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气质、液质联机技术简介

发布时间:2020-11-30 16:30 编辑者:伟业计量

一、气质联用技术

气质联用是应用最为广泛的一种联用技术。四级杆和离子阱质谱仪由于结构简单、价格便宜、扫描速度快,是与气相色谱联用较多的质谱仪。采用气质联用分析,可得到样品中各组分准确的相对分子质量及其结构单元信息。

(一)气质联用分析中得到的信息

气质联用分析中得到的信息主要包括如下几个方面。

(1)总离子流色谱图(Total Ion curTent Chromatogram,TIC) :样品中各种质量的碎片,先被离子光学系统聚焦,进入质谱质量分析器之前,在离子源与质量分析器之问,通过总离子流检测器,收集离子的信号,经数据处理得到对应于色谱每个峰的信号,即为总离子流色谱图。总离子流色谱图中的每个峰,都可同时给出相应的质谱碎片峰图,并可由此分析各峰的分子结构组成。总离子流色谱图与气相色谱图一样,可给出各峰的保留时间、峰高和峰面积等参数,这些信息均可作为峰的定量参数。一般地,总离子流色谱图中各峰的灵敏度高于气相色谱图中各峰的灵敏度。

(2)质量色谱图(Mass Chromatogram,MC):质谱对色谱中的每个峰扫描后,以一定质荷比的离子强度对应离子出现时间作图,就得到质量色谱图。质量色谱图可得到不同质荷比的离子对应不同组分的色谱图,因此可对色谱中不同保留时问的峰所对应的化合物进行定性分析。此外,当色谱峰分离不完全时,可将峰中包含不同质荷比的组分进行分离。

(3)重建总离子流图(Re—Total Ion current Chromatogram,RTIC)和重建质谱图(Re一Mass Chromatogram,RMC):质量色谱图中每个峰的极大值对不同扫描序号作图,就得到重建总离子流图。重建总离子流图可消除由于仪器本底、柱流失及色谱峰分离不完全等情况造成的总离子流图中色谱峰的重叠,得到分辨率更高的总离子流图。重建总离子流图中每个峰所对应的质谱碎片图,即称为重建质谱图。重建质谱图得到的质谱图的“纯度”和可靠性均高于一般质谱图。

(4)质量碎片图(Mass Fragment,MF):在气相色谱/质谱联用的分析过程中,事先一般不知样品组分的相对分子质量范围,因此常选择较大的质量范围进行扫描,得到的总离子流色谱图和各峰的质量碎片图,其中包含了较多的结构信息。若扫描时间过长,则引起总离子流色谱图的强度较低,对含量低的组分,往往难于检测,从而某些组分的信息无法得到。质量碎片图是质谱分析中最为重要且使用最多的一组数据图谱,其中包含了丰富的物质结构信息,可以用于谱库检索或推测物质结构。但分析过程中,扫描的质量范围不宜过宽。

(5)选择离子检测(Select Ion Detector,SID):当对样品中的一些特定微量组分进行分析时,将扫描过程改变为选定一个或数个质量数,这种方法称为选择离子检测。选择离子检测通常用设定加速电压的方法实现。选择离子检测方法的灵敏度较高,一般高于总离子流色谱法2~3个数量级,且可以利用碎片质量的不同,很好地分析那些色谱分离不完全或未分离的峰。由于选择离子检测可多次采样和扫描,能有效地减少质谱分析的误差,特别适合样品中微量成分的分析,某些分析的灵敏度甚至可达Pg的水平。

(二)气质联用技术的应用

采用气相色谱-质谱联用技术分析了白兰精油的化学成分,并用Saturn及NIST谱库对质谱图进行检索,共分离、鉴定了57种化学物质。

(1)色谱条件为:CP-SIL8CB低流失柱,30m×0.25mm(id)×0.25μm(df);载气:He,流速:0.8mL/min;进样口:2500C;进样量:1.01μL;分流比:20:1;柱温箱程序升温:120%,维持3min,4℃/min升至2500C,维持2min。

(2)质谱条件为:离子源温度150℃;电离方式:EI;电子能量:70eV;扫描范围:30~650u。

二、液质联用技术

尽管气质联用技术解决了许多复杂体系样品的定性与定量分析的问题,但由于气相色谱仅对热稳定性好、易挥发的小分子质量化合物有较好的分析效果,因此其所能分析的物质仅占有机物总数的20%左右。

液质联用技术即利用液相色谱对物质进行分离、质谱进行物质定性的方法对物质进行分析。由于液相色谱的应用范围较为广泛,与质谱联用以后,即可用于分析沸点较高、相对分子质量较大的有机物质。

液质联用技术在有机物分析中的应用始于20世纪80年代,目前已开发出了许多类型的液质联用仪器及其相关技术。液质联用技术的关键在于:如何将液相色谱过程使用的流动相与样品分开,如何使极性大、难挥发、相对分子质量大的样品完全离子化并引入质谱分析器。

(一)接口技术

液相色谱与质谱联用的接口技术中,曾分别采用了热喷雾(Thermospray,FSP)、粒子束喷雾(Panicle Beam Spray,PBS)和电喷雾(Electrospray Ionisation,ESI)等三种技术,大气压电离式的电喷雾(Atmospheric Pressure Chemical Ionization,APCI)是目前液质联用过程中较为理想的接口技术。

电喷雾接口是一种较为新型的接口,其分析物质的最大分子质量可达几十万,准确度可达O.01%,且灵敏度也较高。电喷雾接口的基本原理是:样品溶液从石英毛细管引入电喷雾接口中,在毛细管和电极板之间施加电压,使样品溶液形成高度分散的带电液滴;同时以一定的流速通入高温、干燥的氮气,由于压差的作用,使样品通过取样孔进入真空区,带电雾滴中的溶剂进一步蒸发后成为带多电荷的溶质分子,通过第二个取样孔而进入质谱分析器,各种粒子的质荷比即被测量并逐个记录下来。

质谱技术中使用的分析器主要包括:四级杆(Quadinpole,Q)、离子阱(IonTraps,IT)和飞行时间仪(Time 0f Flight,TOF)等。

(二)液质联用技术的应用

液质联用技术是多残留分析及快速筛选的较好方法。液质联用过程中,首先将混合物分离为单一组分,然后再用质谱检测器进行检测。与其他方法相比,可以排除基质的干扰,避免离子抑制现象,并优化质谱检测结果。

液质联用技术主要应用于动物组织中多种合成抗菌剂的筛选与确认,农产品中的农药兽药残留以及激素分析等。

液质联用技术对物质分析效果,与被分析物的性质、液相分离使用的流动相、缓冲液的种类及流速以及质谱的离子化技术直接相关。由于每种物质的物理、化学性质各不相同,因此若样品中含有的物质组分较多时,很难找出一个可以将所有物质同时离子化并适合液质分析的条件。为了得到准确的分析结果,一个样品通常需要采用几种不同的离子化方法进行分析,与此同时,各种检测方法应有足够的灵敏度。

综上所述,液质联用技术的分析效果受较多因素的影响,诸如分子离子峰、碎片离子峰丰度等分析结果均可能因操作条件的不同而不同。物质通过质谱分析得到的结果一般仅为分子离子峰和部分碎片离子峰,即从液质联用图谱中得到的物质结构信息是十分有限的,要获得更多、更为准确的结构信息,可采用连续质谱技术(MS/MS),即通过对分子离子峰的进一步碰撞,产生与结构相关的碎片离子峰。由于液相/质谱/质谱(LC/MS/MS)联用技术分析结果的重现性较好,近年来又相继开发出了LC/MS/MS数据库,使该技术的应用范围日益扩大,成为目前天然产物筛选和分析的重要手段之一。

参考资料:现代食品检测技术,版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题,请与本网联系。

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