高效液相色谱(HPLC)-质谱(MS)联用仪介绍

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1 高效液相色谱(HPLC)-质谱(MS)联用仪介绍
化学学院：魏海英

2 色谱分离的机理 分离是一个物理的过程 流动相（Mobile Phase） 固定相（Stationary Phase）
样品（溶解于流动相中的溶质）

3 高效液相色谱 High Performance Liquid Chromatography
高效液相色谱法，简称：HPLC 是一种区别于经典液相色谱；基于仪器方法的高效能分离手段： 高性能的色谱柱，高精度、耐高压的输液泵以及高灵敏度的检测器……

4 HPLC的仪器配置及流程 HPLC色谱柱 数据处理系统 溶剂 自动进样器 检测器 色谱泵 废液

5 HPLC的仪器配置及流程 溶剂 色谱泵 数据处理系统 自动进样器 色谱柱及柱温箱 检测器

6 液相色谱条件 液相色谱实验所需的基本参数 以上参数即构成一个具体的HPLC方法；亦称色谱条件 流动相：种类及配比，等度或梯度
固定相：色谱柱类型及内径、长短 流动相输送系统参数：流速 检测器参数：紫外检测波长，灵敏度等 温度控制 进样量 以上参数即构成一个具体的HPLC方法；亦称色谱条件

7 色谱图：HPLC图形结果（Chromatogram）
色谱图即色谱柱流出物通过检测器时所产生的响应信号对时间的曲线图，其纵坐标为信号强度，横坐标为保留时间。 ← 色谱峰 响应值 峰高 峰宽 基线 ↓ 保留时间（分）

8 液相色谱应用：制备型液相色谱 分离及纯化样品是液相色谱原理的直接利用 对分离及纯化的要求 化合物的稳定性 样品的复杂性 制备量的要求
纯度的要求，及纯度的鉴定 方法的安全性

9 液相色谱应用：分析型液相色谱 定量分析主要基于与标准品的比较 定性分析；不是色谱的强项 对定量及定性分析的要求 是其最大应用领域
基于样品的保留时间比较 借助于和其联用的紫外、质谱或其他检测器 对定量及定性分析的要求 灵敏度、精度及准确度的要求 样品量的要求；复杂样品的分析能力 容易使用

10 质谱（MS）原理 质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比（m/Z）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。

11 质谱仪构造 接收离子束流的装置，有：电子倍增器、光电倍增器、微通道板

12 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：
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。 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。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。 MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption):基体辅助激光解吸电离。通常用于飞行时间质谱和FT-MS，特别适合蛋白质，多肽等大分子。

13 质量分析器：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。
双聚焦扇形磁场-电场串联仪器(sector). 四极质谱仪(Q). 飞行时间质谱仪(TOF). 离子阱质谱仪（TRAP） 付利叶变换-离子回旋共振质谱仪(FT-ICRMS). ┏四极+TOF（Q-TOF） 串列式多级质谱仪┫三重四极（QqQ） (MS/MS) ┗TOF+TOF

14 液质(LC/MS)联用技术 MS作为HPLC的检测器 HPLC作为MS的进行系统

15 液相(HPLC) 到 质谱(MS)的接口 液相(HPLC) 质谱分析仪(MS) 大气压电离源(API):目前最常用的方法 Interface
2019/1/1 液相(HPLC) 到 质谱(MS)的接口 液相(HPLC) 高效分离混合物 流动相挥发后产生大量气体 出口压力为大气压 无质量限制 可以使用缓冲盐溶液 质谱分析仪(MS) 需要高真空条件 质量分析系统 最好使用挥发性缓冲液 HPLC MS Interface (Key to Success!) 大气压电离源(API):目前最常用的方法 电喷雾(ESI)、大气压化学电离源(APCI) by Li Ping

16 液质联用的电喷雾(ESI)接口 液相的入口 锥孔 透镜 雾化气入口 毛细管 八极杆 四极杆 雾化器 高能打拿极/电子倍增器 碎片碰撞电压
2019/1/1 液质联用的电喷雾(ESI)接口 高能打拿极/电子倍增器 液相的入口 锥孔 透镜 雾化气入口 毛细管 八极杆 四极杆 雾化器 + + Neutral Molecules Analyte Ions Clusters Salts + + + + + + + + + + + + + + + + 加热 N2 碎片碰撞电压 (CID) by Li Ping

17 电喷雾(ESI)的电离过程 分析物离子 带电液滴 盐/离子对 中性化和物 溶剂离子束 溶剂离子束 分析物离子 库仑爆炸
2019/1/1 电喷雾(ESI)的电离过程 分析物离子 溶剂离子束 盐/离子对 中性化和物 带电液滴 + - 溶剂蒸发 + - 溶剂离子束 + + - Rayleigh Limit Reached 分析物离子 + 库仑爆炸 （Coulomb Explosions） by Li Ping

18 液质联用的大气压化学电离源(APCI)接口
2019/1/1 液质联用的大气压化学电离源(APCI)接口 高能打拿极/电子倍增器 锥孔 透镜 毛细管 八极杆 四极杆 + + Corona needle + + + + 热氮气 碎片碰撞电压（CID） by Li Ping

19 大气压化学电离源(APCI)的电离过程 + 溶剂--------->[溶剂+H]+
2019/1/1 大气压化学电离源(APCI)的电离过程 溶剂 >[溶剂+H]+ [溶剂+H]++M >溶剂+[M]+ 含有气溶胶的分析物 + 溶剂在蒸发器中蒸发 电荷转移至 分析物分子 通过电晕针放电形成带电荷的反应剂离子 蒸汽 + + + + + 流动相 分析物离子 分析物 by Li Ping

20 大气压源子化技术 电喷雾(ESI) 大气压化学电离源(APCI) 化合物无需具有挥发性 化和物需具有一定的挥发性
2019/1/1 大气压源子化技术 电喷雾(ESI) 化合物无需具有挥发性 是分析热不稳定化合物的首选方法 离子在溶液中已生成 除了生成单电荷离子之外还可以生成多电荷离子 大气压化学电离源(APCI) 化和物需具有一定的挥发性 化和物必需是热稳定的 离子在气态条件中生成 只生成单电荷离子 by Li Ping

21 不同离子源的流速范围 流速对API源的影响 Flow rate, mL/min 0.5 1.0 1.5 2.0 50 100
0.5 1.0 1.5 2.0 50 100 Relative intensity APCI Pneumatically assisted ESI ‘Pure’ ESI 流速对API源的影响

22 大气压电喷雾质谱应用范围 大气压电喷雾源 大气压化学源 气相色谱/质谱 分子量 非极性 化合物极性 极性化合物 100,000 10,000
1000 气相色谱/质谱 非极性 化合物极性 极性化合物

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24 电喷雾(ESI)和大气压化学离子化(APCI)
2019/1/1 电喷雾(ESI)和大气压化学离子化(APCI) ESI APCI 农药及残留化合物 多肽及蛋白的分子量测定 确定氨基酸序列 多肽及蛋白的纯度分析 单糖和多糖的结构分析 中极性到高极性,包括离子化合物的分析,如表面活性剂分析 农药及残留化合物 抗生素 碱性药物 小分子量样品 类固醇, 雌激素 单磺酸偶氮染料 We are taking the first step in broadening our LC/MS product portfolio by introducing a true benchtop ion trap LC/MS (n) system. The ion trap LC/MS system heavily leverages the strengths of our LC/MSD technology. Secondly, we will be introducing two new benchtop single quadrupole instruments at Pittcon This will include a higher price, higher performance instrument and lower price, standard performance instrument. We also have under investigation the development a time of flight and triple quadrupole programs Overall, we recognize that multiple types of MS technologies complement one another and are needed to better serve various applications and analytical problems. by Li Ping

25 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

26 实验室的液质联用仪（Agilent)

27 联系方式： 理化中心三楼东侧346房间