液相色谱质谱联用仪

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：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）

体 。因为每一个组分在固定相

分配色谱。这种方法的固定相是液

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

件进行改变时，也能对其进行分离。 （4）

色谱的固定相是离子交换剂

离子交换色谱。这种，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） 电化学检测器（ECD） 紫外吸收检测器（UVD） 荧光检测器（FLD） 蒸发光散射检测器（ECD）

表一介绍了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、FLD、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 一一质谱，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 （10-6〜10-8mmHg）, 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。

图2质谱仪的构成

供电系统

⑶

进样系统

离子源 质量分析器 据系统 真空系统

检测接收器

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（HPLC ）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。2 0世纪6 0年代末，经典的液相色谱才发 展成高效液相色谱。 进入2 0世纪8 0、 9 0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 LC—MS 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、 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 T 3838— 2002)中有机污染 物特定项目6，《生活饮用水卫生标准》(GE 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2〜3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 C，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LCZMS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 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0. 22 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：①样品溶液进样前必须 用 0. 45 m 滤膜 过滤 ，以减少 微粒对 进 样 阀的磨 损 。

②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 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 。③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：①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。 ②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。③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。④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 ；更换粗 真空泵 油 ，检 查软管 、软线和 电缆 ，清 空 排污瓶可以每半年进行一次；另外在EI常的试验中， 根 据 试验 需 要清 洁 机壳 ，更 换 喷 雾针 ，清 洁或 更换 整 个 毛 细管 、分 离器 及 透 镜 。重 要 的是 每 天冲 洗 系 统 和 清洁 喷雾 室 。毛细管 和第一级 锥 孔要尽 可能 洁净 。

6 个 月更 换 机械泵 油 ，需 要 时更 换 电子倍 增器 。 参考文献 [1] 汪正范，等 .色谱联用技术 [M]. 北京：化学工业出版社， 2001. [2] 朱明华，胡坪 .仪器分析 [M]. 北京：高等教育出版社， 2008. [3] David C WooIIard,Harvey E Indyk, Scott K Christiansen. The anaIysis of Pantothenic acid in milk and infant formulas by HPLC [J]. Food Chemistry, 2000,69(2):201-208.

[4] 沈小婉，色谱法在食品分析中的应用[ M ]北京：北京大学出 版社， 1992.

[5] Peck A.M.et al.,Synthetic musk fragrances in Lake Michigan[J],

Environmental Science&Technology,2004,38:368-372.

[6] 张运涛，陶冠军，王林样，等液 -质联用技术分析甘露寡糖 [M] 色谱， 2002，20(4)：3-366.

[7] 李佐卿，倪梅林，俞雪钩，等．液相色谱一串联质谱法检测水产 品中磺胺类和喹诺酮类药物残留[J].分析测试学报，2007. 26(4): 508-5 10 [8] 仲岳桐，柳其芳， 罗若荣. 高效液相色谱一质谱联用法检测果汁

中的展青霉素叨.中国卫生检验杂志， 2007， 17(10): 1778—1779 [9] 朱炳辉，吴西梅，龙朝阳，等.减肥 D保健品中8种化学药物 的固相萃取一液相色谱/质谱法测定研究[J].分析科学学报，2007, 23(4): 378— 382

[10] 魏复盛，徐晓白.水和废水监测分析方法指南(下册)[M].北 京:中国环境出版社， 1997: 256 -275， 373-392.

[11] 贾瑞宝.水中多环芳烃测定方法的研究[J].中国环境监测，1999, 15(1):40-43

[12] 黄京华，曾任森，黎华寿. HPLC在化学生态学和环境监

测中的应用 [J] 广西农业生物科学, 2002, 21(4): 284-285.

[13] 张 莘 民 ． 高 效 液 相 色 谱 法 在 环 境 监 测 中 的 应 用 [J].Environmental Monitoring in china,1991,7(1):46-47. [14]

Dommarco R ， Santilio A ， Fomarelli L et

a1．Simultaneousquantitative determination of thirteen urea pesticides at

sub--ppblevels on a Zorbax SB-C18 column[J．] Journal ofChro—

matography A， 1998，825(2)： 200-204

[15] 陈笑梅，胡贝贞，刘海山，等．高效液相色谱一串联质谱法测 定粮谷中 9 种氨基甲酸酯类农药残留叽分析化学， 2007，35(1)：106-1 10 [16] 向同寿.色质联用仪真空系统维护经验点滴[J].分析测试技术 与仪器， 2001，7(4)：252—253．

[17] 盛龙生，苏焕华，郭丹滨.色谱质谱联用技术[H].北京：化工 出版社， 2006：65.

[18] 吴方迪，张庆合.色谱仪器维护与故障排 工业 出版 社， 201 l： 196.

除[M].北京：化 学