液质联用基本原理与定量分析流程简介

©2012WatersCorporation1现代液质联用系统简介MinxinMeng孟旻昕EastChina,Waters2013.9.29To：江南大学食品学院无锡©2012WatersCorporation2质谱分析过程：1.样品通过进样系统进入离子源，由于结构性质不同而电离为各种不同质荷比（m/z）的气态离子（母离子、碎片离子）；2.带有样品信息的离子被加速进入质量分析器，不同的离子在质量分析器中被分离并按质荷比大小依次抵达检测器，经纪录即得到按质荷比排列的离子质量谱，也就是质谱(massspectrum)。质谱：按离子的质荷比的大小依次排列形成的图谱质谱分析法：根据质谱给出的信息，进行的定性、定量、结构分析What’sMassSpectrometry?©2012WatersCorporation3氯霉素的二级质谱图（串联质谱图）©2012WatersCorporation4真空系统质谱仪的基本组成部件：样品导入系统离子源质量分析器离子检测器直接进样GCLCCEMALDIAPIESIAPCIAPPI四极杆：Quadrupole离子阱、线性离子阱：IT，LIT飞行时间：TOF傅立叶变换离子回旋共振：FT-ICR数据系统©2012WatersCorporation5现代质谱离子源技术ModernIonizationSourceTechnologyOfflineIonization，离线离子化技术MALDI:MatrixAssistedLaserDissociationIonization基质辅助激光解析ASAP:AtmosphericSolidAnalysisProbe，大气压固体直接进样分析……OnlineIonization，在线离子化技术ESI:ElectricSprayIonization，电喷雾APCI:AtmosphericPressureChemicalIonization，大气压化学电离APPI:AtmosphericPressurePhotoIonization，大气压光电离……©2012WatersCorporation6MALDI（基质辅助激光解析离子化）MatrixAssistedLaserDissociatedIonizationOfflineIonizationtechnology–Easytouse–NogasneededAlsoduetoOff-line,–Nofrontendseparation–Poorperformancetocomplicatedsamples©2012WatersCorporation7AtmosphericSolidsAnalysisProbe(ASAP)ObtainMassSpectrometryDataofSolidandLiquidSamplesinOneMinutewithoutSampleCleanuporLCSeparationSTDESCiSource©2012WatersCorporation815secondsASAP®forrapid,non-chromatographicscreeningAtmosphericSolidsAnalysisProbe©2012WatersCorporation9HeatedgasASAPCoronadischargeMSinletSampleloadedontomeltingpointcapillaryLicensedfromM&MMassSpecConsultingASAP-Howitworks©2012WatersCorporation10现代质谱离子源技术ModernIonizationSourceTechnologyOfflineIonization，离线离子化技术MALDI:MatrixAssistedLaserDissociationIonization基质辅助激光解析ASAP:AtmosphericSolidAnalysisProbe，大气压固体直接进样分析……OnlineIonization，在线离子化技术ESI:ElectricSprayIonization，电喷雾APCI:AtmosphericPressureChemicalIonization，大气压化学电离APPI:AtmosphericPressurePhotoIonization，大气压光电离……©2012WatersCorporation11GC大量的载气MS高真空体系高效分离系统高灵敏度检测系统HPLC大量的液态流动相MS/MS高真空体系ESI、APCI…EI、CI…气质与液质联用系统：©2012WatersCorporation12主要内容：离子源技术–ESI–APCI接口技术–传统接口–Z型喷雾接口四级杆理论基础串联四级杆定量分析基础LC-MRM定量分析一般原则©2012WatersCorporation13LCFlow+2-4kVESI：1.形成带电液滴氧化还原反应©2012WatersCorporation14+++++++++++++++++Q+++++++++++++++++Q++++++……………++++++++++++++++++++++++++++++++++q+++++++++SingleIonsRemain.“ChargeResidueModel“(largeions)电荷残留模型IonEvaporationModel(smallions)离子蒸发模型EvaporationDropExplosion(RayleighInstability)DropletExplosionsESI：2.去溶剂化，形成气态离子两种模型：©2012WatersCorporation16化合物的浓度基质的性质化合物、溶剂的表面活性流速（去溶剂化速度）影响化合物ESI电离的因素©2012WatersCorporation17ESI：样品浓度的影响信号的饱和归因于离子在液滴表面过于密集,致使某些样品离子不能到达液滴表面AH+AH+AH+AH+X-AH+AAH+AH+AAH+AH+AH+X-AH+AH+AH+X-AH+AH+X-AAH+AAH+AH+AH+AH+AH+AH+X-AH+AH+AH+X-AH+AH+AAH+AH+X-AH+AH+未饱和刚好饱和过饱和液滴中样品浓度增长的示意图AA©2012WatersCorporation18一般而言,样品信号强度响应随着其它电解质浓度的增高而降低这一现象叫作‘离子抑制’样品离子和电解质离子对电荷及占据液滴表面的竞争导致离子抑制ESI：基质对样品响应的影响©2012WatersCorporation19样品离子与电解质离子竟相转化为气相离子的竞争使样品响应降低.NH4+NH4+NH4+NH4+OAc-NH4+OAc-AH+AH+NH4+AH+OAc-NH4+1.表面竞争2.电荷竞争OAc-+AH+HOAc+A电解质浓度样品响应AANH4+NH4+NH4+AH+AH+AESI：基质对样品响应的影响(续)©2012WatersCorporation20实验一般原则：对于正离子检测模式，样品必须比基质更具碱性，以便形成(M+H)+，或足够的极性去形成稳定的加和离子，如(M+NH4)+；溶剂为弱酸性，可以给化合物提供足够的质子而对于负离子检测模式，正相反，即样品必须比基质更具酸性，以便形成(M-H)-或足够的极性去形成稳定的加和离子，例如(M+OAc)-；而溶剂最好带一点碱性©2012WatersCorporation21ESI响应随流速的增加而降低对ESI接口来说，最佳工作流速，取决于离子源的设计ESI：流速对样品响应的影响流速,mL/min00.51.01.52.050100相对强度APCI喷雾的ESI‘纯’ESI©2012WatersCorporation22WatersXevoSourceDesign：Hightemperatureheater—Hightemperaturealloyelement—Canoperateupto1080oC—650oCrequiredforoptimalESIoperationOptimalzoneofdesolvation—Balancedgasdistribution—VerticalnebulizerpositioningConegas—Assisttodesolvation—KeepthesystemcleanLCflowrate：upto1ml/min©2012WatersCorporation23PrincipleofAtmosphericPressureChemicalIonization(APCI)HeatedNebulizersource:AtmosphericPressureChemicalIonization(APCI)coronadischargeneedlepolartounpolarandthermallystablecompounds©2012WatersCorporation24ASASASASSASSASS溶剂蒸气样品蒸气APCI:1.快速蒸发液流被强迫通过一根窄的管路以使其得到高的线速度高温加热器和喷雾器使液流在脱离管路时蒸发成气体由于溶剂蒸汽的保护，样品分子较少受热裂解的影响，大量的热量用于溶剂的蒸发，但是有时也会有热不稳定样品分解©2012WatersCorporation25APCI:2.气相化学电离H2O+H3O+N2++++++e-e-N2+N2+H2O+H3O+N2+H2OH2OH2ON2N2N2电晕放电针2-5kV电晕放电区(等离子区)样品锥孔e-©2012WatersCorporation26ESI和APCI的差异电喷雾–溶液状态下离子化–反相或者正相–离子化o探头不加热o探头尖端施以高电压–流动相影响大–极性化合物–热不稳定化合物先带电，后汽化APCI–气相离子化–反相或者正相–离子化o加热探头o电晕针（放电针）–更少的基质干扰–弱极性化合物先汽化，后带电©2012WatersCorporation27Interface，接口技术基本功能：将离子源产生的离子，尽可能多的引入质谱分析系统尽可能地控制不带电的中性粒子进入质谱分析系统设计基本思路：在离子源与高真空质谱系统（采样锥）之间设置阻力，用“电”来区分带电离子和中性粒子最传统的接口设计：加热毛细管接口技术©2012WatersCorporation28WatersInterfaceDesign（接口设计）Dualorthogonalionpathwayensurestheionsourcestayscleanforlongerionicspeciesnon-ionicspeciesZ型喷雾接口LCinletRealImage©2012WatersCorporation29QuadrupoleMassanalyser四级杆质量分析器©2012WatersCorporation30QuadrupoleWorkingTheory：ThreetypesofvoltagespresentonaQuadrupole：–RFp-p射频电压–Fixedfrequency(1MHz)oscillatingvoltage(VACMass);establishesharmoniciontrajectories.–FilteringDC(FDC)直流电压–DCvoltagedifferencebetweenpoles(lineartoRFp-p)thatdefinestheresolution.–RodOffsetVoltage四级杆两端电压–LowDCvoltagethatdefinesaxialionenergy(velocitythroughquadrupole).©2012WatersCorporation31TwomodeRFonly–NoFDCbetwe