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1、色质联用分析法在医药卫生分析中的应用 2012年8月一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类质谱法法（Mass Spectrometry） 通通过将被将被测物物质原子或分子离子化，利原子或分子离子化，利用用电磁学原理，磁学原理，对荷荷电粒子或碎片粒子依粒子或碎片粒子依其其质量和量和电荷的比荷的比值（质荷比，荷比，m/z）进行行分离和分析，以达到确分离和分析，以达到确认其元素其元素组成及分成及分子子结构的目的。构的目的。 一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类质谱法的特点法的特点质谱不属波不属波谱范范围，质谱图与与电磁波的波磁波的波长和分子内和分子内 某种物理量的改某种物理量的改变无关。无关。
2、质谱是分子离子及碎片离子的是分子离子及碎片离子的质量与其相量与其相对强度的度的 谱, , 谱图与分子与分子结构有关。构有关。 质谱法法进样量少量少, , 灵敏灵敏, , 快速，特异，化学快速，特异，化学计量量（Sensitivity，Speed，Specificity，Stoichiometry）质谱是唯一可以是唯一可以给出分子量出分子量, , 确定分子式的方法确定分子式的方法, , 而而 分子式的确定分子式的确定对化合物的化合物的结构构鉴定是至关重要的。定是至关重要的。一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类因因质谱技技术获诺贝尔奖的五位科学家的五位科学家一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及
3、分类MSMS：Mass Spectrometry, Mass Spectrometer质谱仪的分的分类： (1) (1) 有机有机质谱仪： - - 气气质联用，液用，液质联用，傅立叶用，傅立叶质谱仪，激光解吸，激光解吸 飞行行时间质谱仪(2) (2) 无机无机质谱仪- - 电感耦合等离子体感耦合等离子体质谱, , 同位素同位素质谱仪，二次，二次 离子离子质谱, ,氦氦质谱检漏漏仪一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类质谱仪分析分析标准程序：准程序：（1 1）样品的品的导入入（2 2）样品的离子化品的离子化（3 3）被）被测离子离子进入入电场或磁或磁场（4 4）离子按）离子按质荷比（荷比（m/
4、zm/z）进行分析行分析 （5 5）按）按质荷比荷比m/z.m/z.进行行检测一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类质谱图以荷以荷质比比m/zm/z为横座横座标，以，以对基峰基峰( (最最强离子峰，离子峰，规定定相相对强度度为100%)100%)相相对强度度为纵座座标所构成的所构成的谱图。一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类质谱图1527314546m/e相对丰度乙醇有机有机质谱图无机无机质谱图一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类同位素同位素质谱图氯苯苯质谱图溴丙溴丙烷质谱图一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类质谱图 质谱在有机结构分析上的应用主要有两方面： 确定相对分子质量和分
5、子式； 在低分辨质谱中，由分子结构与裂解方式的经验规律，鉴定某些官能团，给出分子的结构信息； 定量模式：GC/MS SIMLC/MS/MS SIM or MRMICP/MS SIM一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类计算机控制系算机控制系统样品品导入入离子离子源源质量量分析分析放大放大记录检测器器真空系真空系统GCGCHPLCHPLCICPICP* 2005版起版起中国中国药典典二部附二部附录收收载质谱法法一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类* 实现质谱技技术的关的关键-高真空高真空 离子源和离子源和质量分析器的量分析器的压力在力在 104 105 Pa和105 106 Pa 或10-
6、610-7mmHg和10-710-8mmHg* 仪器类型：机械机械泵+涡轮分子分子泵InletIonsourceMass AnalyzerDetectorDataSystemHigh Vacuum System一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类* 实现质谱技技术的关的关键-高真空高真空 -质谱是是检测带电粒子粒子,带电粒子在粒子在电磁磁场的作用下，的作用下，加速运加速运动。如果有空气，。如果有空气，带电粒子可能和空气中的其他粒子可能和空气中的其他分子分子发生碰撞，使离子很快淬生碰撞，使离子很快淬灭而达不到而达不到检测器，并器，并引引起起额外的离子分子反外的离子分子反应，改，改变裂解模型，
7、裂解模型，谱图复复杂化，化，影响分离及影响分离及检测。一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类* 气气质联用用一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类* 液液质联用用单四极杆和串联质谱。 空空间串串联：QQQ、Q-Trap、Q-TOF、TOF-TOF 时间串串联：Ion Trap、Orbitrap、FT-MSESI APCI- - APIAPI是液相色是液相色谱/ /质谱联用用仪最常用的离子化方式。最常用的离子化方式。一、一、质谱仪器的原理及分器的原理及分类* 电感耦合等离子体感耦合等离子体质谱四极杆，双聚焦、飞行时间质谱 * 电感耦合等离子体感耦合等离子体质谱二、二、质谱法在法在药品品检验用
8、的用的应用用* 液相色液相色谱-质谱联用法用法* 气相色气相色谱-质谱联用法用法* 电感耦合等离子体感耦合等离子体质谱：可可进行定性、半定量、定量行定性、半定量、定量分析及同位素比分析及同位素比值的准确的准确测量，量，还可与其他技可与其他技术如如HPLCHPLC、HPCEHPCE、GCGC联用用进行元素的形行元素的形态、分布特性等的分析，广泛、分布特性等的分析，广泛应用于用于环境、半境、半导体、医学、生物、冶金、石油、核材料分析体、医学、生物、冶金、石油、核材料分析等等领域。域。 * 气气质联用：用：灵敏度高，适合于低分子化合物（分子量灵敏度高，适合于低分子化合物（分子量气溶胶 -固体颗粒 -
9、气体分子 -原子 -离子 汽化 去溶剂化 气化 原子化 离子化ICP炬管炬管二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（1） 在化在化妆品品检验中的中的应用用 - 风险及限用物及限用物质：二噁：二噁烷、苯酚等、苯酚等 以二噁以二噁烷为例：例：SN/T 1784-2006顶空气相色空气相色谱- -质谱法：法： -顶空空进样，交，交联5%5%苯基甲基硅苯基甲基硅烷毛毛细管柱管柱 ，质谱检测器器下限下限2.5mg/kg检测离子（m/z）离子相对丰度比（%）允许相对偏差（%）8810058应用标准品测定离子相对丰度比2043应用标准品测定离子相对丰度比25二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用
10、（2） 在塑化在塑化剂检验中的中的应用用 GB/T 21911-2008 含含16中中邻苯二甲酸苯二甲酸酯类增塑增塑剂，不包含，不包含邻苯二甲酸二异壬苯二甲酸二异壬酯DINP和和邻苯二甲酸二苯二甲酸二异癸异癸酯DIDP. .二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（2） 在塑化在塑化剂检验中的中的应用用DIDP 1ppmDIDP 10ppm二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用液相色液相色谱-质谱联用用仪，LC/MS（1） 在在药典中的典中的应用用（3） 非法添加及有害残留非法添加及有害残留检验中的中的应用用（2） 主成分及有关物主成分及有关物质分析中的分析中的应用用（4） 基因工程
11、基因工程药品品检验中的中的应用用二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（1） 在在药典中的典中的应用用 2010年版年版 中国中国药典典一部收一部收录三个品种三个品种- - 川楝子及苦楝皮中的川楝素川楝子及苦楝皮中的川楝素进行含量行含量测定定 川楝素川楝素(Toosendanin): C30H38O11 MW.574.62 反相C18体系，乙腈-0.01%甲酸溶液（31:69）为流动相，采用单级四级杆质谱检测器，电喷雾离子化（ESI）负离子模式下选择质荷比（m/z）为573的离子进行检测。理论塔板数按川楝素计算应不低于8000。通过外标法，以川楝素两个峰面积之和计算川楝素的含量。二、二、
12、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（1） 在在药典中的典中的应用用 2010年版年版 中国中国药典典一部收一部收录三个品种三个品种- - 千里光中的阿多尼弗林碱千里光中的阿多尼弗林碱进行了行了杂质检查 阿多尼弗林碱阿多尼弗林碱 Adonifoline C18H23NO7，MW= 365具有具有细胞毒性胞毒性 反相C18体系，乙腈-0.5%甲酸溶液（7:93）为流动相,采用单级四级杆质谱为检测器，电喷雾离子化（ESI）正离子模式下选择质荷比（m/z）为366离子进行检测。理论塔板数按阿多尼弗林碱计算应不低于8000。以百合碱为内标，计算校正因子，测定阿多尼弗林碱的含量。二、二、质谱法在法在药品
13、品检验用的用的应用用在在药典中的典中的应用用 USP32- 血管升血管升压素（素（Vasopressin Vasopressin ）: ESI+: ESI+，10841084（单电荷）和荷）和 543543（双（双电荷）；荷）；- 人重人重组血清白蛋白（血清白蛋白（Recombinant Albumin HumanRecombinant Albumin Human）: 585: 585个个 氨基酸氨基酸组成，分子量成，分子量66,438 Da66,438 Da，ESI+ESI+多多电荷荷质谱图去卷去卷积， 20Da20Da之内之内误差；差； - 醋酸去氨加醋酸去氨加压素（素（Desmopres
14、sin AcetateDesmopressin Acetate）: ESI+: ESI+，m/z m/z 10691069，MS/MSMS/MS，m/z m/z 641641、 742742和和 995995子离子。子离子。二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用* 药典中的定性鉴别（已知物的鉴别） 化学、化学、红外、紫外、色外、紫外、色谱保留保留时间* 液质联用定性鉴别（未知物的鉴别） 色色谱保留保留时间 (1)(1) 一一级质谱分子离子分子离子 (2)(2) 二二级质谱全全扫描描 (4)(4)* * EU guideline: 46 Identification points 一个一个
15、多反多反应监测MRM (2)MRM (2)- - 欧盟欧盟96/23/EC96/23/EC及及2002/657/EC2002/657/EC指令指令- - D,Hubert F, et.alD,Hubert F, et.al，Trends in Analytical ChemistryTrends in Analytical Chemistry, , 2001, 20(8), 20(8), 435二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用定性离子的分定性离子的分值质谱技术质谱技术IP / ion低分辨率质谱低分辨率质谱 (LR-MS)1.0低分辨率质谱低分辨率质谱LR-MSn 母离子母离子1.
16、0低分辨低分辨率质谱率质谱(LR-MSn )Transition products1.5高分辨率质谱高分辨率质谱(HR-MS)2.0高分辨率质谱（高分辨率质谱（HR-MSn ）母离子）母离子2.0高分辨率质谱高分辨率质谱(HR-MSn) Transition products2.5低分辨率质谱二级全扫描低分辨率质谱二级全扫描 (LR-MS Full Scan)4.0二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用相相对强度的容度的容许量量相对丰度相对丰度(% 基峰基峰)GC-MS/EIGC-MS/CI, GC-MS/MSn LC-MS, LC-MS-MSn 50 % 10 % 20 % 20 %
17、- 50 % 15 % 25 % 10 % - 20 % 20 % 30 % 10 % 50 % 50 %二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用相相对强度的容度的容许量量 20 % 20 % 25 % 30 % 50 %二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用盐酸洛美沙星光降解分析酸洛美沙星光降解分析二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用新生儿筛查主要是针对：v先天性甲状腺功能低下（服用甲状腺激素可以完全避免痴呆的发生）；v苯丙酮尿症（只要不服用含有苯丙氨酸的包括人奶在内的食品就可以完全避免痴呆的发生）；v半乳糖血症（只要不服用含有乳糖的包括人奶在内的食品就可以完全避免痴呆的发
18、生）。应用LC/MS/MS可临床检测30多种遗传性代谢失常疾病如v各种氨基酸代谢失常血症包括同构胱氨酸尿症、瓜氨酸血症、酪氨酸血症、超苯丙氨酸血症、精氨酸酶缺乏症、精氨琥珀酸尿症和各种超甲硫氨酸血症；短链和长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症(SCAD和LCAD)、异戊酸血症、丙酸血症、甲基丙二酸血症、戊二酸血症和其它各种有机酸代谢失常疾病等。用电喷雾串联质谱分析苯丙酮尿症(PKU)药物代谢结合物的测定葡萄糖苷酸及硫酸盐结合物生物大分子的分子量测定胸腺五肽ESI质谱图电喷雾电离质谱监测药物Ractopamine的合成合成化合物C的ESI-MS (+Q1)合成化合物C的MS/MS 盐酸洛美沙星光降解分析酸
19、洛美沙星光降解分析 ABCAM+H 308.0M+H 308.0BM+H 294.3M+H 294.3CM+H 368.0M+H 368.0二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用非法添加及有害残留非法添加及有害残留检验中的中的应用用 2006年年3月，月，SFDA通用通用补充充检验方法及方法及项目的批准目的批准 - 治治疗肥胖症中成肥胖症中成药（SFDA2006004） 麻黄碱、芬氟拉明、西布曲明麻黄碱、芬氟拉明、西布曲明 - 治治疗消渴症中成消渴症中成药（SFDA2006005） 苯乙双胍、格列吡苯乙双胍、格列吡嗪、格列本、格列本脲 - 消消肿止痛止痛类中成中成药（SFDA200600
20、6） 双双氯芬酸、氨基比林芬酸、氨基比林 - 止咳平喘止咳平喘类中成中成药（SFDA2006007） 茶碱茶碱 - 镇静安神静安神类中成中成药（SFDA2006008） 地西泮、地西泮、氯硝西泮硝西泮 - 镇静安神静安神类中成中成药（SFDA2006024） 艾司艾司唑仑 - 补肾壮阳壮阳类中成中成药（SFDA2006009） 西地那非、他达拉非西地那非、他达拉非二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（3） 非法添加及有害残留非法添加及有害残留检验中的中的应用用UV 235nmUV 254nm(+) ESI-MS(-) ESI-MS八种降糖八种降糖药液液质联用方法的建立用方法的建立 二、
21、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（3） 非法添加及有害残留非法添加及有害残留检验中的中的应用用* * 糖皮糖皮质激素的基本激素的基本结构中构中均具有均具有环戊戊烷骈多多氢菲母核，菲母核，其中其中C3C3的的酮基、基、C20C20的的羰基基及及C4-5C4-5的双的双键是保持生理功是保持生理功能所必需，能所必需，结构上可通构上可通过在在C1C12 2引入双引入双键，在，在C6C6、 C9C9、 C16 C16 、C21C21引入引入结构修构修饰基基团来增来增强其抗炎作用，减弱其抗炎作用，减弱水水盐代代谢作用。作用。M1+准分子离子峰：泼尼松龙 m/z361.2泼尼松 m/z359.3地塞
22、米松 m/z393.2醋酸可的松 m/z403.2醋酸泼尼松龙 m/z403.2醋酸泼尼松 m/z401.3醋酸地塞米松 m/z435.1二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（3） 非法添加及有害残留非法添加及有害残留检验中的中的应用用 糖皮糖皮质激素激素类药物物HPLC-UV MS色谱图 （a）七种糖皮质激素对照品；（b）供试品 * * 以以泼尼松尼松计算，柱上灵敏度达到算，柱上灵敏度达到0.5ng 0.5ng 二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用 基因工程蛋白基因工程蛋白药物中抗生素残留物中抗生素残留检测M+H=349.8-H2O-COOH-CO氨氨苄西林西林MS/MSCo
23、nv.= 0.0525 g/mL， 0.5ng（10 L），）， SN4二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用食品中食品中氯霉素的残留霉素的残留检测 HPLC & MRM（ODS，MeCN-H2O，Gradient program） ESI(-)ESI(-)， Q1=Q1=321,Q3=152, 194 and 257TIC321-152321-194321-257C11H12Cl2N2O5 FW=323.13二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用 食品中食品中氯霉素的残留霉素的残留检测( (样品品) )二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用增塑增塑剂检测定性方法重复：定性方
24、法重复：C18C4HPLC/MS/MS： Merck LiChroCART RP-18e C18，5 m，2.0 125 mm，5%乙酸乙酸铵-95甲醇梯度淋洗甲醇梯度淋洗HPLC/MS/MS： VyDAC 214MS C4，5 m，2.0 150 mm，5%乙酸乙酸铵-95甲甲醇梯度淋洗醇梯度淋洗二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用增塑增塑剂检测Thermo LTQ-orbitrap XL静电场轨道离子阱质谱仪Waters AcquityTMUPLC，Quattro Premier XE 三重四级杆液相质谱仪二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用（4） 基因工程基因工程药品品检验中的中的应用用14H14+人人 生生 长 激激素素ESI-MSESI-MS去卷褶去卷褶去卷褶去卷褶M=2212215H15+甲甲酰化化人生人生长激素激素ESI-MSESI-MS去卷褶去卷褶去卷褶去卷褶M=22255(M+131)二、二、质谱法在法在药品品检验用的用的应用用
