色谱联用技术
色谱联用技术-2016
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
气相色谱-四极杆质谱仪
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
3.飞行时间质量分析器(TOF)
10
12
14
TIC Spectrum of Four Diterpenoids of Radix Salviae Miltiorrhizae
LC-MS-MS MRM Chromatograms of Radix Salviae Miltoirrhizae Sample
反应离子监测
7.4
高效液相色谱-核磁共振
LC-MS (四极杆)联用仪器结构示意图
LC-MS (离子阱)联用仪器结构示意图
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 生物化学：肽、蛋白质、寡核苷酸、糖 环境化学：农药和农残分析、有机污染物、 土壤/食品/水分析 食品科学：香料、添加物、包装物、蛋白 质、致癌物 化学：有机合成物
◦ 操作参数的影响
提高LC柱的负载量 负载量为100g。 采用停流技术 描累积）。 内径4.6mm色谱柱，合适的
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
药物分析中的质谱色谱联用技术应用
药物分析中的质谱色谱联用技术应用质谱色谱联用技术，在药物分析领域得到了广泛的应用。
这种技术的发展，使药物的分析更加准确、快速和可靠。
本文将探讨质谱色谱联用技术在药物分析中的应用，并分析其优势和挑战。
一、质谱色谱联用技术的基本原理质谱色谱联用技术是将质谱仪和色谱仪进行耦合，通过两者之间的联用，实现化合物的分离、检测和定性分析。
质谱色谱联用技术基本原理是先利用色谱技术对混合样品进行分离，然后将分离后的物质引入质谱仪，利用质谱技术对物质进行检测和分析。
二、质谱色谱联用技术在药物分析中的应用1. 药物成分的分析：质谱色谱联用技术可以对药物中的各种成分进行分离和鉴定，帮助分析人员了解药物的组成和结构，并准确测定药物的含量。
2. 药物代谢产物的鉴定：通过质谱色谱联用技术，研究人员可以对药物在体内代谢的产物进行分离和鉴定。
这有助于研究药物代谢途径和转化机制，进而指导药物的合理使用和开发。
3. 药物残留的检测：质谱色谱联用技术可以对食品、环境和生物样品中的药物残留进行检测。
这对于保障食品和环境的安全性以及药物的合理使用至关重要。
4. 药物质量控制：质谱色谱联用技术可以对药物的质量进行控制和评估。
通过对药物的质量特性进行分析，可以确保药物的质量符合相关标准和要求。
三、质谱色谱联用技术的优势1. 分离效果好：质谱色谱联用技术将色谱和质谱两种分析技术优势相结合，使得样品的分离效果更好。
可以处理复杂的样品，避免了色谱或质谱单独使用时可能出现的问题。
2. 高灵敏度：质谱色谱联用技术具有高灵敏度，可以检测到很低浓度的化合物。
这对于药物分析中需要检测微量成分的场合非常重要。
3. 高选择性：质谱色谱联用技术可以根据样品的性质和需要，选择不同的色谱和质谱模式，从而实现对目标化合物的选择性分析。
四、质谱色谱联用技术的挑战1. 仪器复杂性：质谱色谱联用技术需要进行仪器的联用和调试，对操作人员的技术要求较高。
同时，多个仪器之间的数据传输和处理也需要专业的软件支持。
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
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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。
精品课件
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
精品课件
喷射式分子分离器的结构
作用：①降低气压；②浓缩样品。
精品课件
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）
精品课件
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
精品课件
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）
精品课件
1. 四极杆质量分析器
对于给定的直流DC和射频电压 RF ，特定质荷比的离子在轴向
（Quadrupole Mass Filter 稳定运动，其他质荷比的离子
越高
精品课件
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 碳烷
十六碳酸
2
9,12-十八碳二烯酸
3 醇乙酸酯
十八碳酸
4 碳烷
二十四碳烷
5
二十醇乙酸酯
定*
6
二十五碳烷
7
二十六碳烷
8
未定*
二十二醇乙酸酯
12 二十九
13 三十碳烷 14 二十六
15 三十一
16 结构未
17 三十二碳烷
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。
精品课件
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-ICPAES…
精品课件
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）
精品课件
100
90
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30
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0
1.0
2.0
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4.0质量色谱图Fra bibliotek10090
80
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50
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30
20
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0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
总离子流图
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。
18 二十八醇乙酸酯
19
结构
9
二十七碳烷
20 三十四碳烷
10
二十八碳烷
21
精品课件
三十醇乙酸酯
(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。
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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；
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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
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
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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
精品课件
气相色谱-四极杆质谱仪
精品课件
精品课件
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。
◦ 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。
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(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
第七章 色谱联用技术
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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。
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2.实现在线联用的关键
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(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。
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某种天然蜡质衍生物的GC－MS总离子流图
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7.2 气相色谱－质谱联用 GC-MS
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1.气相色谱与“四谱”工作条件的适应性
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
精品课件
2、气质联用接口（协调输出/输入的矛盾 ）