色谱质谱联用技术应用课件.ppt

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1、色谱质谱联用技术应用第1页，此课件共40页哦主要内容1.1.色谱与质谱的基本知识色谱与质谱的基本知识2.2.色谱与质谱仪器色谱与质谱仪器4.4.应用实例应用实例3.3.色谱色谱-质谱联用技术的应用质谱联用技术的应用第2页，此课件共40页哦1.1色谱基本知识利用混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，利用混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，利用混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，利用混合物中各组分物理化学性质和结构上的差异，使其在两相中进行分离，使其在两相中进行分离，使其在两相中进行分离，使其在两相中进行分离，检测各组分的组成和含量的方法。检测各组分的组成和含量的方法。检测各组分的

2、组成和含量的方法。检测各组分的组成和含量的方法。可对混合物进行分离、分析的仪器分析方法可对混合物进行分离、分析的仪器分析方法可对混合物进行分离、分析的仪器分析方法可对混合物进行分离、分析的仪器分析方法具分离效能高，选择性好、灵敏度高、分析速度快具分离效能高，选择性好、灵敏度高、分析速度快具分离效能高，选择性好、灵敏度高、分析速度快具分离效能高，选择性好、灵敏度高、分析速度快等优点，其与红外光谱、质谱等手段联用成为等优点，其与红外光谱、质谱等手段联用成为等优点，其与红外光谱、质谱等手段联用成为等优点，其与红外光谱、质谱等手段联用成为混合物解析的重要手段混合物解析的重要手段混合物解析的重要手段混合

3、物解析的重要手段。第3页，此课件共40页哦色谱过程第4页，此课件共40页哦纸色谱法纸色谱法纸色谱法纸色谱法薄层色谱法薄层色谱法薄层色谱法薄层色谱法高效液相色谱法高效液相色谱法高效液相色谱法高效液相色谱法液液液液相相相相色色色色谱谱谱谱L LC C气气气气相相相相色色色色谱谱谱谱G GC C柱层析柱层析柱层析柱层析毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法毛细管柱色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法填充柱色谱法色谱法分类色谱法分类色谱法分类色谱法分类第5页，此课件共40页哦色谱法适用范围GCGC：分子量低于：分子量低于：分子量低于：分子量低于10001000，沸点低于，沸点低于，沸点低于，

4、沸点低于350350、热稳定、热稳定、热稳定、热稳定HPLCHPLC：只需配制成溶液：只需配制成溶液：只需配制成溶液：只需配制成溶液有机物HPLC 80%GC 20%第6页，此课件共40页哦色谱定性、定量 保留时间定性保留时间定性 峰高峰高/峰面积定量峰面积定量第7页，此课件共40页哦1.2质谱基本知识 质谱法：质谱法：质谱法：质谱法：分子受到能量裂解后，形成带电荷的离子，分子受到能量裂解后，形成带电荷的离子，分子受到能量裂解后，形成带电荷的离子，分子受到能量裂解后，形成带电荷的离子，这些离子按照其质量这些离子按照其质量这些离子按照其质量这些离子按照其质量m m和电荷和电荷和电荷和电荷z z的

5、比值的比值的比值的比值m/zm/z（质荷比）大（质荷比）大（质荷比）大（质荷比）大小依次排列成谱被记录下来，得到质谱（小依次排列成谱被记录下来，得到质谱（小依次排列成谱被记录下来，得到质谱（小依次排列成谱被记录下来，得到质谱（MSMSMSMS）。）。）。）。第8页，此课件共40页哦 质谱法是有机物鉴定（定性、定结构）四大工具质谱法是有机物鉴定（定性、定结构）四大工具中灵敏度最高，也是唯一可以直接确定分子式、相中灵敏度最高，也是唯一可以直接确定分子式、相对分子质量的方法。对分子质量的方法。uu历史：历史：20世纪初，世纪初，世纪初，世纪初，ThomsonThomson发现其原理；发现其原理；发现

6、其原理；发现其原理；6060年代年代后迅速发展。后迅速发展。uu特点：应用范围广；灵敏度高，样品用量少；分析速度快；特点：应用范围广；灵敏度高，样品用量少；分析速度快；特点：应用范围广；灵敏度高，样品用量少；分析速度快；特点：应用范围广；灵敏度高，样品用量少；分析速度快；结构复杂，价格昂贵，对样品有破坏性。结构复杂，价格昂贵，对样品有破坏性。结构复杂，价格昂贵，对样品有破坏性。结构复杂，价格昂贵，对样品有破坏性。第9页，此课件共40页哦质谱定性、定结构 横轴表示质荷比（横轴表示质荷比（横轴表示质荷比（横轴表示质荷比（m/zm/z），纵轴表示峰的强度，它），纵轴表示峰的强度，它以图中最强的离子峰

7、（基峰）的峰高作为以图中最强的离子峰（基峰）的峰高作为100%，而，而，而，而以对它的百分比来表示其他离子峰的强度。以对它的百分比来表示其他离子峰的强度。以对它的百分比来表示其他离子峰的强度。以对它的百分比来表示其他离子峰的强度。依据带电荷碎片的质荷比以及对应的相对丰度，可判断依据带电荷碎片的质荷比以及对应的相对丰度，可判断依据带电荷碎片的质荷比以及对应的相对丰度，可判断依据带电荷碎片的质荷比以及对应的相对丰度，可判断化合物种类，并进行结构推断。化合物种类，并进行结构推断。化合物种类，并进行结构推断。化合物种类，并进行结构推断。第10页，此课件共40页哦流动相流动相进样器进样器色谱柱色谱柱检测

8、器检测器记录仪记录仪2.1色谱仪第11页，此课件共40页哦记录仪检测器器色色谱柱柱进样进样器器流流动动相相色色 谱谱 体体 系系GCGCN N2 2填充柱填充柱填充柱填充柱-少组分少组分少组分少组分毛细管柱毛细管柱毛细管柱毛细管柱-多组分多组分多组分多组分TCD-TCD-通用通用通用通用ECD-ECD-电负性物质电负性物质电负性物质电负性物质FID-FID-碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物FPD-FPD-含含含含S S、P P物质物质物质物质HPLCHPLC水、有机溶剂、水、有机溶剂、水、有机溶剂、水、有机溶剂、缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液C C1818、C C8 8柱柱柱柱氨基柱

9、氨基柱氨基柱氨基柱离子交换柱等离子交换柱等离子交换柱等离子交换柱等DAD-DAD-有紫外吸收有紫外吸收有紫外吸收有紫外吸收RID-RID-通用通用通用通用FD-FD-荧光物质荧光物质荧光物质荧光物质第12页，此课件共40页哦2.2质谱仪uu按质量分析器分类：按质量分析器分类：uu磁质谱磁质谱uu四级杆质谱四级杆质谱uu离子肼质谱离子肼质谱uu飞行时间质谱等飞行时间质谱等第13页，此课件共40页哦质谱体系质谱体系1.气体扩散2.直接进样3.色谱1.电子轰击2.化学电离3.场致电离4.激光 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间4.四极杆 质谱仪需要在高真空下工作：离子源（质谱仪需要在高真空下工作：

10、离子源（10-3 10-5 Pa）质量分析器（质量分析器（10-6 Pa）(1)大量氧会烧坏离子源的灯丝；大量氧会烧坏离子源的灯丝；(2)用作加速离子的几千伏高压与空气摩擦会引起放电；用作加速离子的几千伏高压与空气摩擦会引起放电；(3)空气会引起额外的离子分子反应，改变裂解模型，谱图复杂空气会引起额外的离子分子反应，改变裂解模型，谱图复杂化。化。第14页，此课件共40页哦3.色谱质谱联用技术应用良好的分离手段定性、定结构差定性、定结构差色谱色谱质谱质谱纯物质定性、结构鉴定优势互补优势互补第15页，此课件共40页哦3.1色谱-质谱联用仪工作原理uu1.构成构成uu由由色谱仪色谱仪-接口接口-质谱

11、仪质谱仪组成：对于质谱而组成：对于质谱而言，色谱是其言，色谱是其进样系统进样系统；对于色谱而言，质；对于色谱而言，质谱是其谱是其检测器检测器。分析结果分析结果计算机系统计算机系统质谱仪质谱仪接口接口色谱仪色谱仪 样品样品色色-质联用仪的构成质联用仪的构成第16页，此课件共40页哦3.1色谱-质谱联用仪工作原理uu2.工作过程工作过程uu 与色谱仪相同，只不过得到的色谱曲与色谱仪相同，只不过得到的色谱曲线为质谱信号随时间的变化曲线，其线为质谱信号随时间的变化曲线，其质谱信质谱信号为号为某一瞬间进入质谱检测器的某一瞬间进入质谱检测器的所有选定离所有选定离子或质量范围的离子数的总和。子或质量范围的离

12、子数的总和。第17页，此课件共40页哦（1）全扫描监测（full scan）uu在色谱连续运行期间，对指定质量范围内在色谱连续运行期间，对指定质量范围内的的离子全部扫描离子全部扫描并记录，得到是并记录，得到是总离子流色总离子流色谱图（谱图（TIC）。三种农药的总离子流色谱图及其质谱图TIC图1230000025000020000015000010000050000035101.Oxamyl杀线威质谱图质谱图质谱图237(MH)2.Methiocarb sulfoxide甲硫威亚砜242(MH)3.Methiocarb sulfone甲硫威砜276(MNH4)100000500000500000

13、20000100000100 150 200 250100 150 200 250100 150 200 250第18页，此课件共40页哦（2）选择离子扫描（SIM）uu指在质谱测定中，质量分析器调节为只传指在质谱测定中，质量分析器调节为只传输一个或数个特征离子的状态，监测输一个或数个特征离子的状态，监测所选质所选质荷比的离子流随时间的变化谱图荷比的离子流随时间的变化谱图的方法。的方法。uu适合监测特定的一个或多个目标物，适合监测特定的一个或多个目标物，多用多用于定量分析。于定量分析。uu优势：有效去除干扰，使目标物凸显出来，优势：有效去除干扰，使目标物凸显出来，灵敏度大大提高。灵敏度大大提高

14、。第19页，此课件共40页哦（2）选择离子扫描（SIM）TIC图与SIM图比较8.300 8.400 8.500 8.600 8.700 8.8001000005000001000005000002pg六六六（290.83）TICTIC图0.1pg六六六SIMSIM图（m/z181）timem/z181第20页，此课件共40页哦（3）选择反应监测（SRM）uu是一种串联质谱技术，常在串联四级杆质谱是一种串联质谱技术，常在串联四级杆质谱仪（仪（QqQ）定量分析时使用。）定量分析时使用。uu其过程为其过程为：选定母离子，进行碰撞诱导裂解，：选定母离子，进行碰撞诱导裂解，生成子离子，选定子离子进行扫

15、描，记录离生成子离子，选定子离子进行扫描，记录离子流。子流。uu如果裂解反应不止一个或选择多个母离子及如果裂解反应不止一个或选择多个母离子及子离子，反应监测又称为多反应选择监测子离子，反应监测又称为多反应选择监测（MRM）uu特点：特点：选择性高，排除本底干扰，适合混合选择性高，排除本底干扰，适合混合物痕量组分的快速分析。物痕量组分的快速分析。第21页，此课件共40页哦3.2液相色谱-质谱联用LC-MS最最关键的技术在于解决高流量的液相色谱系统最最关键的技术在于解决高流量的液相色谱系统和高真空的质谱仪之间的矛盾。和高真空的质谱仪之间的矛盾。接口接口第22页，此课件共40页哦3.2液相色谱-质谱

16、联用uu3.2.1接口和离子化方式接口和离子化方式uu接口的作用：将流动相及样品接口的作用：将流动相及样品气化气化、分离分离除去除去大量的大量的流动相分子流动相分子、完成对样品分子的、完成对样品分子的电离电离。uuESI和和APCI是液是液-质联用仪中常用的电离质联用仪中常用的电离源。既作为液相色谱和质谱仪之间的源。既作为液相色谱和质谱仪之间的接口接口装装置，同时又是质谱的置，同时又是质谱的电离源电离源。第23页，此课件共40页哦电喷雾电离源（ESI）uu一种大气压电离源uu主要用于主要用于HPLC-MS，既是接口又是质谱的电，既是接口又是质谱的电离源。离源。ESI+离子肼质谱示意图离子肼质谱

17、示意图第24页，此课件共40页哦uu工作过程：工作过程：工作过程：工作过程：在大气压条件下将样品溶液通过喷雾毛细管送入离子在大气压条件下将样品溶液通过喷雾毛细管送入离子在大气压条件下将样品溶液通过喷雾毛细管送入离子在大气压条件下将样品溶液通过喷雾毛细管送入离子源内，在高压电场的作用下形成带电微滴。再用热干燥气吹扫使源内，在高压电场的作用下形成带电微滴。再用热干燥气吹扫使源内，在高压电场的作用下形成带电微滴。再用热干燥气吹扫使源内，在高压电场的作用下形成带电微滴。再用热干燥气吹扫使雾滴中的溶剂蒸发，雾滴体积逐步缩小，电荷密度骤增，发生库雾滴中的溶剂蒸发，雾滴体积逐步缩小，电荷密度骤增，发生库雾滴

18、中的溶剂蒸发，雾滴体积逐步缩小，电荷密度骤增，发生库雾滴中的溶剂蒸发，雾滴体积逐步缩小，电荷密度骤增，发生库仑爆炸，最终成为去溶剂化的离子。在毛细管端盖反向电位及真仑爆炸，最终成为去溶剂化的离子。在毛细管端盖反向电位及真仑爆炸，最终成为去溶剂化的离子。在毛细管端盖反向电位及真仑爆炸，最终成为去溶剂化的离子。在毛细管端盖反向电位及真空的吸引下进入毛细管到达质量分析器。空的吸引下进入毛细管到达质量分析器。空的吸引下进入毛细管到达质量分析器。空的吸引下进入毛细管到达质量分析器。毛细管CID碰撞区自HPLC柱出口喷雾气喷雾器试样离子流动相+试样离子端盖反相电压热干燥气电喷雾电离源（ESI）第25页，此

19、课件共40页哦uu（1）ESI适用适用于易在流动相中形成于易在流动相中形成离子或极离子或极性较高的化合物。性较高的化合物。uu（2）ESI通常可以得到多电荷分子离子通常可以得到多电荷分子离子，大，大分子可以带分子可以带10100以上电荷，其质荷比大以上电荷，其质荷比大大降低大降低，可用普通质量测定范围的质谱仪进行可用普通质量测定范围的质谱仪进行生物大分子分析生物大分子分析。uu（3）属于软电离方式，适合测定分子量大、属于软电离方式，适合测定分子量大、稳定性差的化合物，如蛋白质、肽、糖等。稳定性差的化合物，如蛋白质、肽、糖等。电喷雾电离源（ESI）特点：第26页，此课件共40页哦大气压化学电离源

20、（APCI）uu一种大气压电离源一种大气压电离源uu主要用于主要用于HPLC-MS，既作为，既作为接口又是质谱的电离源。接口又是质谱的电离源。uu工作过程：工作过程：APCI喷嘴下方有喷嘴下方有一针状放电电极，其高压放电一针状放电电极，其高压放电首先使空气中中性分子和溶剂首先使空气中中性分子和溶剂电离，形成反应离子，反应离电离，形成反应离子，反应离子再与试样分子发生离子子再与试样分子发生离子-分分子反应，使试样分子离子化，子反应，使试样分子离子化，其余与其余与ESI相同。相同。大气压化学电离源第27页，此课件共40页哦uuESIESIESIESI和和APCIAPCIAPCIAPCI离子化方法都

21、能够生成正离子或负离离子化方法都能够生成正离子或负离子。正离子和负离子方式下的质谱图完全不同，子。正离子和负离子方式下的质谱图完全不同，但可以相互补充。但可以相互补充。uu在在在在正离子正离子检测方式下，本身离子型化合物，得到检测方式下，本身离子型化合物，得到的是的是M M M M+；其他中性分子，容易得到准分子离子（质其他中性分子，容易得到准分子离子（质其他中性分子，容易得到准分子离子（质其他中性分子，容易得到准分子离子（质子加合离子）子加合离子）子加合离子）子加合离子），如，如，如，如M+NaM+Na+、M+Na+CHM+Na+CHM+Na+CHM+Na+CH3 3 3 3OHOHOHOH

22、+等。在等。在等。在等。在APCIAPCI源离子化过程中，可得到源离子化过程中，可得到源离子化过程中，可得到源离子化过程中，可得到较强的较强的M+HM+HM+HM+H+。负离子（如：负离子（如：负离子（如：负离子（如：M-HM-H-）比正离子产生的少，但负比正离子产生的少，但负比正离子产生的少，但负比正离子产生的少，但负离子扫描方式产生的噪音比正离子方式低，离子扫描方式产生的噪音比正离子方式低，离子扫描方式产生的噪音比正离子方式低，离子扫描方式产生的噪音比正离子方式低，具有具有具有具有更好的专属性。更好的专属性。更好的专属性。更好的专属性。ESI与APCI离子化方式第28页，此课件共40页哦3

23、.2.2离子肼质量分析器uu组成：环电极+端电极（2）uu特点：结构小巧、质量轻、灵敏度高，具有多级质谱功能。GC-MS、HPLC-MS均可用。离子阱质量分析器结构示意图(c)自离子源至检测器端电极环电极UVcost(a)(b)r0z0自离子源（肼入口）至检测器（肼出口）第29页，此课件共40页哦uu离子阱串接多级质谱是利用离子贮存装置离子阱串接多级质谱是利用离子贮存装置运行适当的程序进行运行适当的程序进行MSn实验实验。在同一个离子阱中，第一级质量分析用于选择一个前体离子在同一个离子阱中，第一级质量分析用于选择一个前体离子(Precursor ion)，然后，用，然后，用CID方法使这一离子

24、裂解生成产物离方法使这一离子裂解生成产物离子子(Product ions)，对其进行第二级质量分析。以此类推可至，对其进行第二级质量分析。以此类推可至MSn级质谱。级质谱。离子肼-时间串联质谱第30页，此课件共40页哦花色苷：DAD-TIC-MS1-MS2第31页，此课件共40页哦第32页，此课件共40页哦3.3.3HPLC-MS定量分析uu方法与普通液相色谱法相同方法与普通液相色谱法相同 uu不采用总离子色谱图，而是采用与不采用总离子色谱图，而是采用与不采用总离子色谱图，而是采用与不采用总离子色谱图，而是采用与待测组分相对应的待测组分相对应的待测组分相对应的待测组分相对应的特征离子特征离子特

25、征离子特征离子得到的得到的得到的得到的提取离子色谱图提取离子色谱图提取离子色谱图提取离子色谱图(extracted ion chromatogram，EIC)EIC)或或或或称为质量色谱图（称为质量色谱图（称为质量色谱图（称为质量色谱图（MC）。uu提取离子监测方式优点：提取离子监测方式优点：提取离子监测方式优点：提取离子监测方式优点：uu 高信噪比高信噪比高信噪比高信噪比uu 高选择性高选择性高选择性高选择性利用质量色谱图分开重叠峰B(b)m/z91MC图(c)m/z136MC图(a)TIC图A第33页，此课件共40页哦3.3.4质谱条件的选择 uu主要是为了改善雾化和电离状况，提高灵主要是

26、为了改善雾化和电离状况，提高灵敏度。敏度。调节雾化气流量和干燥气流量调节雾化气流量和干燥气流量可以达可以达到最佳雾化条件，到最佳雾化条件，改变喷嘴电压和透镜电压改变喷嘴电压和透镜电压等可以得到最佳灵敏度。等可以得到最佳灵敏度。第34页，此课件共40页哦3.3.5HPLC-MS特点uu适用的样品范围很广；但适用的样品范围很广；但适用的样品范围很广；但适用的样品范围很广；但没有商品化的谱库没有商品化的谱库没有商品化的谱库没有商品化的谱库可对比查询，可对比查询，可对比查询，可对比查询，uu准分子离子峰和加合离子峰可以给出准分子离子峰和加合离子峰可以给出准分子离子峰和加合离子峰可以给出准分子离子峰和加

27、合离子峰可以给出相对分子质量相对分子质量相对分子质量相对分子质量信息；信息；信息；信息；uu能够进行能够进行能够进行能够进行多级质谱多级质谱多级质谱多级质谱分析，提供丰富的化学结构信息；分析，提供丰富的化学结构信息；分析，提供丰富的化学结构信息；分析，提供丰富的化学结构信息；uu样品处理简单；无需完全色谱分离，可以在短时间内完成样品处理简单；无需完全色谱分离，可以在短时间内完成样品处理简单；无需完全色谱分离，可以在短时间内完成样品处理简单；无需完全色谱分离，可以在短时间内完成定量。定量。定量。定量。uuLC-MSLC-MS方法方法方法方法适于不挥发性化合物适于不挥发性化合物适于不挥发性化合物适

28、于不挥发性化合物、极性化合物、热不稳、极性化合物、热不稳、极性化合物、热不稳、极性化合物、热不稳定化合物及大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）定化合物及大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）定化合物及大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）定化合物及大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析测定。的分析测定。的分析测定。的分析测定。第35页，此课件共40页哦4.色-质联用在环境分析中的应用uuGB/T 3838-2002地表水环境质量标准涉及68种有机污染物uuGB5749-2006生活饮用水标准毒理指标涉及53种有机物uu除多环芳烃、阿特拉津用高效液相色谱法测定外，其余均采

29、用气相色谱及气-质联用技术测定。第36页，此课件共40页哦uuGB/T 5750.8-2006水和废水监测分析第四版 采用液相色谱法 测定苯并芘uuGB/T 5750.9-2006生活饮用水卫生规范采用液相色谱法 测定草甘膦 第37页，此课件共40页哦部分文献uu1.饮用水中多组分环境激素同时测定的液质联用分析方法研究uu14种环境激素与农药uu采用安捷伦1100-离子肼质谱第38页，此课件共40页哦uu2.液相色谱_质谱法测定塑料食品包装物中11种环境雌激素uu赛墨菲世尔LCQ Fleet第39页，此课件共40页哦uu3.液相色谱_串联质谱法测定水环境中的十氯酮uu对比气质与液质的差别第40页，此课件共40页哦