液相色谱—质谱联用原理应用及产品 武汉大成高新科技有限公司 技术部 2011年11月

一什么是质谱 质谱法是将样品离子化，变为气态离子混合物，并按质荷比（m/z）分离的分析技术; 质谱仪是实现上述分离分析技术,从而测定物质的质量与含量及其结构的仪器。

二质谱仪优势 在有机混合物的分析研究中证明了质谱分析法比化学分析法和光学分析法具有更加卓越的优越性，当代研究有机化合物已经离不开质谱仪。

三色谱／质谱联用技术 色谱是快速灵敏分离有机物的有效手段，各种检测器中，除了应用最广泛的 FID（GC）和UV（LC）外，质谱（MS）尽管价格较昂贵，但是其选择性、灵敏度、分子量及结构信息等优势，已被公认为高级的通用型检测器.

四基本结构 质谱仪由以下几部分组成

（1）进样器 + =

(2)离子源: 使被分析样品的原子或分子电离化为带电粒子(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,有机常用的有如下几种,其中EI,ESI最常用。

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 ) 。 ESI(Electrospray Ionization):电喷雾电离——属最软的电离方式。 APCI(Atmospheric Pressure Chemical Ionization):大气压 化学电离——同上，更适宜做小分子。 APPI(Atmospheric Pressure PhotoSpray Ionization):大气压 光喷雾电离——同上，更适宜做非极性分子。 MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption):基质辅助激光解吸电离。

(3)质量分析器: 是质谱仪中将离子按质荷比分开的部分,离子通过分析器后,按不同质荷比(M/Z)分开,将相同的M/Z离子聚焦在一起,组成质谱。

分类: 按质量分析器,常见下列几种: 双聚焦扇形磁场-电场串联仪器(sector). 四极质谱仪(Q). 离子阱质谱仪（TRAP）. 飞行时间质谱仪(TOF). 付利叶变换-离子回旋共振质谱仪(FT-ICRMS). ┏混合型如四极+TOF,QTRAP等 串列式多级质谱仪┫三重四极3Q (MS/MS) ┗TOF+TOF

质量分析器的性能特点 四极杆 离子阱 飞行时间 磁扇形 FTMS（傅立叶） 四极杆飞行时间 准确率 0.01％ (100ppm) 0.02到0.2% (200ppm) <0.0005% (<5ppm) 0.001% (10ppm) 分辨率 4000 8000 30,000 100,000 10,000 m/z范围 >300,000 扫描速度 秒 千分之一秒 多级质谱 质谱2 (三极杆) 质谱n 质谱 多级质谱的评价 高准确率 高分辨率 低能量碰撞 不能广泛应用 有限的分辨率 高能量碰撞 子离子具有极高的准确率和分辨率 极高的准确率和分辨率 高灵敏度 如上，你将发现现在所用的质谱分析器表现的比较。

为什么使用 HPLC/MS/MS? 在单个分析中实现确认/定量。 在复杂/很脏的基体中的低检测限 不需进行衍生化。 在单个分析中实现确认/定量。 在复杂/很脏的基体中的低检测限 第一类仪器利用质谱在空间中的顺序，是由两台质谱仪串联组装而成。 第二类利用了一个质谱仪时间顺序上的离子储存能力，由具有存储离子的分析器组成，如离子回旋共振仪（ICR）和离子阱质谱仪。但不能进行母离子扫描或中性丢失。 对于需要不想最使用传统GC分析的人来说，使用LC/MS/MS具有吸引力。首先，不需要衍生化步骤，因为化合物要么在溶液中电离，这是可使用电喷雾电离，要么具有挥发性，可使用大气压化学电离。 LC/MS/MS的另外一个优点是可使用在线固相萃取，所以药品可以直接从基体中分离进入分析柱。

市场占有率最高 三重四极（QqQ） 串联四极质谱仪(MS/MS) ： MS1 MS2 Q1 q2 Q3 离子源→第一分析器→碰撞室→第二分析器→接收器 MS1 MS2 Q1 q2 Q3

QqQ优缺点 QqQ仪器可以方便的改变离子的动能，因此扫描速度快，体积小，常作为台式进入常规实验室。缺点是质量范围及分辨率有限，不能进行高分辨测定，只能做到单位质量分辨。（通过高分辨能得到化合物的分子式）

(4)检测接收器: 接收离子束流的装置, 有:二次电子倍增器 光电倍增管 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各部分工作。 从几伏低压到几千伏高压。

(6)真空系统: 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。

五仪器性能指标 (1)质量范围 (2)分辨率(R): R=M/ΔM M为相邻两峰之一的质量数.ΔM为差.例如:500与501两个峰刚好分开.则R=500/1=500.若R=50000 则可区别开500与500.01。 对于四极杆仪器,通常做到单位分辨,高低质量区R数值不同. 3)灵敏度: 有多种定义方法,粗略地说是表示所能检查出的最小量,一般可达到10-9-10-15克甚至更低,实际还应看信噪比。

六具体应用领域 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

药物代谢研究 药物代谢与药物动力学研究技术上的最新重大进展是LC-MS-MS的使用，电喷雾（ESI）和大气压化学电离（APCI）以及大气压光电离（APPI）是其主要的离子源，由于具有高灵敏度（ng/ml~pg/ml），高选择性（检测特定的碎片离子）、高效率（每天可检测几百个生物样品和对药物结构的广泛适用性，对液态样品和混合样品的分离能力高，可通过二级离子碎片寻找原型药物并推导其结构，LC-ESI-MS-MS已广泛地应用于药物代谢研究中一期生物转化反应和二期结合反应产物的鉴定、复杂生物样品的自动化分析以及代谢物结构阐述等，已在世界上大型制药企业中取代HPLC而占据了主导地位，其测试的样品量占总量的70%以上。

天然产物天然药物的研究 目前中药开发研究有两条途径。一条途径是从单一植物中提取一种有效成分(单体化合物)或提取物开发成新药。另一途径则是中药复方制剂的开发研究。 采用现代多种仪器联用新技术，特别是高效液相色谱/质谱/质谱联用(HPLC-MS/MS)，可对其十几种乃至几十种化学成分进行指纹图谱分离鉴定。再从指纹图谱中选择四、五种指标成分(有效成分或特征成分)进行定量，可以确定出简化的指纹图谱和指标成分，又是最合理的中药复方质量控制的方法，是研究中药复杂体系，尤其是复方的有力工具。国内外很多学者已进行了复方丹参、清开灵、泻心汤、人参或党参制剂等中药中的主要成分的分析。

残留、法医学和环境样品测定 专家指出，中国入世后，食品工业最大的问题就是"安全壁垒"，这将给中国的进出口和国内企业带来极大的威胁。美国食品与药品管理局 (FDA)、欧盟、日本、韩国等主要贸易国和地区公布了在进口动物源性食品中禁止使用的药物名单，提高了最高限量标准。这就要求中国加强农、畜、水产品中的农药、兽药等残留的控制和检测。 同样随着人类对生存环境的倍加关注，要求对环境中各种污染物、有害或有毒物以及法庭科学中毒物、滥用药物等进行更加严格的监控。而配以ESI、APCI和APPI离子化技术的LC/MS/MS以分析速度快、灵敏度高、特异性好等特点广泛应用与残留和毒物分析。目前已成功地进行数百种农药、兽药、抗生素、兴奋剂类残留和毒物、毒素如氯霉素、磺胺类、硝基呋喃类、毒品、多环芳烃等等化合物的检测。

临床诊断和疾病生物标志物的分析 欧美等目前已广泛采用HPLC/MS/MS法用于临床诊断以及疾病生物标志物的研究、检测，具有专一性好、灵敏度高、成本低、分析快速，经济效益可观等特点。目前可进行新生儿遗传疾病筛选（PKU、MCAD等四十种左右）、新生儿性激素变异的检测、男女激素的监测、老年痴呆症的早期诊断、抗排异药物的检测、磷酸脂的检测、血红蛋白变异检测、糖化血红蛋白（糖尿病早期检测）、某些心脏病、癌症疾病筛查如乳腺癌等等（Biomarker法、通过鉴定DNA损伤程度测定）、药物剂量监测、药物相互作用监测、地区性突发性中毒病人的毒物检测等。

七产品介绍 目前做LCMS的厂家主要有： 安捷伦（A）、岛津（S）、thermo（T）、Waters（W）、布鲁克（B）、AB（AB）、PE（P）

AB AB：最值得称道的是离子源的设计，大锥孔传输，双气帘喷雾，灵敏度高，稳定性还不错。是质谱中最好的品牌。但是没有自己的液相。 AB在制药行业绝对是NO.1,一般制药巨头，CRO公司清一色的API4000,或以上型号 API 4000+ ™ LC/MS/MS 系统

thermo 碰撞池的90度弯曲设计，这样设计理论上来说最有效的去除中性离子，并且有了个高分辨的功能。Thermo最好的是trap，基本上trap的80%的专利都注册了。 Velos Pro双压线性离子阱质谱仪

Waters 液相是最好的，特别是配质谱的UPLC是业界最好的。 近年推出的Xevo 系列很不错。 Xevo TQ-S

布鲁克 LC-ESI-QTOF 尤其是高分辨QTOF，布鲁克独占鳌头 microTOF-Q II高性能电喷雾-四级杆-飞行时间

Agilent 产品涉及3Q，TOF,TRAP,Q-TOF等，种类多型号多。由于A的销售团队是领域里最强的，所以其市场份额也最大。而且A的售后完善也是客户购买原因之一。 6550 iFunnel Q-TOF LC/MS

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