第十二章 液质联用精要.doc

第十二章 液相色谱-质谱联用技术(LC-MS) 12.1 概述 LC-MS联用的研究起步于20世纪70年代。多数质谱仪具有对样品纯度要求较高、可进行有效定性分析的特点；色谱是分离复杂混合物中不同组分最常用的方法之一，但是在定性、定量结构分析方面相对质谱仪较差。因此，将色谱技术和质谱技术联用既可以充分发挥色谱法高分离效率的优点又可以充分发挥质谱法高定性专属性的能力的优点，这为科研工作者提供了一种可以对复杂化合物进行高效定性定量分析的工具。在色谱-质谱联用仪中，气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪是最早开发的色谱联用仪器，但在自然界和人工合成的化合物中，不挥发或热不稳定的化合物约占80%，只能用液相色谱分离。液相色谱-质谱联用(LC-MS)比气相色谱-质谱联用困难得多，主要是因为液相色谱的流动相是液体，如果让液相色谱的流动相直接进入质谱，则将严重破坏质谱系统的真空，也将干扰被测样品的质谱分析。因此，液相色谱-质谱联用技术发展的比较缓慢。 进入20世纪90年代，液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术的发展最为引人注目。这是因为LC-MS中的MS应是“软的”多级串联质谱（MSn）。一般情况下，LC-MS检测的是非挥发或热不稳定的样品，因此需要找到一种能将低浓度样品分子传到气相中的方法。另外，热不稳定性化合物的检测应该采取“软电离”的方式以避免因失去分子离子峰而得不到化合物的分子量信息。20世纪末发现的电喷雾接口（ESI）和大气压下电离接口（APCI），不仅解决了使用LC-MS时对液相色谱流动相的诸多限制，而且大大提高了检测的灵敏度。此外，还可以根据“软电离”方式产生的准分子离子峰并结合多级质谱产生的丰富结构碎片，准确地推断未知化合物的结构。利用MS-MS进行选择反应检测（SRM），具有很高的选择性，因而具有很高的定量灵敏度和可靠性。通过大气压下的接口，液相色谱不仅可以与四级杆质谱联用，而且还可以与当今最先进的正交飞行时间质谱、基质辅助飞行时间质谱以及离子阱质谱联用。基质辅助飞行时间质谱不仅可以对液相色谱的流出物进行高灵敏度检测，而且可以精确地给出相对分子质量，继而确定化合物的分子式。而液相色谱-离子阱质谱联用技术则可以根据给出的多级质谱来确定相对分子量和结构信息。因此，液相色谱和质谱的成功联用不仅可以解决色谱难于解决的化合物的定性问题，而且也将为质谱的分析提供极大的方便性和灵活性，为质谱提供更加广阔的应用前景，为复杂样品的分析提供更为强有力的手段。 当今，LC-MS已广泛应用于各个领域。在生物工程方面，它的出现为生物化学家能在分子水平上研究碱基对的测序、核酸、多肽以及蛋白质结构信息提供了有效的平台，大大提高了质谱的检测范围，有利于对活性官能团的分析与检测；在有机化学合成方面，可以用LC-MS监控反应进程，鉴定中间体产物并筛选最佳反应条件；在医学方面，LC-MS可以检测运动员体内兴奋剂、可卡因等违禁成分；在食品安全方面，可以用LC-MS检测食品中微量的添加剂以及致癌物质等；在环保方面；可以用LC-MS检测水源、空气和土壤等中的污染物种类以及污染程度。 不仅如此，随着色谱-质谱联用技术的不断改进，LC-MS已成为现代仪器分析中不可或缺的重要组成部分。特别是与串联质谱(MS-MS)的联用技术得到了极大地发展和推广。具有高效分离能力的液相色谱与高选择性、高灵敏度的MS-MS结合使用实现了对未知化合物的实时分析。即使化合物极性相近难以分离，同样可以通过串联质谱对目标化合物中性碎片扫描提高混合物中目标化合物的信噪比。 12.2 液相色谱-质谱仪器系统 12.2.1液相色谱-质谱联用仪组成 液相色谱或质谱仪器类型很多，用途不同，但多数仪器的组成结构基本相同。它们是液相色谱系统、质谱系统及数据处理系统等。以LC-MS (四极杆)联用仪器为例其主要的构成如图12-1所示。只要采用适当的连接方式，将色谱柱出口和质谱进样口连接起来，即可成为液相色谱和质谱联用的系统。去掉连接件，将色谱柱接回到色谱检测器，仍是可独立使用的液相色谱和质谱仪。 1-液相入口2-雾化喷口；3-离子源；4-高压放电针；5-毛细管；6-CID区；7-锥形分析器；8-八极杆；9-四极杆；10-HED检测器 图12-1 液相色谱-质谱的基本结构 在专用型液相色谱-质谱联用商品仪器尚未普及时，一些实验室使用的联用系统都是这样构成的。如今已经有许多配置不同、性能各异的专用型液相色谱-质谱联用仪器，供不同用途选择。不同厂家各种型号的LC-MS联用仪器多达几十种，有小型台式的液相色谱-单四极（single quadrupole）质谱或三重四极（triple quadrupole）质谱联用仪，液相色谱-离子阱（ion traps）质谱联用仪，液相色谱-飞行时间（time of flight，TO