液相色谱质谱联用的原理详解

9
APCI
+ + + +
+
Corona
APCI主要用来分析中等极性的化合物。有些分 析物由于结构和极性方面的原因，用ESI不能产生 足够强的离子，可以采用APCI方式增加离子产率， 可以认为APCI是ESI的补充。 APCI主要产生的是单电荷离子，很少有碎片离子， 主要是准分子离子。
1 0
电喷雾与大气压化学电离的比较
Hale Waihona Puke Baidu
1 7
离子阱质量分析器
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；
1 8
检测系统
质量分析器分离并加以聚焦的离子束， 按m/z的大小依次通过狭缝，到达收集器, 经接收放大后被记录。
1 9
质谱仪的检测主要使用电子倍增器，也有的使用光 电倍增管。由倍增器出来的电信号被送入计算机储存， 这些信号经计算机处理后可以得到色谱图，质谱图及其 它各种信息。
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。
LC-MS由以下几部分组成
数据及供电系统 ┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━━┓ 液相色谱 接口 质量分析器 检测接收器 （离子源 ） ┗━━━━━╋━━━━━━┛ 真空系统
能分析的强极性、难挥发、热不稳定性的化合物之外，
还具有以下几个方面的优点：分析范围广、分离能力 强、 定性分析结果可靠、检测限低、分析时间快、自 动化程度高
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
2 0
LC-MS分析条件的选择和优化
1.接口的选择： ESI适合于中等极性到强极性的化合物分 子，特别是那些在溶液中能预先形成离子的化 合物和可以获得多个质子的大分子（如蛋白质） APCI不适合可带多个电荷的大分子，其 优势在于弱极性或中等极性的小分子的分析。
2.正、负离子模式的选择：
选择的一般原则为： 正离子模式：适合于碱性样品，可用乙酸或甲 酸对样品加以酸化。样品中含有仲氨或叔氨时 可优先考虑使用正离子模式。 负离子模式：适合于酸性样品，可用氨水或三 乙胺对样品进行碱化。样品中含有较多的强伏 电性基团，如含氯、含溴和多个羟基时可尝试 使用负离子模式。
1.质谱检测的是离子 2.离子源=接口
6
电喷雾电离（ESI）
ESI是近年来出现的一种新的电离方式。它主要应用于液相色谱-质谱 联用仪。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；从而雾化、蒸发溶剂、阻止中性溶剂分子进入后端检测。
7
ESI是一种软电离方式，即便是分子量大，稳定性差的化 合物，也不会在电离过程中发生分解，它适合于分析极性 强的有机化合物。

具体应用领域
医药学：药物代谢、药物动力学、杂质分析、天然产物分析
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
临床医学：新生儿检查、糖化血红蛋白（糖尿病）、血红蛋


白变异、胆酸 食品科学：香料、添加物、包装物、蛋白质、致癌物 法医学：滥用药物、爆炸物、兴奋剂检测 兽医学：兴奋剂、磺胺类药物、抗体 合成化学：有机金属化合物、有机合成物 有机化学：表面活性剂、染料
3.流动相的选择
常用的流动相为甲醇、乙腈、水和它们不同比例
的混合物以及一些易挥发盐的缓冲液，如甲酸铵、 乙酸铵等，还可以加入易挥发酸碱如甲酸、乙酸 和氨水等调节pH值。 LC／MS接口避免进入不挥发的缓冲液，避免含磷 和氯的缓冲液，含钠和钾的成分必须＜lmmol/l。 （盐分太高会抑制离子源的信号和堵塞喷雾针及 污染仪器）含甲酸（或乙酸）＜2％。含三氟乙酸 ≤0.5％。含三乙胺＜l％。含醋酸铵＜10一5 mmol/l。 送样前一定要摸好LC条件，能够基本分离，缓冲 体系符合MS要求。
质量分析器
◆ 质量分析器是质谱仪的核心, 质量分析器的作用
是将离子源产生的离子按m/z顺序分开并排列。
◆ 不同类型的质量分析器构成不同类型的质谱仪。 ◆ 不同类型的质谱仪其功能，应用范围，原理，
实验方法均有所不同。
1 2
单聚焦磁场分析器
离子进入分析器后，由于磁场的作用，其运动轨道发生偏转改作圆周运动。 其运动轨道半径R可由下式表示：
液相色谱—质谱联用技术
汇报人：XXX 2015-12-18
简 介
• 液质联用（LC-MS）又叫液相色谱-质谱联用技术，它
以液相色谱作为分离系统，质谱为检测系统。样品在质 谱部分和流动相分离，被离子化后，经质谱的质量分析 器将离子碎片按质量数分开，经检测器得到质谱图。
• LC-MS除了可以分析气相色谱-质谱（GC-MS）所不
电离机理：电喷雾采用离子蒸发，而APCI电离是高压

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源的探头处于高温，对热不稳定的化 合物就足以使其分解. 灵敏度：通常认为电喷雾有利于分析极性大的小分子 和生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更适 合于分析极性较小的化合物。 多电荷：APCI源不能生成一系列多电荷离子
真空系统
质谱仪的离子产生及经过系统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。
一般质谱仪都采用机械泵预抽真空后，再用高效率扩散
泵连续地运行以保持真空。现代质谱仪采用分子泵可获 得更高的真空度。
5
离子源
离子源的作用是将欲分析样品电离，得到带有样品 信息的离子。
m/z小的离子，漂移运 动的速度快，最先通过 漂移管; m/z大的离子，漂移运 动的速度慢，最后通过 漂移管。 适合于生物大分子， 灵敏度高，扫描速度快， 结构简单，分辨率随m/z 的增大而降低。
1 mv 2 zV 2
2 zV 1 / 2 v( ) m
1 6
傅立叶变换离子回旋共振质谱仪
上式中， m -离子质量 Z -离子电荷量 V -离子加速电压 B -磁感应强度
在一定的B、V下，不同m/z 的离子其R不同，由离子源产 生的离子，经过分析器后可 实现质量分离。
13
单双聚焦质谱仪体积大； 色谱-质谱联用仪器的发展及仪器小型化（台式）需要 体积小的质量分析器：
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 体积小，操作简单； 分辨率中等；
(Fourier Transform ion cyclotron resonance Mass Spectrometer, FTICR-MS)
FT-MS的核心为分析室，分析室由三对平行的极 板构成。磁力线沿z轴方向，离子的回旋运动垂直于z轴， 在与x轴方向垂直的两极板上施加激发射频，在与y轴方 向垂直的两极板上检测信号。
ESI的最大特点是容易形成多电荷离子。目前采用电喷雾 电离，可以测量大分子量的蛋白质。
8
大气压化学电离源(APCI)
APCI喷嘴的下游放置一个 针状放电电极，通过放电电
Nebulizer HPLC inlet
极的高压放电，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， 这些离子与分析物分子进行 离子-分子反应，使分析物 分子离子化。
4.流量和色谱柱的选择
不加热ESI的最佳流速是1—50ul／min，应用
4.6 mm内径LC柱时要求柱后分流，目前大多采 用 l—2.1 mm内径的微柱，TIS源最高允许lml ／min，建议使用200—400ul／min APCI的最佳流速～lml／min，常规的直径4.6mm 柱最合适。 为了提高分析效率，常采用＜ 100 mm的短柱 （此时UV图上并不能获得完全分离，由于质谱 定量分析时使用MRM的功能，所以不要求各组分 没有完全分离）。这对于大批量定量分析可以 节省大量的时间。
1 4
四极杆质量分析器
Electron Beam Sample in Ion Beam
A 四极杆质谱结构简单，价廉，体积小，易操作，扫描 速度快，适合于GC-MS, LC-MS。
1 5
C
+
B
飞行时间质谱仪（Time of Flight MS, TOF-MS）
TOF-MS的核心部分是一个无场的离子漂移管； 加速后的离子具有相同的动能
5.辅助气体流量和温度的选择
雾化气对流出液形成喷雾有影响，干燥气影响 喷雾去溶剂效果，碰撞气影响二级质谱的产生。 操作中温度的选择和优化主要是指接口的干燥 气体而言，一般情况下选择干燥气温度高于分 析物的沸点20℃ 左右即可。对热不稳定性化合 物，要选用更低的温度以避免显著的分解。 选用干燥气温度和流量大小时还要考虑流动相 的组成，有机溶剂比例高时可采用适当低的温 度和流量小一点的。