸等生物分子结构，以及进行药物筛选和医学诊断等工作。
例如，在药物代谢研究中，常用质谱联用技术来分析药物代谢物的结构和定量测定各种代谢产物的比例，以帮助研究人员深入了解药物代谢机理。
2.环保领域质谱联用技术在环保领域的应用也十分广泛，可以用于鉴定和测定环境中污染物、有毒物质和废弃物中的化学物质种类和含量等，可以有效提高对环境中化学物质的监测和治理水平。
例如，在水产、畜牧等养殖行业中，质谱联用技术可用于鉴定和测定养殖废物中残留的激素和抗生素种类和含量等，以便进行环境监测和治理。
3.食品行业质谱联用技术在食品行业的应用主要是用于检测食品中的添加剂、农药残留、重金属等有害成分，以保证食品质量和食品安全。
例如，在农药残留检测中，常用质谱联用技术来分析农药残留物的结构和定量测定各种残留物的比例，以便更好地监测和控制食品安全问题。
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
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）是一种基于气相色谱与质谱联用的分析技术。
它将两种常用的分析仪器相互衔接，通过样品的挥发性分离和质谱检测相结合，可以获得更加详细和准确的分析结果。
色谱质谱联用技术的原理是先使用气相色谱将混合物分离成各个组分，并将其按照一定的顺序传递到质谱仪中进行检测。
气相色谱的分离原理是通过样品成分在固定相和流动相之间的分配系数差异，实现不同组分的分离。
而质谱则是利用样品中的化合物在电子轰击下形成的离子片段，通过测量离子的质荷比和对应的相对丰度，来确定每个组分的结构。
在色谱质谱联用技术中，气相色谱起到了分离和预处理的作用，将样品中的复杂混合物进行有效分离，减少质谱中的干扰。
分离后的组分按顺序进入质谱仪的离子源，通过电子轰击或其他方式激发样品中的化合物，使其产生一系列离子片段。
这些离子片段按质荷比进入质谱仪的离子选择器，只选择特定质荷比的离子进入质谱仪的检测器，并测量其相对丰度。
通过对质谱信号的分析，可以确定每个组分的质谱图谱和峰形，并进一步利用数据库进行结构鉴定。
同时，由于分离的过程中已经去除了大部分的杂质和干扰物，因此色谱质谱联用技术相比单独使用质谱仪，具有更高的灵敏度和特异性，可以更准确地定量分析样品中的化合物。
总而言之，色谱质谱联用技术通过将气相色谱和质谱相结合，
利用色谱的分离性能和质谱的结构鉴定能力，可以对复杂样品进行准确、快速、灵敏的分析。
这项技术在食品、环境、药物等领域中得到了广泛应用，并为科学研究和工业生产提供了有力的分析手段。
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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。
用一个六通阀连接两台液相色谱
苯脲
1-泵； 2-进样阀；3-柱1； 4-柱2；5-检测器1；6-检测器2；7-样品窗
地表水的HPLC-HPLC图
用两个六通阀连接两根柱子的四种流通方式
再循环装置
再循环法分离难分离样品
LC-GC 联用技术
关键： 如何将含有大量HPLC流动相的目标组分转移至GC
保留间隙柱
环境中持久的卤代物如多氯联(PCBs)、多溴二苯醚和联苯（PBDEs 和 PBBs)、 氯代烷、多氯萘、氯代二恶英等分析。
LC-LC 联用技术
20世纪70年代提出
多种分离模式
更强大的功能
功能： 样品净化
痕量组分的富集
组分的切割 再循环
LC-LC 技术的核心-多通阀的切换 Valco、Rheodyne ： 耐高压、耐腐蚀多通阀
三通阀接口
带保留间隙的HPLC-CGC 联用技术
8 9 10
11
-内酯外消旋体分离的RPLC-GC装置及色谱图
LC-CE 联用技术
CE： 适于生物大分子分离分析
LC-CE 联用系统示意图
阀-采样环接口示意图
1- LC柱 2-冲洗泵 3-采样环（10L） 4-毛细管柱 5-废液毛细管 6-三通阀 7-废液
参考文献
1 汪正范、杨树民、吴侔天等。色谱联用技术。北京：化学 工业出版社，2007 2 林炳承等。高效液相色谱在生命科学中的应用。济南：山 东科学技术出版社，1996
3 许国旺等。现代实用气相色谱法。北京：化学工业出版社， 2004
二维气相色谱
有阀模式
直通式
切割式
Байду номын сангаас反吹式
直观、操作简单； 但阀件要放在色谱炉内且样品要通过阀体,因 而不可避免存在 样品的吸附、污染问题，因而对阀件本身的材 料、结构和热稳定性有很高的要求。
无阀模式
不存在污染问题，柱间死体积小；操作不直观，调试麻烦。
实际应用
■ 溶剂或主峰后杂质的测定-后切割法
色谱-色谱联用技术
概 述
一、常规一维色谱的局限性 复杂样品
微量组分分析
样品中有害组分
二、多维色谱的含义
始 于1975年，Deans、Bertsch Schomburg 、Sesvic 等进行了深 入研究。
二维色谱（two-dimensional chromatography) C+C
将前级色谱某段感兴趣组分切割下来并转移到第二级色谱柱上进行分离分析
应
1、中药和天然植物样品成分分析
用
2、石油化工、烟草样品成分分析
美国Southern Illinois大学已成功地用此技术一次进样从煤油中分 出一万多个峰。 阮春海等应用HP6890和热调制器KT2000组成的GC×GC系统，其 中柱1、柱2分别是DB 1、DB1701型色谱柱，用约40 min成功分离了 石油中近2 000多个组分。 3、环境检测中的应用
三、多维色谱的分类
GC-GC LC-LC SFC-SFC CE-CE等
LC-GC LC-SFC LC-CE GC-TLC 等
柱型选择：
填充-填充、填充-毛细管、毛细管-毛细管
检测器选择：
双柱单检测器、双柱双检测器
GC-GC 联用技术
30年的历史
PE 、 Agilent、Philips 、SGE 、 Siemens 等