色谱联用技术-2018
色谱质谱联用的接口技术介绍

色谱质谱联用的接口技术介绍质谱,分析每一个峰对应的结构信息。
两者联合起来,就成了复杂混合物定性、定量分析的有力工具。
色谱通过分离功能,成为质谱的进样器,满足了质谱对样本纯度高的要求。
质谱,作为色谱的检测器,对色谱出的每一个峰拿到质谱图,通过质谱图对结构进行鉴定,弥补了色谱定性弱的不足。
两者联用成了现在复杂体系定性定量的强有力的工具。
色谱-质谱联用最大的挑战,质谱是在高真空状态下运行,而色谱是在常压,有时在高压下运行。
如何将两个技术进行衔接,关键点就是接口技术。
将样品导入质谱仪可分为直接进样和通过接口两种方式实现。
1、直接进样在室温和常压下,气态或液态样品可通过一个可调喷口装置以中性流的形式导入离子源。
吸附在固体上或溶解在液体中的挥发性物质可通过顶空分析器进行富集,利用吸附柱捕集,再采用程序升温的方式使之解吸,经毛细管导入质谱仪。
对于固体样品,常用进样杆直接导入。
将样品置于进样杆顶部的小坩埚中,通过在离子源附近的真空环境中加热的方式导入样品,或者可通过在离子化室中将样品从一可迅速加热的金属丝上解吸或者使用激光辅助解吸的方式进行。
这种方法可与电子轰击电离、化学电离以及场电离结合,适用于热稳定性差或者难挥发物的分析。
2、接口技术目前质谱进样系统发展较快的是多种液相色谱/质谱联用的接口技术,用以将色谱流出物导入质谱,经离子化后供质谱分析。
主要技术包括各种喷雾技术(电喷雾,热喷雾和离子喷雾);传送装置(粒子束)和粒子诱导解吸(快原子轰击)等。
(1)电喷雾接口带有样品的色谱流动相通过一个带有数千伏高压的针尖喷口喷出,生成带电液滴,经干燥气除去溶剂后,带电离子通过毛细管或者小孔直接进入质量分析器。
传统的电喷雾接口只适用于流动相流速为1~5μl/min的体系,因此电喷雾接口主要适用于微柱液相色谱。
同时由于离子可以带多电荷,使得高分子物质的质荷比落入大多数四极杆或磁质量分析器的分析范围(质荷比小于4000),从而可分析分子量高达几十万道尔顿(Da)的物质。
色谱联用技术ppt课件

方成正比,800 MHz (18.79T)与100 MHz (2.35T)仪器相比,信噪比增大约64倍。 用新技术提高信噪比:软件滤波,消噪技术
54
◦ 操作参数的影响 提高LC柱的负载量 内径4.6mm色谱柱,合适的 负载量为100g。 采用停流技术 增加检测的有效时间(多次扫 描累积)。 把射频线圈直接绕在流通池壁上,减少死体积。
15
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。
16
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
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
21 22~25
三十醇乙酸酯 结构未定*
24
(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。
APCI
放电针 类似于化学电离 属于气相电离 0.2~2ml/min 极性较小的化合物 产生单电荷离子
46
LC-MS (四极杆)联用仪器结构示意图
47
LC-MS (离子阱)联用仪器结构示意图
48
三、液质联用的应用
医药、临床:药物代谢、药物动力学、杂 质分析、天然产物分析、疾病诊断
色谱联用技术的研究进展

色谱 质谱 联 用模 式 , 使该 项 联用 技 术 日益 成熟 并 得 到越来 越 多 的应 用 。 相色 谱一 质谱 联用 技术 是 2 液 0 世纪 7 0年代 发展 起 来 的 ,将 液 相 色谱 分 离 技术 与
颗 粒作 为 固定 相 的 毛细 管 柱 ,并 采 用 C C E I E — SMS
联用 均得 到 较大 发展 . 中最 引人 注 目的是 色谱 与 其
色 谱与 质谱 的联 用 应 用范 围很广 , 以有 效解 可 决众 多 领域 的问题 。 发现 和分 析新 型有 机污染 物 在
方 面色 谱一 质谱 联 用技 术 发挥 着 至关 重 要 的作 用 。 近来 L — (MS技 术 的成熟 和发 展 , 传统 G — C MS/ ) 使 C
靶标 分 析技 术 向基 于高 分 辨色 谱 、 谱 联用 以及 色 质
谱一 串联质 谱联 用 的高 通量 、 高灵 敏 、 选择 、 高 高甄 别 的非 靶标 分析方 向发展 。液质 联用 技术 在乌 头类 生 物碱 的裂解 、 分鉴 别 、 制配 伍前 后 成 分变 化 、 成 炮
质谱 联用 (E MS等 。色谱 联用 技术 在 生物 样 品分 C— )
纪8 0年代 已成 功地 与 质谱 联 用 ,并 且 随着 小 型 台 式 四极 质谱 的发展 , 谱 已成 为气 相 色谱 的一种 重 质 要 的专 用 检测 器 , 同时进 行 上 百种 不 同成 分 的分 可 离并 进 行质 谱 检测 。除 以上联 用外 , 四极 杆质 谱 将 与 飞行 时 间质谱 组 成 串联 质谱 , 合 最新 发 展 的 毛 结 细 管液 相 色谱 技 术 组 成 的(a L — — O — — 1 C p C Q T F MS MS 将 集 成 高 效 毛细 管 、 相 色谱 、 液 四极 杆 质谱 与 飞 行 时 问 质 谱 等 的 优点 而 成 为 当前 解 决 复 杂样 品分 离
色谱质谱联用

CH5+, C2H5+ , C3H5+ 等为稳定的次级离子。
22
加合离子与样品分子反应:准分子离子[QM] +
M + CH5+ → [MH] + + CH4 M + C2H5+ → [MH] + + C2H4 M + C2H5+ → [MH] + + C2H6
生成的[M+H] +和 [M-H] +比样品分子M多一个H或少一个H, 称为准分子离子。化学电离源是一种软电离方式,有 些用EI方式得不到分子离子的样品,改用CI后可以得到准 分子离子,因而可以求得分子量。
• 被分析的样品首先要离子化,然后利用不同离子在电场或磁 场运动行为的不同,把离子按m/z分开而得到质谱,并得到样品 的定性定量结果。
43
57
29 15
71 85 99 113 142
m/z
10
2.1 质谱的发展
1911年 40年代 50年代 60年代 70年代
80年代
世界第一台质谱装置(J.J. Thomson) 同位素测定和无机元素分析 有机物分析 气相色谱-质谱联用 计算机技术引入
40
2.4 质谱术语
基峰: RI 100, 质荷比: m / z , z = 1, z = 2; m的计算:组成离子的各元素同位素的质子和中子之和。 精确质量: 基于天然丰度最大的同位素的精确原子量
18
电子轰击电离 EI
• EI源应用最为广泛,它主要用于挥发性样品的电离。 • 原理:由GC或直接进样杆进入的样品,以气体形式 进入离子源,由灯丝发出的电子与样品分子发生碰撞使 样品分子电离。 • 所有的标准质谱图都是在70 eV下做出的。有机物分子 可能被打掉一个电子形成分子离子,也可能会发生化学 键的断裂形成碎片离子。 • 由分子离子可以确定化合物分子量,由碎片离子可以 得到化合物的结构信息。
气相色谱-红外光谱联用技术

冷却,而氩和样品组分被冻结在反射面
上。冷盘由步进电极带动匀速旋转,在 反射面上留下一窄条凝固的氩带,色谱
馏出组分在氩带中形成斑点,见图5-23。
当冷盘旋转180度即可被红外仪测量而 得到色谱图和组分的红外光谱
图5-23 图5-22
两种接口的比较: • 光管接口: 不足: • 优点: 细内径的光管有光晕损 失,使透射率下降; 可实时记录; 价格相对便宜; 为了防止相邻色谱峰在 光管中重合而采用的稀释 易于操作。 技术将导致灵敏度降低; 光管必须保温,而温度 越高,光能量损失越大。
由于试样组成的性质和色谱
条件不同,对不同试样应通过 实验选择不同的尾吹流速,以 达到最佳的分辨率和灵敏度。 除此以外,还应注意传输管路 和光管均应控制适当的温度, 使连接区温度略高于柱温,以 免色谱流出物在连接区滞流
(冷区滞流),使进入光管的
被测组分量减少而影响灵敏度。 图4连接单元示意图
(2)冷冻捕集接口 结构:如图5 关键部分是冷盘。冷盘直
色谱技术的高效分离及定量检测能力与红 外光谱独特的结构鉴定能力相结合是一种 具有很高实用价值的分离鉴定手段,非常 适合于复杂试样的分析。
•
气相色谱与红外光谱联用,可在色谱高效分离基础上提 供较直接完整的分子结构信息,且对异构体有较强的解析 能力。但一般红外光谱技术,由于扫描速度慢,灵敏度较 低,其联机联用长期未能取得引人注目的发展。随着傅里 叶变换红外光谱仪的发展与成熟,GC/FTIR取得了突破性的
实际中应用较少。
重建IR光谱图联机分析方法
1. 窗口分析法 2. 连续观察法
3. 库谱搜索法
4. 混合峰的分析法
四、GC-FTIR应用前景
随着计算机软件技术的发展,计算机差谱技术
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
液相色谱—质谱联用技术与代谢组学

液相色谱—质谱联用技术与代谢组学作者:李亚港来源:《大东方》2018年第05期摘要:色谱联用技术是将色谱分离装置与各种检测装置通过接口技术连接后而成的一种新型的仪器分析技术。
液相色谱-质谱联用技术(LC/MS)由于能够分离极性的、离子化的、不易挥发的和热不稳定的化合物,具有更广阔的应用前景。
色谱-质谱联用技术是代谢组学的主要分析技术平台,随着LC/MS技术的不断发展,必将会更多地应用于代谢组学方面,为其分析提供更多的方法与方便。
本文从当前代谢组学研究平台技术的角度,系统地介绍液质联用方法的基本原理与代谢组学的关系。
关键词:LC/MS;代谢组学;药物分析一、液质联用技术的原理(1)LC色谱单元部分①液-固色谱法。
液-固色谱法是使用固体吸附剂,被分离组分在色谱柱上分离原理是根据固定相对组分吸附力大小不同而分离。
常用的吸附剂为硅胶或氧化铝,粒度5~10um。
适用于分离分子量为200~1000的非离子型化合物,因此这种色谱法常用于分离同分异构体。
②液-液色谱法。
液-液色谱法是一种基于被测物质在固定相和流动相之间的相对溶解度的差异,通过溶质在两相之间进行分配以实现分离的方法。
按固定相和流动相的极性不同可分为正相色谱法(NPC)和反相色谱法(RPC)。
一般的分离方法都是反相色谱法。
③离子交换色谱法。
离子交换色谱法的固定相是离子交换树脂,常用苯乙烯与二乙烯交联形成的聚合物骨架,在表面末端芳环上接上羧基、磺酸基(称阳离子交换树脂)或季氨基(阴离子交换树脂)。
被分离组分在色谱柱上分离原理是树脂上可电离离子与流动相中具有相同电荷的离子及被测组分的离子进行可逆交换,根据各离子与离子交换基团具有不同的电荷吸引力而分离。
④离子对色谱法。
又称偶离子色谱法,是液液色谱法的分支。
它是根据被测组分离子与离子对试剂离子形成中性化合物后,在非极性固定相中溶解度增大,从而改善分离效果。
主要用于分析离子强度大的酸碱物质。
⑤排阻色谱法。
排阻色谱法的固定相是有一定孔径的多孔性填料,利用分子筛对分子量大小不同的各组分排阻能力的差异而完成分离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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 (6)新的orbitrap是现在最优的质量 分析器之一,克服了以上所有弱点
(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
(用于寻找一类成分)
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
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。
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
质谱 离子源
高真 空泵
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ柱 载气必须用>99.999%的氦气
方法 气相色谱 质谱 红外
紫外 核磁共
操作特性
物理状态(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
否
是
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
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
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
8 二十二醇乙酸酯
9
二十七碳烷
10
二十八碳烷
11 二十四醇乙酸酯
序号 化合物名
12 二十九碳烷 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
19 结构未定*
20 三十四碳烷 21 三十醇乙酸酯 22~25 结构未定*
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
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)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1.0
2.0
3.0
4.0
质量色谱图
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1.0
2.0
3.0
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。
(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。
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。
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
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)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
1
十六碳酸
2 9,12-十八碳二烯酸
3
十八碳酸
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。
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