液相色谱质谱联用仪

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1、学院：化学与化工学院 班级：2014 级硕士四班姓名：张易楠 学号：201420119659液相色谱质谱联用仪摘要：迄今为止，人们所认识的化合物已超过 1000 万种，而且新的化合物仍在快速地增长，体系的分离和检测已成为分析化学的艰巨任务。色谱-质谱联用技术，结合色谱和质谱的技术是目前分离和鉴定的最重要的分析方法之一。其中液相色谱-质谱仪的应用最为广泛，液相色谱除了能分析一般的化合物还能分析气相色谱不能分析的强极性、热不稳定性、难挥发的化合物。液相色谱-质谱仪有着分离能力强、分析范围广、定性分析结果准确、分析时间快、自动化程度高、检测限低等诸多优势，在药物食品等诸多领域得到了广泛的应用。关键词

2、：质谱；液相色谱；质谱-液相色谱联用仪1 高效液相色谱仪简介1.1 高效液相色谱仪的基本工作原理 高效液相色谱仪是由溶液贮器、高压泵、进样系统、色谱分柱、检测器和数据处理系统几部分组成。高压泵从溶液贮器中抽走流动相，流经整个仪器系统，形成密闭的液体流路。样品通过进样系统注入色谱分离柱，在柱内进行分离。柱流出液进入检测器，使已被分离的组分逐一被检测器收集，并将响应值转变为电信号后经放大被数据处理系统记录色谱峰，通过数据处理系统对记录的峰值进行存储和计算。液相色谱仪是依靠色谱柱进行分离的。研究证明：物质的色谱过程是指物质分子在相对运动的两相(液相和固相 )中分配“平衡”的过程。液相色谱是以具有吸附

3、性质的硅胶颗粒为固定相，各种洗脱液为流动相。当液体样品在载体流动相的推动下，在液-固两相间作相对运动时，由于各组分在两相中的分配系数(K)不同，则使各自的移动速度不同，即产生差速迁移。各组分在两相间经过多次分配，从而达到使混合物分离的目的。1.2 高效液相色谱的分析及分类高效液相色谱法和其它分析方法相比具有很高的分辨率，为了达到最佳的分离效果可以选择流动相和固定相；同时它的分析速度很快 ，一 般只需要几分钟或者即使分钟；它还具有很高的重复性 ，使用样 品还可以回收；它使用的色谱柱还可以重复使用，非常环保 ；具较高的自动化程度，在进行分析时 ，分析的精确度也很高。所以高液相色谱法被广泛应用，尤其

4、是对大部分的有机化合物进行分离和分析，在分离和分析高沸点 、极性强 、大分子 、热稳定差的化合物时有很大的优势 。由于分离机制不同，高效液相色谱法可分为以下几类。 (1) 吸附色谱。这种方法的固定相是固体吸附剂，流动相是不同极性溶剂，根据 各 个组 分 在吸 附 剂上 的 吸附 能 力不 同对 其 进行分离。(2) 分配色谱。这种方法的固定相是液体 。因为每一个组分在固定相 中的溶解能力不同，对试样 中的组分进行分离。(3) 亲和色谱。这种方法主要是对固定相的结合特性进行利用，然后将分子分离。亲和色谱在凝胶过滤色谱柱上连接和有待分离的物质有一定结合能力的分子 ，同时这种结合是可逆的，在对流动条

5、件进行改变时，也能对其进行分离。 (4) 离子交换色谱。这种色谱的固定相是离子交换剂 ，将离子交换树脂上可电离的离子和流动相中的具有相同电荷的溶质离子进行 可逆交换，因为这些离子和交换剂的亲和能力不同，就会分离开来。(5)体积排阻色谱。这种色谱的固定相是具有化学惰性的多孔性凝胶 ，固定相对各组分的体积阻滞作用不同，这样各组分就会发生分离。因为流动相的不同又可分为凝胶过滤色谱和凝胶渗透色谱 。1.3 常用液相色谱检测器分类表1 检测器的分类整体性质检测器 溶质性质检测器折射率检测器（RID）紫外吸收检测器（UVD ）电化学检测器（ECD） 荧光检测器（FLD）蒸发光散射检测器（ECD）表一介绍了

6、常见的检测器分类方法。一个理想的液相色谱检测器应具备以下特征：灵敏度高；都所有溶质都有快速响应；响应对流动相流量和温度变化都不敏感；不引起柱外谱带扩展；线性范围宽；适用的范围广。可惜至今没有一种检测器能完全具备这些特征。常用的检测器有紫外吸收检测器（UVD） 、折射率检测器（RID ） 、电化学检测器（ECD） 、荧光检测器（FLD） 。在高效液相色谱技术发展中，检测器至今是一个薄弱环节，它没有相当于气相色谱中使用的热导池检测器和氢火焰离子化检测器那样的既通用又灵敏的检测器。但近几年出现的蒸发激光散射检测器（ELSD）有望成为高效液相色谱全新的通用灵敏的检测器。上面提到的 UVD、RID 、F

7、LD 、ECD 四种检测器皆属于非破坏性检测器，样品流出检测器后可进行馏分收集，并可与其他检测器串联使用。对荧光检测器因测定中加入荧光试剂，其对样品会产生玷污，当串联使用时应将它放在最后检测。2 质谱质谱法（MS）是将被测物质离子化，按离子的质荷比分离，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。质量是物质的固有特征之一，不同的物质有不同的质量谱质谱，利用这一性质，可以进行定性分析（包括分子质量和相关结构信息） ；谱峰强度也与它代表的化合物含量有关，可以用于定量分析。质谱仪一般由四部分组成：进样系统、离子源、质量分析器、检测器,其基本构成如图2所示。进样系统是按电离方式的需要，将样品送

8、入离子源的适当部位；离子源用来使样品分子电离生成离子，并使生成的离子会聚成有一定能量和几何形状的离子束；质量分析器利用电磁场（包括磁场、磁场和电场的组合、高频电场、和高频脉冲电场等）的作用将来自离子源的离子束中不同质荷比的离子按空间位置，时间先后或运动轨道稳定与否等形式进行分离；检测器用来接受、检测和记录被分离后的离子信号。一般情况下，进样系统将待测物在不破坏系统真空的情况下导入离子源（10 -610 -8mmHg） ，离子化后由质量分析器分离再检测；计算机系统对仪器进行控制、采集和处理数据，并可将质谱图与数据库中的谱图进行比较。 3图2 质谱仪的构成供电系统 进样系统 离子源 质量分析器 检

9、测接收器 数据系统真空系统3高效液相色谱-质谱联用仪3.1 液相色谱-质谱联用仪的原理高效液相色谱质谱联用仪主要由高效液相色谱，接口装置(船 LC 与 MS 之间的连接装置，同时也是电离源，质谱仪组成。混合样品通过液相色谱系统进样，由色谱柱分离，从色谱仪流出的被分离组分依次通过接口进入质谱仪的离子源处并被离子化，然后离子被聚焦于质量分析器中，根据质荷比而分离，分离后的离子信号被转变为电信号，传递至计算机数据处理系统，根据质谱峰的强度和位置对样品的成分和结构进行分析。3.2 高效液相色谱-质谱联用仪的应用高效液相色谱（ ）是在经典液相色谱的基础引入气相色谱理论加以改进和发展起来。 经典的液相色谱

10、是历史最为悠久的色谱技术， 气相色谱相比， 它却经历了半个世纪坎坷不平的发展道路。 世纪 年代末， 经典的液相色谱才发展成高效液相色谱。 进入 世纪 、 年代后， 高效液相色谱迅速发展， 目前已广泛应用于环境监测、 生物化学、石油化工等各个领域之中， 并且在监测分析大气、 水质、 土壤、 生物和食品等环境样品方面取得了重要的成果。3.2.1 高效液相色谱 -质谱联用仪在食品工业中的应用食品是人类生活中不可缺少的必需品，在食品生产过程中往往需要添加防腐剂、抗氧化剂、人工合成色素、甜味剂、保鲜剂等化学物质，它们的含量过高会对人体产生不同程度的危害，甚至威胁人的生命安全，所以有必要建立一套能够快速鉴

11、定并且准确定量食品中有害添加剂和违禁药物的方法。对它们的测定，通用的方法为分光光度法，高效液相色谱法，毛细管电泳法，气相色谱等。但分光光度法检出限高；气相色谱需要衍生化，耗时，麻烦；高效液相色谱法多用于成分单一的测定等缺点，而 HPLC-MS 只需对样品进行简单预处理，适用于含量少、不宜分离得到或在分离过程中容易发生变化或损失的成分。因此 LCMS 联用技术在对食品中违禁物质和有害添加剂的分析研究中得到了广泛的应用。3.2.2 高效液相色谱 -质谱联用仪在环境分析中的应用在环境监测中， 高效液相色谱及液质联用技术已逐步上升为常用的监测方法。 如多环芳烃类、 酚类、 多氯联苯、 邻苯二甲酸酯类、

12、 阴离子和非离子表面活性剂、 有机农药、 除草剂等。现行的枟地表水环境质量标准 （GB/ 38382002 ）中有机污染物特定项目 68 项， 生活饮用水卫生标准（5749 2006 ）毒理指标中有机化合物 53 项，这些有机物指标大都使用相色谱及气质技术测定， 少数采用高效液相色谱法测定， 如多环芳烃、 阿特拉津。 随着社会发展和环保意识的增强，人们对饮用水质量的关注度越来越高， 国家也提高了对饮用水源水质中有毒有害化合物的检测要求。 事实上地表水有机污染物指标中有很多组分可开发高效液相色谱及质谱联用法。3.3 高效液相色谱-质谱联用仪的日常维护3.3.1 液相部分的维护仪器开机时，确认电源

13、已经连接而且气振阀处于关闭 ，打 开仪 器总 电源 ，随后 将前 面板 左 下方 的 电源 按键按下 ，真空开始 工作 。大 约 23 分钟后 ，仪器 内置的系统启动完 毕 ，可以开启 Masshunter 软件 与仪 器通讯 。等待 四极杆 温度达 到 100，高 真空达到 4xl0-5Torr 之后 ，即可进 行调谐或开始实 验。在仪器开始 抽 真空 时 ，请 不要 打开 前级 泵上 的气振阀，否则 可能 因为回油污染真空腔体内部。流 动 相 需 符 合 HPLC 与 LC MS 要求等级 ，流动相 中尽量加 易挥 发的 盐 ，尽量 不 使用 表 面活性 剂 之类 ，否 则容 易 导致 离

14、子 抑制 ，表 面活性 剂产生 的加合物 和离 子簇会 干扰质谱数据。保证 样品的清洁 ，进 样前尽量使用 022 u m 的滤膜滤过，样 品溶 剂必须 是色谱 纯 ，最 好和流动 相 比例 一致。3.3.2 进样系统的维护进样装置要求 ：密封性好 ， 死体积小 ，重复 性好 ，保证 中心进样 ，进样 时对 色谱系 统 的压 力 、流量 影 小。六 通 阀使 用和 维护 注 意事 项 ： 样品溶液进样 前必须 用 045 m 滤膜 过滤 ，以减少 微粒对 进 样 阀的磨 损 。转 动 阀芯 时不 能太慢 ，更不能停 留在 中间位 置 ，否 则流 动相 受 阻 ，使 泵 内压 力 剧增 ，甚至

15、超过 泵的 最大压 力 ；再 转到 进样位 时 ，过 高的 压力 将使 柱头 损坏 。为 防止 缓冲 盐和样 品残 留在 进 样 阀 中 ，每 次 分析 结 束 后应 冲洗 进 样 阀。3.3.3 色谱柱系统的维护色谱 柱 系统 的正确 使 用和 维 护 十分 重 要 ，稍 有不 慎就 会降低柱 效 、缩短使用 寿命甚至损坏 。在色 谱操作 过程 中 ，需要注意 下列 问题 ： 色谱柱 的选择会直 接影 响混 合物 中组分 的分 离 ，所 以一定要 选用 合 适的色谱 柱 ，在 使 用新柱 前要在 自己的液 相色 谱仪上 进 行性 能 测试。柱 子在 使 用过 程 中 ，不 能碰 撞 、弯 曲 或强烈震 动 ；避 免压 力和 温度 的急剧 变化。当柱子 和色谱仪联 结时 ，阀 件 或管路 一定 要清洗 干 净 ，样 品前 处理对 于 柱子使 用 寿命 影 响甚大 ，进 样样 品要提 纯过 滤 并且严 格控 制进 样量 ，可 以使用 保护柱 。注 意色谱 柱 的 PH 值使 用范 围，不 能高温下 过长时 间使用 硅胶键和相 ；每天 分析工 作结束 后 ，都要用适 当的溶剂 来清洗柱子 。3.3.4 质谱部分的维护质谱部 分 的维 护一般 可 以按照 以下 日程 进 行 ：每 天冲 洗样 品通路 、清 洁喷 雾 式 ；每周 检 查粗 真 空泵 油 的液面 ；更