液相色谱质谱LCMS联用的原理和应用专题培训课件
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液相色谱质谱联用 ppt课件
负离子检测 -[M-H]- 碱性条件 -[M+X]- X=溶剂或缓冲溶液中 的阴离子 -[M-H+S]- 溶剂加合离子
名义分子量和平均分子量
对于分子C6H3Cl3 平均分子量为 6(12.01115)+3(1.000797)+3(35.453) MW=181.428
6(12.000)+3(1.00078)+3(34.9989)=179.9990 精确质量/单同位素质量
小结：流动相的考虑
金属离子缓冲盐影响离子化 表面活性剂影响去溶剂化 离子对试剂可以离子化，而导致高背景噪音 强离子对试剂可与待测物反应，导致待测物不
能离子化 TEA 干扰正离子模式(m/z102) TFA 扰负离子模式(m/z113) 增塑剂（邻苯二甲酸酯）背景干扰，
(m/z149,315, 391)
1 电离模式的选择 2 查阅文献，参考样品前处理的技术路线和色谱分离条件 、质谱参数条件等。 3 MRM 参数优化 使用标准品优化 fragmentor 和 collision energy 4 离子源参数的优化（源温度、流速） 5 LC分离方法的优化，1-3 min为理想
MRM 参数优化
扫描（MS2 Scan）
液相色谱质谱联用
Agilent LC-MS/MS 6420
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
速和温度 选择母离子：准分子离子，[M+H]+、[M-
H]-优先，避免选择加和离子[M+Na]+,所 需能量较低，灵敏度好。 子离子的选择：高质量端的特征离子。
液相色谱质谱联用技术(课堂PPT)
+
++
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2020/6/6
10
三、质量分析器
• 四级杆质谱仪 • 飞行时间质谱仪 • 离子阱质谱仪 • 扇形磁场质谱仪 • 傅立叶变换质谱仪 • 串联质谱法和多级质谱法
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1.扇形磁场质谱仪
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1.扇形磁场质谱仪
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++-- ++
++-- ++
+ 其他离子 试样离子
6
电喷雾电离——适用于强极性、热不稳定化合物和高分子化合物
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
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8
2. 大气压化学电离（ APCI ）——适用于具有一定挥发性的中等极性
第八章
色谱-质谱联用仪
一、概述
generalization 二、LC-MS联用仪
hyphenated technology of LCMS
2020/6/6
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)
《lcms质谱》课件
基础概念
质谱仪的工作原理
质谱仪通过将化合物离子化并进 行分离、加速和聚焦，最终将其 离子流传递给检测器进行检测。
电离方式
常用的电离方式包括电喷雾电离 （ESI）和飞行时间电离（TOF）。
质量分析器的分类及原理
不同结构的质量分析器包括四极 杆、离子阱、飞行时间和轨道阱。
样品制备
1
样品的前处理
样品处理过程中除去无关物质，保留有
质谱分析条件的设置
针对不同的样品类型和分析目的，设置质谱分 析条件（如离子源温度、碎片电压等）。
数据分析
质谱数据的处理
质谱图的解释
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
结果的评估和验证
对原始数据进行降噪、基线校正、 质量准确校正等处理，获得可解 释的质谱图。
对质谱图中的峰进行归属和解释， 结合库检索等手段进行物质的鉴 定和定量分析。
根据质谱分析结果进行评估和验 证，确认结果的可靠性。
研究案例
1
生物分子领域的应用
利用LCMS技术对蛋白质、核酸、糖等生物分子进行分析，有助于揭示生物过程 及其疾病机制。
2
药物研发领域的应用
在药物代谢、药物筛选等方面发挥了重要作用，有助于加快新药研发进程。
展望
未来LCMS质谱技术的发展方向
主要包括提高分辨率、提高灵敏度、降低成本 等方面的努力。
该技术可能的应用扩展领域
《lcms质谱》PPT课件
LCMS质谱技术是一种高灵敏度的分析技术，被广泛用于生物分子和药物研发 领域。本PPT课件将介绍其工作原理、样品制备、操作步骤、数据分析以及未 来发展方向。
技术简介
什么是LCMS质谱技术？
它是一种将液相色谱和质谱相结合的技术，可用于高灵敏度分析复杂混合物。
液相色谱-质谱(LC-MS)联用的原理及应用课件
喷雾的离子化技术, 可产生带很多电荷 的离子,最后经计
+TOF MS: 1.84 min (57 scans) from go 10
1. 26e 1
Int act Ant ibody Spect r um
算机自动换算成单
5
质/荷比离子。
2500
3000
3500
4000
m/z, amu
BioSpec Reconstruct for +TOF MS: 1.84 min (57 scans) from go, smoothed
总离子流图:
• 在选定的质量范围内，所有离子强度的 总和对时间或扫描次数所作的图,也称TIC
图.
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10
质量色谱图
• 指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所 作的图.
• 利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合物 分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的方式。 当样品浓度很低时LC/MS的TIC上往往看不到峰， 此时，根据得到的分子量信息，输入M+1或 M+23等数值，观察提取离子的质量色谱图，检 验直接进样得到的信息是否在LC/MS上都能反映 出来，确定LC条件是否合适，以后进行MRM等 其他扫描方式的测定时可作为参考。
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3
Ionic
IonSpray
APCI
Analyte Polarity
GC/MS
Neutral
101
102
103
104
105
Molecular Weight
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4
现代有机和生物质谱进展
• 在20世纪80及90年代，质谱法经历了两次飞跃。 在此之前，质谱法通常只能测定分子量500Da以下 的小分子化合物。20世纪70年代，出现了场解吸 （FD）离子化技术，能够测定分子量高达 1500~2000Da的非挥发性化合物，但重复性差。20 世纪80年代初发明了快原子质谱法（FAB-MS）， 能够分析分子量达数千的多肽。
LCMS原理以及应用 PPT
C8H18O化合物
C8H18O得分子量:130 分子离子峰
氮规则
当化合物不含氮或含偶数个氮原子时,该化 合物分子量为偶数;当化合物含奇数个氮原 子时,该化合物分子量为奇数。
二 同位素离子峰(M+1峰)
由于同位素得存在,可以瞧到比分子离子峰大一个质量单位
得峰;有时还可以观察到M+2,M+3。。。。;
三、碎片离子峰
正己烷
当有机化合物蒸气分子进入离子源受到电子轰击时,裂解生成
质荷比较小得碎片离子。
15 29
43 57
71
H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
71 57 43 29
15
71 H3C CH2 CH2 CH2 CH2
CH3
57 H3C CH2 CH2 CH2
CH2 CH3
43 H3C CH2 CH2
电喷雾VS大气压化学电离
• 电离机理:电喷雾采用离子蒸发,而APCI电离就是高压放电发生了质子转移而生成 [M＋H]+或[M-H]-离子。
• 样品流速:APCI源可从0、2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源得探头处于高温,热不稳定得化合物会分解、 • 适用范围:电喷雾有利于分析极性大得小分子与生物大分子及其它分子量大得化
离子阱-飞行时间质谱 以3D离子阱作为质量选择器与反应器,结合了离子阱得多级质谱能力与飞行时间质谱得高分辨能力
线性离子阱-飞行时间质谱 以线性离子阱为质量选择器与反应器,结合了线性离子阱得高灵敏度多级串级能力与飞行时间质谱得高 分辨能力
串联四极杆线性离子肼质谱仪
LTQ-FT液质联用串联质谱仪 Thermo Finnigan生产LTQ-FT液质联用串联质谱仪,实现了最先进得离子阱技术与傅里叶变换离子回旋 加速器共振技术得完美结合,大大提高了分析得多样性。利用该联用技术得到得分析数据具有超高分辨 率、精确质量数与多级质谱分析等特点。
waters液相色谱质谱联用的原理应用课件ppt
影响分子量测定的因素
1）pH的影响：正离子方式 pH要低些，负离子方式pH要高些，
除对离子化有影响外，还影响LC的峰形。 2）气流和温度：当水含量高及流量大时要相应增加。 3）溶剂和缓冲液流量：流速适当高可以提高出峰的灵敏度。 4）溶剂和缓冲液的类型：通常正离子用甲醇好，负离子乙腈 好些 5）选择合适的液相色谱类型：正相、反相、选择合适的色谱 柱 6）合适的电压：DP电压高时，样品在源内分解或碎裂；高 DP 电压时回使多电荷离子比例低，多聚体也减少 7）样品结构和性质 8）杂质的影响：溶剂的纯度、水的纯净程度等。当成分复杂， 杂质太多时，竞争使被测物离子化不好，同时使LC分离不好 9）样品浓度不够，有时需要浓缩
m/z149, 管路中邻苯二甲酸酯的酸酐, C8H4O3H+,149.0233 m/z 288, 2mm 离心管的产生的特征离子
m/z 279, 管路中邻苯二甲酸二丁酯 C16H22O4H+, 279.1591
m/z 316, 2mm 离心管的产生的特征离子 m/z 384, 瓶的光稳定剂产生的离子
d) 样品浓度不够
e）pH值不合适 f）样品在源内分解或碎裂
目标化合物分析
（1）选择离子监测（SIM）
SIM 用于检测已知或目标化合物，比全扫 描方式能得到更高的灵敏度。这种数据采集的 方式一般用在定量目标化合物之前，而且往往 需要已知化合物的性质。 若几种目标化合物用同样的数据采集方式 监测，那么可以同时测定几种离子.
m/z391, 管路中邻苯二甲酸二辛酯, C24H38O4H+, 391.2843
m/z413, 邻苯二甲酸二辛酯+钠, C24H38O4Na+, 413.2668 m/z 538, 乙酸+氧 +铁（喷雾管）, Fe3O(O2CCH3)6,
液相色谱质谱联用PPT课件
4、有机溶剂
基本匹配
5、色谱柱
离子交换柱（高离子强度）、蔬水相互作用色谱（盐浓度梯度） 17
6、 柱后修饰 作用： 调节pH值以优化正负离子检测；
添加异丙醇以利于含水溶剂的去溶剂化、稀释缓冲盐； 添加醋酸钠（50mol/L)使缺乏或只有弱质子化位点的样品阳离子化(Ｍ＋Ｎa+) 填充毛细管柱色谱或毛细管电泳，需在柱后添加适当溶剂（补足液流）以达到稳定的喷
6
ESI 实验条件优化 １、待测物质在溶液中的状态（溶液化学）
待测物质在供试品溶液中以离子状态存在，可提高生成气相离子的效率，提高检测灵敏度。
B + RCOOH
BH++RCOO-
HA + NH3
A- +NH4+
2、 溶剂的表面张力
纯水，因表面张力高，所需起始电位Uon高，易产生放电现象； 常用水－甲醇（50:50)溶剂，同时黏度也下降，有利于雾化．
物(包括蛋白、多肽、多糖、多聚物等)，分析范围广。 LC/MS 联用的主要困难
2
LC-MS 接口 (Interface)类型
ESI (electrospray ionization) API (atmosphere pressure ionization)
APCI(atmospheric chemical ionization)
中等流速：
气动辅助 （离子喷雾）
50-100 m
1 ~200L/min
微柱液相色谱与MS在线联用； 适合于既要高灵敏度又需要较大柱容量的工作：如药物代谢定性定量分析（1~２.1mm)
15
高流速：
气动辅助＋热辅助
500℃ 200 ~ 2m不超过 50℃，所以有机化合物不会热降解．
基本匹配
5、色谱柱
离子交换柱（高离子强度）、蔬水相互作用色谱（盐浓度梯度） 17
6、 柱后修饰 作用： 调节pH值以优化正负离子检测；
添加异丙醇以利于含水溶剂的去溶剂化、稀释缓冲盐； 添加醋酸钠（50mol/L)使缺乏或只有弱质子化位点的样品阳离子化(Ｍ＋Ｎa+) 填充毛细管柱色谱或毛细管电泳，需在柱后添加适当溶剂（补足液流）以达到稳定的喷
6
ESI 实验条件优化 １、待测物质在溶液中的状态（溶液化学）
待测物质在供试品溶液中以离子状态存在，可提高生成气相离子的效率，提高检测灵敏度。
B + RCOOH
BH++RCOO-
HA + NH3
A- +NH4+
2、 溶剂的表面张力
纯水，因表面张力高，所需起始电位Uon高，易产生放电现象； 常用水－甲醇（50:50)溶剂，同时黏度也下降，有利于雾化．
物(包括蛋白、多肽、多糖、多聚物等)，分析范围广。 LC/MS 联用的主要困难
2
LC-MS 接口 (Interface)类型
ESI (electrospray ionization) API (atmosphere pressure ionization)
APCI(atmospheric chemical ionization)
中等流速：
气动辅助 （离子喷雾）
50-100 m
1 ~200L/min
微柱液相色谱与MS在线联用； 适合于既要高灵敏度又需要较大柱容量的工作：如药物代谢定性定量分析（1~２.1mm)
15
高流速：
气动辅助＋热辅助
500℃ 200 ~ 2m不超过 50℃，所以有机化合物不会热降解．
液相色谱-质谱联用仪的原理及应用课件
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大气压化学电离源 APCI
APCI源原理：喷嘴下游放置一个针状放电电极，进行高压放电，
使空气中某些中性分子电离，产生H3O+，N2+，O2+ 和O+ 等离子， 溶剂分子也会被电离，这些离子与样品分子进行离子-分子反应，
使样品分子离子化。
特点： 属于“软”电离方式，适 于分析质量数小于2000u的 弱极性小分子化合物。 只产生单电荷离子，主要 是准分子离子，很少有碎片 离子。 主要应用于液相色谱-质 谱联用仪。
进样系统
Sample Inlet
离子源
Ionization Source
真空系统
Vacuum System
质量分析器
Mass Analyser
检测器
Detector
数据处理系统
Data System
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5
真空系统
质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须处于高真 空状态。若真空度过低，则会造成离子源灯丝损坏、 本底增高、图谱复杂化、干扰离子源的调节、加速极 放电等问题。
Nebulizer
HPLC inlet
APCI
+ +
+
++
Corona
大气压化学电离源示意图
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基质辅助激光解析电离源 MALDI
MALDI源原理：待测物质的溶液与基质的溶液混合后蒸发，使 分析物与基质成为晶体或半晶体，用一定波长的脉冲式激光进行 照射时，基质分子能有效的吸收激光的能量，使基质分子和样品 分子进入气相并得到电离。
液相色谱-质谱联用仪 的原理及应用
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1
色谱-质谱联用仪
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质量色谱图
指定某一质量(或质荷比)的离子其强度对时间所 作的图.
利用质量色谱图来确定特征离子，在复杂混合 物分析及痕量分析时是LC/MS测定中最有用的 方式。当样品浓度很低时LC/MS的TIC上往往看 不到峰，此时，根据得到的分子量信息，输入 M+1或M+23等数值，观察提取离子的质量色谱 图，检验直接进样得到的信息是否在LC/MS上 都能反映出来，确定LC条件是否合适，以后进 行MRM等其他扫描方式的测定时可作为参考。
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
丰度比出现在质谱中,这对于利用质谱确定化 合物及碎片的元素组成有很大方便, 还可利用 稳定同位素合成标记化合物,如:氘等标记化合 物,再用质谱法检出这些化合物,在质谱图外貌 上无变化,只是质量数的位移,从而说明化合物 结构,反应历程等
峰: 质谱图中的离子信号通常称为离子峰或简称峰. 离子丰度: 检测器检测到的离子信号强度. 基峰: 在质谱图中，指定质荷比范围内强度最大的
离子峰称作基峰. 总离子流图；质量色谱图；准分子离子；碎片离子；
多电荷离子；同位素离子
总离子流图:
在选定的质量范围内，所有离子强度的 总和对时间或扫描次数所作的图,也称 TIC图.
液质联用与气质联用的区别:
气质联用仪(GC-MS)是最早商品化的联用仪器， 适宜分析小分子、易挥发、热稳定、能气化的 化合物；用电子轰击方式（EI）得到的谱图， 可与标准谱库对比。
液质联用(LC-MS)主要可解决如下几方面的问 题：不挥发性化合物分析测定；极性化合物的 分析测定；热不稳定化合物的分析测定；大分 子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的 分析测定；没有商品化的谱库可对比查询，只 能自己建库或自己解析谱图。
液相色谱-质谱(LC-MS)联用的原理 和应用
简介
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(GC-MS) 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。
常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDITOF-MS）。API-MS的特点是可以和液相色谱、毛
细管电泳等分离手段联用，扩展了应用范围，包括
药物代谢、临床和法医学、环境分析、食品检验、 组合化学、有机化学的应用等；MALDI-TOF-MS的
特点是对盐和添加物的耐受能力高，且测样速度快， 操作简单。
Ionic
IonSpray
APCI
Analyte Polarity
GC/MS
Neutral
101
102
103
104
105
Molecular Weight
现代有机和生物质谱进展
在20世纪80及90年代，质谱法经历了两次飞跃。 在此之前，质谱法通常只能测定分子量500Da以 下的小分子化合物。20世纪70年代，出现了场解 吸（FD）离子化技术，能够测定分子量高达 1500~2000Da的非挥发性化合物，但重复性差。 20世纪80年代初发明了快原子质谱法（FABMS），能够分析分子量达数千的多肽。
100
908070605040
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
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1.0
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3.0
4.0
5.0
6.0
总离子流图
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]- .
高分辨质谱可以由分子量直接计算出化合物的 元素组成从而推出分子式
低分辨质谱利用元素的同位素丰度，例:
(3)峰强度与结构的关系
丰度大反映离子结构稳定 在元素周期表中自上而下，从右至左，杂原子
在ESI中, 往往生成质量大于分子量的离子 如M+1,M+23,M+39,M+18......称准分子离 子,表示为:[M+H]+,[M+Na]+等
碎片离子：
准分子离子经过一级或多级裂解生成的产 物离子.
碎片峰的数目及其丰度则与分子结构有关, 数目多表示该分子较容易断裂,丰度高的碎 片峰表示该离子较稳定,也表示分子比较容 易断裂生成该离子。
质谱原理简介：
质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比 分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分 析目的的一种分析方法。以检测器检测到的离 子信号强度为纵坐标，离子质荷比为横坐标所 作的条状图就是我们常见的质谱图。
常见术语:
质荷比: 离子质量(以相对原子量单位计)与它所带电 荷(以电子电量为单位计)的比值,写作m/Z.
随着生命科学的发展，欲分析的样品更加复杂， 分子量范围也更大，因此，电喷雾离子化质谱法 （ESI-MS）和基质辅助激光解吸离子化质谱法 （MALDI-MS）应运而生。
目前的有机质谱和生物质谱仪，除了GC-MS的EI和 CI源，离子化方式有大气压电离（API）（包括大气 压电喷雾电离ESI、大气压化学电离APCI、大气压 光电离APPI）与基质辅助激光解吸电离。前者常采 用四极杆或离子阱质量分析器，统称API-MS。后者
OH H N CH3
CH3
Ephedrine, MW = 165
多电荷离子：
指带有2个或更多电荷的离子,常见于蛋白质或多肽等 离子.有机质谱中,单电荷离子是绝大多数,只有那些 不容易碎裂的基团或分子结构-如共轭体系结构-才会 形成多电荷离子.它的存在说明样品是较稳定的.采用 电喷雾的离子化技术, 可产生带很多电荷 的离子,最后经计 算机自动换算成单 质/荷比离子。
如何看质谱图：
(1)确定分子离子,即确定分子量
氮规则：含偶数个氮原子的分子，其质量数是 偶数，含奇数个氮原子的分子，其质量数是奇 数。与高质量碎片离子有合理的质量差，凡质 量差在3~8和10~13，21~25之间均不可能，则 说明是碎片或杂质。
(2)确定元素组成，即确定分子式或碎片
化学式