质谱及液质联用技术的应用 PPT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(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。
液质联用ppt课件
14
HPLC分离原理
最广的色谱法是反相色谱 主要用于分离非极性至中等极性的各类分子型
化合物，因为键合相表面的官能团不流失，溶 剂的极性可以在很大范围内调整，因此应用范 围很宽。 十八烷基（C18）化学键合相是最常用的非极性 键合相，反相键合相表面具有非极性烷基官能 团，及未被取代的硅醇基。硅醇基具有吸附性 能，剩余硅醇基的多寡，视覆盖率而定。因此， 分离机制比较复杂。
很大，相应源参数也应该改变，所以恒定比例 流动相能满足分离分析要求时，尽量不用梯度， 尤其定量分析时
39
流动相的选择
流动相中加入甲酸、乙酸等可提高正离子化效 率
(**)液质联用中，流动相有时需要加入缓冲盐 A CH3COONH4 B HCOONH4 C KH2PO3 是否加酸不是绝对的，具体应根据LC的分离情
18
离子化的方法(Ionisation Methods)
电子轰击电离 EI 化学离子化 CI 场电离，场解吸 FD 快原子轰击 FAB 基质辅助激光解析电离 电喷雾电离 ESI 大气压化学电离 APCI
MALDI
19
电喷雾电离源 Electrospray Ionization (ESI)
37
仪器测试条件的选择
液相色谱条件 质谱条件
38
HPLC条件的选择(流动相)
根据化合物类型选择流动相组成，甲醇-水，乙 腈-水或甲醇-乙腈-水（**DMF、DMSO、 DCSO、THF ）
某些化合物只有某种流动相体系才出峰 一般正离子方式用甲醇，负离子方式用乙腈好
些 梯度的设定：梯度变化太快对离子化效率影响
+ ++ ++ +
HPLC分离原理
最广的色谱法是反相色谱 主要用于分离非极性至中等极性的各类分子型
化合物，因为键合相表面的官能团不流失，溶 剂的极性可以在很大范围内调整，因此应用范 围很宽。 十八烷基（C18）化学键合相是最常用的非极性 键合相，反相键合相表面具有非极性烷基官能 团，及未被取代的硅醇基。硅醇基具有吸附性 能，剩余硅醇基的多寡，视覆盖率而定。因此， 分离机制比较复杂。
很大，相应源参数也应该改变，所以恒定比例 流动相能满足分离分析要求时，尽量不用梯度， 尤其定量分析时
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流动相的选择
流动相中加入甲酸、乙酸等可提高正离子化效 率
(**)液质联用中，流动相有时需要加入缓冲盐 A CH3COONH4 B HCOONH4 C KH2PO3 是否加酸不是绝对的，具体应根据LC的分离情
18
离子化的方法(Ionisation Methods)
电子轰击电离 EI 化学离子化 CI 场电离，场解吸 FD 快原子轰击 FAB 基质辅助激光解析电离 电喷雾电离 ESI 大气压化学电离 APCI
MALDI
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电喷雾电离源 Electrospray Ionization (ESI)
37
仪器测试条件的选择
液相色谱条件 质谱条件
38
HPLC条件的选择(流动相)
根据化合物类型选择流动相组成，甲醇-水，乙 腈-水或甲醇-乙腈-水（**DMF、DMSO、 DCSO、THF ）
某些化合物只有某种流动相体系才出峰 一般正离子方式用甲醇，负离子方式用乙腈好
些 梯度的设定：梯度变化太快对离子化效率影响
+ ++ ++ +
液质联用仪基本介绍及其应用技术PPT课件
四极杆质量分析器的示意 图
4.检测接收器
接收离子束流的装置有： 电子倍增器、光电倍增器、微通道板
5.数据及供电系统 将接收来的电信号放大、处理并给出分析 结果及控制质谱仪个部分工作。 从几伏低压到几千伏高压。
质谱仪的主要性能指标
1.分辨率resolution power 即表示仪器分开两个相邻质量离子的能力，通常用 R 表示，实验室内的TSQ Quantum 分别率为0.7。 2.质量范围mass range 四极质谱： 4000以内 离子阱质谱： ~ 6000 飞行时间质谱： 无上限
溶剂在蒸发 器中蒸发
+ ++ + + + ++ + + + + + + + + ++ + ++ ++
通过电晕针放电 形成带电荷的反 应剂离子
流动相 分析物
电荷转移至 分析物分子
+ + + + +
蒸汽
分析物离子
液质联用的大气压化学电离源(APCI)接口
锥孔 毛细管 透镜
高能打拿极/ 电子倍增器
八极杆
开 机 步 骤
• 5.确认氮气气源输出已经打开，气体输出压力为90 psi。 • 6.等待四极杆温度达到100℃，高真空达到4 x10-5 Torr之后，即 可进行调谐或开始实验。
• 1. 在MassHunter采集软件内点击三级四极杆MS的图标， 选择Vent执行放空操作。
关 机 步 骤
• 2.可以在三重四极杆Method的Diagnosis界面观察涡轮 泵转速的下降情况。 • 3.等待真空泵停转且内部真空放空后，系统会给出放 空完成的提示，关闭MassHunter 软件，然后关闭质谱 及LC各模块、PC的电源.
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
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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)
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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．
液质联用讲座.ppt
• LC可以直接分析不挥发性化合物、极性化合物、热不稳 定化合物和大分子化合物(包括蛋白、多肽、多糖、多聚 物等)，分析范围广，而且不需衍生化步骤。
• MS是强有力的结构解析工具，能为结构定性提供较多的 信息，作为理想的色谱检测器，不仅特异性强，而且具有 极高的检测灵敏度。自1983年McLaffeny等 开发串联质 谱技术(MS／MS)以来，经过短短十几年的发展，串联质 谱已成为一种成熟的技术，在许多领域发挥了巨大作用。 串联质谱法是指质量分离的质谱检测技术，在单极质谱给 出化合物相对分子量的信息后，对准分子离子进行多级裂 解，进而获得丰富的化合物碎片信息，确认目标化合物， 对目标化合物进行定量等，有分离、结构解析同步完成的 特点，能直接分析混合物组分，有高度的选择性和可靠性， 其检测水平可以达到pg级
用MS2质量分析器扫描指定母离子的子离子碎片，所 得到的质谱图只能是由指定母离经碰撞产生。
子离子扫描，pruduct ion scan
• 子离子扫描可以得到母离子的碎片信息。这 些信息可以帮助操作者了解母离子的结构信 息，区别几种m/z相同的母离子，降低假阳 性率。 子离子扫描的作用是：
• 通过母离子碎片种类和强度的差异来区别 m/z相同的母离子
• 扫描类型选择
• 全扫描(Full Scan) • 子离子扫描(Daughter Scan) • 母离子扫描(Parent Scan) • 中性碎片丢失扫描(Constant Neutral Loss Scan) • 选择离子监测(SIR) • 多反应监测(MRM)
全扫描
• 全扫描用于检测离子源产生的离子流中，各种离 子的m/z和强度。从全扫描得到的信息可以知道 目前样品中的组分状态。
仪器用途
该系统是Waters-Micromass公司在2005年推出的一 款最新高质量三重四极杆串联液质联用仪，它能广泛应 用于医药、农药、生物化学、食品安全、环保、生命科 学等领域，它是解决不易挥发、热不稳定、大分子量及 宽极性范围等样品分析难题的强有力工具。通过高灵敏 度的串联质谱系统，结合高效液相色谱的分离或直接进 样可以详细地研究未知组分的结构。从分子水平上准确 阐述样品的化学成分，也十分适合新产品、新配方的开 发研制，同时可准确和深入地了解各种化合物的实质性 差异，并实时定性、定量地描述样品中的复杂组分的产
液质联用PPT
1. 质谱基本知识
1.4.4 质谱仪器类型-四极杆/线性离子阱质量分析器
Ion Accumulation (patented) Fragment Ion Generation
Q0
Q1
Q2
Q3
Ion trap MS Mass Selection
1、在串联四极杆的基础上，将Q3设计成线性离子阱 2、Q2中实现第一次的碎裂，进入Q3分析 ——空间串联 3、Q3的离子阱功能，可以进一步进行Frag/scan ，MSn－时间串联
2. 联用技术
2.2 液相色谱/质谱联用
• 高效液相色谱(HPLC)是分离化合物范围最广， 准确度高，对化合物破坏性小的快速分离方法， 特别适用于有机生物分子的分离。 • 质谱仪(MS)是灵敏度很高，对未知化合物的结构 分析定性准确，对被测定化合物和相应标准样品 的了解要求较低的定性手段。
2. 联用技术
2.2 .1 LC/MS连接时的主要问题 难挥发和/或热不稳定被分析物的离子化； 流速不兼容：LC的传统柱流速1ml/min.或 更高，而MS需在高真空条件下工作； 流动相不兼容：LC分离时经常加不挥发性 的缓冲液、添加剂等。
2. 联用技术
难挥发和/或热不稳定被分析物的离子化： ——应用软电离技术
☺ 快原子轰击(FAB)； ☺ 热喷雾(TS)； ☺ 电喷雾(ESI)； ☺ 基质辅助激光解吸离子化(MALDI)。
2. 联用技术
流动相不兼容：
☺ 尽量不使用不挥发性的流动相； ☺ 用挥发性溶剂置换不挥发性的缓冲液； ☺ 使用柱上连续流动液－液萃取技术； ☺ 利用双柱，进行相切换； ☺ 利用微膜离子抑制系统。
5. LC/MS/MS的应用
5.1 新生儿疾病的筛查
《液质联用技术》课件
液相色谱仪和质谱仪的价格昂贵。
2 对样品有要求
样品需要经过处理才能适用于液质联用技术。
3 数据分析难度大
分析液质联用的数据需要专业知识和经验。
《液质联用技术》PPT课 件
液质联用技术是将液相色谱与质谱相结合的高级技术，利用这种技术可以确 定样品中分子的种类、数量和结构信息。
液质联高化合物的分析能力和准确 性。
分子信息
通过结合液相色谱和质谱， 可以得到有关分子的种类、 数量和结构信息。
应用广泛
在生物化学、药物研发、食 品安全和环境监测等领域有 广泛应用。
液质联用技术原理
1 液相色谱分离
利用不同成分在液相中的分配行为进行分离。
2 质谱获取结构信息
通过对每个成分进行质谱分析，获取结构信息和质量信息。
仪器和连接器
液相色谱仪
用于将样品分离成各种成分。
质谱仪
连接器
用于从每个成分中获取结构信息。
将液相色谱仪和质谱仪连接起来， 实现液质联用。
液质联用技术操作步骤
1
液相色谱分离
2
将样品中的各种成分分离开来。
3
数据分析
4
对得到的数据进行分析，获取有关样品 的信息。
样品制备
准备样品，使其适合液相色谱和质谱的 分析。
质谱检测
对每个成分进行质谱检测，获取结构信 息。
液质联用技术应用
生物化学
用于鉴定生物体内的化学成分和代谢产物。
食品安全
检测食品中的有害物质和添加剂。
药物研发
帮助分析药物的代谢途径和药效。
环境监测
用于检测环境中的污染物。
液质联用技术优点
1 分离效率高
2 灵敏度高
能够有效地将样品中的不同成分分离开来。
2 对样品有要求
样品需要经过处理才能适用于液质联用技术。
3 数据分析难度大
分析液质联用的数据需要专业知识和经验。
《液质联用技术》PPT课 件
液质联用技术是将液相色谱与质谱相结合的高级技术，利用这种技术可以确 定样品中分子的种类、数量和结构信息。
液质联高化合物的分析能力和准确 性。
分子信息
通过结合液相色谱和质谱， 可以得到有关分子的种类、 数量和结构信息。
应用广泛
在生物化学、药物研发、食 品安全和环境监测等领域有 广泛应用。
液质联用技术原理
1 液相色谱分离
利用不同成分在液相中的分配行为进行分离。
2 质谱获取结构信息
通过对每个成分进行质谱分析，获取结构信息和质量信息。
仪器和连接器
液相色谱仪
用于将样品分离成各种成分。
质谱仪
连接器
用于从每个成分中获取结构信息。
将液相色谱仪和质谱仪连接起来， 实现液质联用。
液质联用技术操作步骤
1
液相色谱分离
2
将样品中的各种成分分离开来。
3
数据分析
4
对得到的数据进行分析，获取有关样品 的信息。
样品制备
准备样品，使其适合液相色谱和质谱的 分析。
质谱检测
对每个成分进行质谱检测，获取结构信 息。
液质联用技术应用
生物化学
用于鉴定生物体内的化学成分和代谢产物。
食品安全
检测食品中的有害物质和添加剂。
药物研发
帮助分析药物的代谢途径和药效。
环境监测
用于检测环境中的污染物。
液质联用技术优点
1 分离效率高
2 灵敏度高
能够有效地将样品中的不同成分分离开来。
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MALD I的特点是准分子离子峰很强 ,几乎无碎片离子 ,因此可直接分 析蛋白质酶解后产生的多肽混合物。另一个特点是对样品中杂质的耐受 量较大 ,当用液体色谱分离蛋白质是 ,往往把盐留在样品中 ,若这些盐的量 在基质的 5%以下 ,可不影响蛋白质离子的发射 ,因而往往可省去脱盐的步 骤,大大缩短分析时间。
2. 基质辅助激光解吸电离技术 (MALD I )
基质辅助激光解吸电离技术 (MALD I)是用小分子有机物作为基质 ,样品 与基质的分子数比例为 1: (100 50000) ,均匀混合后 ,在空气中自然干燥后 送入离子源内。混合物在真空下受激光辐照 ,基质吸收激光能量 ,并转变 为基质的电子激发能 ,瞬间使基质由固态转变为气态 ,形成基质离子。而 中性样品与基质离子、 质子及金属阳离子之间的碰撞过程中,发生了样品 的离子化 ,从而产生质子化分子、 阳离子化分子或多电荷离子或多聚体离 子。
• 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。
LC-MS联用技术的发展
质谱法可以有效地定性分析化合物 ,但对于有机混合物的 分析就无能为力了。而色谱法对有机化合物是一种有效的分离 和分析方法 ,特别适合进行有机化合物的定量分析 ,但定性分 析比较困难。因此两者的有效结合必将为化学家及生物化学家 提供一个进行复杂化合物高效的定性定量工具。色谱与质谱的 联用技术主要有气相色谱-质谱法 、液相色谱-质谱法 。 GCMS技术已经成为一种成熟的分析方法应用于很多领域。但是 在 1000多万种已经登录的有机化合物中大概只有不到20%可 以直接采用GC-MS进行分析。事实上在理化物证分析领域内 对炸药 、染料 、塑料等的分析也遇到类似的情况。即使采用 高的气化温度、短的停留时间有时还不能奏效。
同的质荷比进行分离 4. 经检测、记录，获得一张谱图 上述过程可归纳在图1中。
质谱仪的组成
典型的质谱仪一般由进样系统、离子源、分析器、检测器 和记录系统等不分组成，此外，还包括真空系统和自动控 制数据处理等辅助设备。下图为单聚焦质谱仪的示意图
ห้องสมุดไป่ตู้
真空系统
• 质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状 态下工作，以减少本底的干扰，避免发生不必要的离子分子反应。所以质谱反应属于单分子分解反应。利用这 个特点，我们用液质联用的软电离方式可以得到化合物 的准分子离子，从而得到分子量。
液相色谱--质谱仪
高效液相液质联用(HPLC/MS)是指高效液相液相色谱与质 谱串联的技术。HPLC-MS主要由HPLC仪、接口离子源 (HPLC与MS之间的连接装置)、质量分析器、真空系统和计算 机数据处理系统组成。混合样品通过液相色谱系统进样，由 色谱柱分离，从色谱仪流出的被分离组分依次通过接口进入 MS仪的离子源处并被离子化,然后离子被聚焦于质量分析器中， 根据质荷比而分离，分离后的离子信号被转变为电信号，传 送至计算机数据处理系统，根据MS峰的强度和位置对样品的 成分和结构进行分析。
• 由机械真空泵(前极低真空泵)，扩散泵或分子泵(高真空 泵)组成真空机组，抽取离子源和分析器部分的真空。
• 只有在足够高的真空下，离子才能从离子源到达接收器， 真空度不够则灵敏度低。
进样系统
• 把分析样品导入离子源的装置，包括：直接进样，GC， LC及接口，加热进样，参考物进样等。
离子源
使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置，并对离 子进行加速使其进入分析器，根据离子化方式的不同，有机质谱中常用 的有如下几种，其中EI，ESI最常用。
eV = mv2 / 2 但是，不同质荷比的离子具有不同的速度，利用离子的不 同质荷比及其速度差异，质量分析器可将其分离，然后由 检测器测量其强度。记录后获得一张以质荷比（m/z）为横 坐标，以相对强度为纵坐标的质谱图。
质谱分析过程
质谱分析过程可以分为四个基本环节： 1. 通过合适的进样装置将样品引入并进行气化 2. 气化后的样品引入到离子源进行电离，即离子化过程 3. 电离后的离子经过适当的加速后进入质量分析器，按不
电喷雾通常应用于 FT2 MS。Little等利用FT2 MS对一 个 50链寡聚糖核苷酸得到了优于10 μg/g的质量测定准确 度;对一个 100链寡聚核苷酸 ,质量准确度优于 30 μg/g。 测定的寡聚物的分子量可用于顺序确证 ,也可与气相裂解 结合来进行序列测定。Chen R等用 FT2I CR2 MS来捕获 和检测质量超过108D的单个 DNA离子。
• ESI(Electrospray Ionization):电喷雾电离—属最软的电离方式。适宜极 性分子的分析，能分析小分子及大分子(如蛋白质分子多肽等)
• APCI(Atmospheric Pressure Chemical Ionization):大气压化学电离— 同上，更适宜做弱极性小分子。
┏四极+TOF（Q-TOF）
• 串列式多级质谱仪 ┫三重四极（QqQ）
(MS/MS)
┗TOF+TOF
检测接收器
接收离子束流的装置有：电子倍增器、光 电倍增器、微通道板
数据及供电系统
将接收来的电信号放大、处理并给出分析 结果及控制质谱仪个部分工作。 从几伏低压到几千伏高压。
色谱质谱联用简介
• 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。
质谱分析的原理
质谱仪是一种测量带电粒子质合比的装置，利用带电粒子 在电场和磁场中运动（偏转、漂移、震荡）行为进行分离 与测量。在离子源中样品分子被电离和解离，得到分子离 子和碎片离子，将分子离子和碎片离子引入到一个强的电 场中，使之加速，加速电位通常用到6-8kV,此时所有带单 位正电荷的离子获得的动能都一样，即
ESI的优点是:解决了极性大、热不稳定的蛋白质与多 肽分子的离子化和大分子质量、一级结构和共价修饰位点 的测定问题 ,并可用于研究DNA与药物、金属离子、蛋白 质和抗原与抗体的相互作用。但是样品中的盐类对样品结 果影响很大 ,而且单个分子带电荷不同可形成多种离子分 子峰 (重叠峰 ) ,所以对混合物的图谱解析比较困难。
自1968年发表第一篇HPLC和MS在线联用的实验报告至 90年代初形成的5种接口类型的商品仪器 ,经历了30年。LCMS经历了一个漫长的研究过程 ,主要是为了解决真空技术和 性能优越的接口技术。为解决质谱分析所必须的真空度 ,LCMS一般都采用分段、多级抽真空的方法。与GC-MS联用相 比 ,接口问题的解决过程是艰巨的。主要原因来自两方面:一 是真空;二是样品性质。也就是说质谱仪的高真空系统不适应 HPLC的流出液体；强极性、难汽化和热不稳定的样品不适应 质谱的常规进样和离子化方式。
• EI(Electron Impact Ionization):电子轰击电离—硬电离。
• CI(Chemical Ionization):化学电离—核心是质子转移。
• FD(Field Desorption):场解吸—目前基本被FAB取代。
• FAB(Fast Atom Bombardment):快原子轰击—或者铯离子 (LSIMS,液体 二次离子质谱 ) 。
1. 电喷雾电离(ESI)
ESI是高电压加在毛细管喷口上 ,通过电动喷雾 ,雾化的液滴经 去溶剂化最终成为样品的准分子离子 ,电喷雾由此而得名。ESI有 正离子化和负离子化两种模式可供选择 ,碱性样品一般选择正离子 化模式 ,酸性样品一般选择负离子化模式。具有离子化效率高、灵 敏度高、分析范围广等优点。它可以形成多电荷离子分析大分子
目前常用的HPLC-MS联用仪具有两大分类系统，一种是 从MS的离子源角度来划分,包括电喷雾离子(ESI)、 大气压化 学电离(APCI)和基质辅助激光解吸离子化(MALDI)等；另一种 是从MS的质量分析器角度来划分，包括四级杆质谱仪(Q-MS)、 离子阱质谱仪(IT-MS)、飞行时间质谱仪(TOF-MS)、傅立叶变 换质谱仪(FT-MS)。
• 其中ESI，APCI，APPI统称大气压电离(API)
软电离技术
20世纪 80年代中期出现的两种新的电离技术:电喷雾电 离 (ESI)和基质辅助激光解吸电离 (MALD I ) ，这两种技术具 有高灵敏和高质量检测范围,能在飞摩 ( 10-15)乃至阿摩(10-18) 水平检测相对分子量高达几十万的生物大分子。目前，这两 种技术广泛用于生物学、生物医学、生物化学等科学领域的 研究。 1. 电喷雾离子化质谱技术 ( ES I ) ESI的工作原理：利用位于一根毛细管和质谱进口间的电势 差生成离子，在电场的作用下产生一喷雾形式存在的带电液 滴。在迎面吹来的热气流的作用下，液滴表面溶剂蒸发,液滴 变小，液滴的电荷密度骤增。当静电排斥力等于液滴的表面 张力时，液滴便发生崩解，形成更小的液滴。如此形成的小 液滴以类似的方式继续崩解，于是液滴中的溶剂迅速蒸干， 产生多电荷正离子，在质谱仪内被分析纪录。电喷雾电离的 特征之一是可生成高度带电的离子而不发生破裂，这样可将 质荷比降低到各种不同类型的质量分析仪都能检测的程度。
质谱及液质联用技术的应用
主要内容
发展概述 质谱法分析原理及过程 质谱仪的组成 LC-MS联用技术 LC-MS分析条件的选择和优化 液质联用技术的应用
发展概述
Thomson J.J 于1906年发明质谱，到 20世纪 20年代质谱 才逐渐被化学家以一种分析手段采用。早期的质谱仪主要 用来进行同位素测定和无机元素分析，40年代以后质谱开 始广泛应用于有机化合物的结构鉴定 ，直到 80年代 ，有 机质谱及质谱联用分析技术得到了飞速的发展 。相继发 明了快原子轰击、电喷雾电离、大气压化学电离和基质辅 助激光解吸电离 等软电离技术，能用于分析高极性、难 挥发和热不稳定样品，使质谱的应用扩大到生物大分子的 领域。
2. 基质辅助激光解吸电离技术 (MALD I )
基质辅助激光解吸电离技术 (MALD I)是用小分子有机物作为基质 ,样品 与基质的分子数比例为 1: (100 50000) ,均匀混合后 ,在空气中自然干燥后 送入离子源内。混合物在真空下受激光辐照 ,基质吸收激光能量 ,并转变 为基质的电子激发能 ,瞬间使基质由固态转变为气态 ,形成基质离子。而 中性样品与基质离子、 质子及金属阳离子之间的碰撞过程中,发生了样品 的离子化 ,从而产生质子化分子、 阳离子化分子或多电荷离子或多聚体离 子。
• 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。
LC-MS联用技术的发展
质谱法可以有效地定性分析化合物 ,但对于有机混合物的 分析就无能为力了。而色谱法对有机化合物是一种有效的分离 和分析方法 ,特别适合进行有机化合物的定量分析 ,但定性分 析比较困难。因此两者的有效结合必将为化学家及生物化学家 提供一个进行复杂化合物高效的定性定量工具。色谱与质谱的 联用技术主要有气相色谱-质谱法 、液相色谱-质谱法 。 GCMS技术已经成为一种成熟的分析方法应用于很多领域。但是 在 1000多万种已经登录的有机化合物中大概只有不到20%可 以直接采用GC-MS进行分析。事实上在理化物证分析领域内 对炸药 、染料 、塑料等的分析也遇到类似的情况。即使采用 高的气化温度、短的停留时间有时还不能奏效。
同的质荷比进行分离 4. 经检测、记录，获得一张谱图 上述过程可归纳在图1中。
质谱仪的组成
典型的质谱仪一般由进样系统、离子源、分析器、检测器 和记录系统等不分组成，此外，还包括真空系统和自动控 制数据处理等辅助设备。下图为单聚焦质谱仪的示意图
ห้องสมุดไป่ตู้
真空系统
• 质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状 态下工作，以减少本底的干扰，避免发生不必要的离子分子反应。所以质谱反应属于单分子分解反应。利用这 个特点，我们用液质联用的软电离方式可以得到化合物 的准分子离子，从而得到分子量。
液相色谱--质谱仪
高效液相液质联用(HPLC/MS)是指高效液相液相色谱与质 谱串联的技术。HPLC-MS主要由HPLC仪、接口离子源 (HPLC与MS之间的连接装置)、质量分析器、真空系统和计算 机数据处理系统组成。混合样品通过液相色谱系统进样，由 色谱柱分离，从色谱仪流出的被分离组分依次通过接口进入 MS仪的离子源处并被离子化,然后离子被聚焦于质量分析器中， 根据质荷比而分离，分离后的离子信号被转变为电信号，传 送至计算机数据处理系统，根据MS峰的强度和位置对样品的 成分和结构进行分析。
• 由机械真空泵(前极低真空泵)，扩散泵或分子泵(高真空 泵)组成真空机组，抽取离子源和分析器部分的真空。
• 只有在足够高的真空下，离子才能从离子源到达接收器， 真空度不够则灵敏度低。
进样系统
• 把分析样品导入离子源的装置，包括：直接进样，GC， LC及接口，加热进样，参考物进样等。
离子源
使被分析样品的原子或分子离化为带电粒子(离子)的装置，并对离 子进行加速使其进入分析器，根据离子化方式的不同，有机质谱中常用 的有如下几种，其中EI，ESI最常用。
eV = mv2 / 2 但是，不同质荷比的离子具有不同的速度，利用离子的不 同质荷比及其速度差异，质量分析器可将其分离，然后由 检测器测量其强度。记录后获得一张以质荷比（m/z）为横 坐标，以相对强度为纵坐标的质谱图。
质谱分析过程
质谱分析过程可以分为四个基本环节： 1. 通过合适的进样装置将样品引入并进行气化 2. 气化后的样品引入到离子源进行电离，即离子化过程 3. 电离后的离子经过适当的加速后进入质量分析器，按不
电喷雾通常应用于 FT2 MS。Little等利用FT2 MS对一 个 50链寡聚糖核苷酸得到了优于10 μg/g的质量测定准确 度;对一个 100链寡聚核苷酸 ,质量准确度优于 30 μg/g。 测定的寡聚物的分子量可用于顺序确证 ,也可与气相裂解 结合来进行序列测定。Chen R等用 FT2I CR2 MS来捕获 和检测质量超过108D的单个 DNA离子。
• ESI(Electrospray Ionization):电喷雾电离—属最软的电离方式。适宜极 性分子的分析，能分析小分子及大分子(如蛋白质分子多肽等)
• APCI(Atmospheric Pressure Chemical Ionization):大气压化学电离— 同上，更适宜做弱极性小分子。
┏四极+TOF（Q-TOF）
• 串列式多级质谱仪 ┫三重四极（QqQ）
(MS/MS)
┗TOF+TOF
检测接收器
接收离子束流的装置有：电子倍增器、光 电倍增器、微通道板
数据及供电系统
将接收来的电信号放大、处理并给出分析 结果及控制质谱仪个部分工作。 从几伏低压到几千伏高压。
色谱质谱联用简介
• 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。
质谱分析的原理
质谱仪是一种测量带电粒子质合比的装置，利用带电粒子 在电场和磁场中运动（偏转、漂移、震荡）行为进行分离 与测量。在离子源中样品分子被电离和解离，得到分子离 子和碎片离子，将分子离子和碎片离子引入到一个强的电 场中，使之加速，加速电位通常用到6-8kV,此时所有带单 位正电荷的离子获得的动能都一样，即
ESI的优点是:解决了极性大、热不稳定的蛋白质与多 肽分子的离子化和大分子质量、一级结构和共价修饰位点 的测定问题 ,并可用于研究DNA与药物、金属离子、蛋白 质和抗原与抗体的相互作用。但是样品中的盐类对样品结 果影响很大 ,而且单个分子带电荷不同可形成多种离子分 子峰 (重叠峰 ) ,所以对混合物的图谱解析比较困难。
自1968年发表第一篇HPLC和MS在线联用的实验报告至 90年代初形成的5种接口类型的商品仪器 ,经历了30年。LCMS经历了一个漫长的研究过程 ,主要是为了解决真空技术和 性能优越的接口技术。为解决质谱分析所必须的真空度 ,LCMS一般都采用分段、多级抽真空的方法。与GC-MS联用相 比 ,接口问题的解决过程是艰巨的。主要原因来自两方面:一 是真空;二是样品性质。也就是说质谱仪的高真空系统不适应 HPLC的流出液体；强极性、难汽化和热不稳定的样品不适应 质谱的常规进样和离子化方式。
• EI(Electron Impact Ionization):电子轰击电离—硬电离。
• CI(Chemical Ionization):化学电离—核心是质子转移。
• FD(Field Desorption):场解吸—目前基本被FAB取代。
• FAB(Fast Atom Bombardment):快原子轰击—或者铯离子 (LSIMS,液体 二次离子质谱 ) 。
1. 电喷雾电离(ESI)
ESI是高电压加在毛细管喷口上 ,通过电动喷雾 ,雾化的液滴经 去溶剂化最终成为样品的准分子离子 ,电喷雾由此而得名。ESI有 正离子化和负离子化两种模式可供选择 ,碱性样品一般选择正离子 化模式 ,酸性样品一般选择负离子化模式。具有离子化效率高、灵 敏度高、分析范围广等优点。它可以形成多电荷离子分析大分子
目前常用的HPLC-MS联用仪具有两大分类系统，一种是 从MS的离子源角度来划分,包括电喷雾离子(ESI)、 大气压化 学电离(APCI)和基质辅助激光解吸离子化(MALDI)等；另一种 是从MS的质量分析器角度来划分，包括四级杆质谱仪(Q-MS)、 离子阱质谱仪(IT-MS)、飞行时间质谱仪(TOF-MS)、傅立叶变 换质谱仪(FT-MS)。
• 其中ESI，APCI，APPI统称大气压电离(API)
软电离技术
20世纪 80年代中期出现的两种新的电离技术:电喷雾电 离 (ESI)和基质辅助激光解吸电离 (MALD I ) ，这两种技术具 有高灵敏和高质量检测范围,能在飞摩 ( 10-15)乃至阿摩(10-18) 水平检测相对分子量高达几十万的生物大分子。目前，这两 种技术广泛用于生物学、生物医学、生物化学等科学领域的 研究。 1. 电喷雾离子化质谱技术 ( ES I ) ESI的工作原理：利用位于一根毛细管和质谱进口间的电势 差生成离子，在电场的作用下产生一喷雾形式存在的带电液 滴。在迎面吹来的热气流的作用下，液滴表面溶剂蒸发,液滴 变小，液滴的电荷密度骤增。当静电排斥力等于液滴的表面 张力时，液滴便发生崩解，形成更小的液滴。如此形成的小 液滴以类似的方式继续崩解，于是液滴中的溶剂迅速蒸干， 产生多电荷正离子，在质谱仪内被分析纪录。电喷雾电离的 特征之一是可生成高度带电的离子而不发生破裂，这样可将 质荷比降低到各种不同类型的质量分析仪都能检测的程度。
质谱及液质联用技术的应用
主要内容
发展概述 质谱法分析原理及过程 质谱仪的组成 LC-MS联用技术 LC-MS分析条件的选择和优化 液质联用技术的应用
发展概述
Thomson J.J 于1906年发明质谱，到 20世纪 20年代质谱 才逐渐被化学家以一种分析手段采用。早期的质谱仪主要 用来进行同位素测定和无机元素分析，40年代以后质谱开 始广泛应用于有机化合物的结构鉴定 ，直到 80年代 ，有 机质谱及质谱联用分析技术得到了飞速的发展 。相继发 明了快原子轰击、电喷雾电离、大气压化学电离和基质辅 助激光解吸电离 等软电离技术，能用于分析高极性、难 挥发和热不稳定样品，使质谱的应用扩大到生物大分子的 领域。