1學習目的掌握質譜的基本組成、工作原理掌握常用的質譜術語、常用離子源工作原理掌握液質聯用的定性、定量方法熟悉液質聯用條件優化了解液質聯用的應用2質譜原理簡介

質譜分析是先將物質離子化，按離子的質荷比分離，然后測量各種離子譜峰的強度而實現分析目的的一種分析方法。以檢測器檢測到的離子信號強度為縱坐標，離子質荷比為橫坐標所作的條狀圖就是我們常見的質譜圖。3簡介

色譜質譜的在線聯用將色譜的分離能力與質譜的定性功能結合起來，實現對復雜混合物更準確的定量和定性分析。而且也簡化了樣品的前處理過程，使樣品分析更簡便。色譜質譜聯用包括氣相色譜質譜聯用(GC-MS)和液相色譜質譜聯用(LC-MS)，液質聯用與氣質聯用互為補充，分析不同性質的化合物。

4液質聯用與氣質聯用的區別:

氣質聯用儀(GC-MS)是最早商品化的聯用儀器，適宜分析小分子、易揮發、熱穩定、能氣化的化合物；用電子轟擊方式（EI）得到的譜圖，可與標準譜庫對比。

液質聯用(LC-MS)主要可解決如下幾方面的問題：不揮發性化合物分析測定；極性化合物的分析測定；熱不穩定化合物的分析測定；大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析測定；沒有商品化的譜庫可對比查詢，只能自己建庫或自己解析譜圖。

5Neutral101102103104105MolecularWeightIonicAnalytePolarityIonSprayAPCIGC/MS6現代有機和生物質譜進展

初期：質譜法通常只能測定分子量500Da以下的小分子化合物。20世紀70年代：場解吸（FD）離子化技術，能夠測定分子量高達1500~2000Da的非揮發性化合物，但重復性差。20世紀80年代：快原子質譜法（FAB-MS），能夠分析分子量達數千的多肽。電噴霧離子化質譜法（ESI-MS）和基質輔助激光解吸離子化質譜法（MALDI-MS）蛋白-生命科學7常見術語889常見術語質荷比:離子質量(以相對原子量單位計)與它所帶電荷(以電子電量為單位計)的比值,寫作m/Z.峰:質譜圖中的離子信號通常稱為離子峰或簡稱峰.離子豐度:檢測器檢測到的離子信號強度.基峰:在質譜圖中，指定質荷比范圍內強度最大的離子峰稱作基峰.總離子流圖；質量色譜圖；準分子離子；碎片離子；多電荷離子；同位素離子10總離子流圖在選定的質量范圍內，所有離子強度的總和對時間或掃描次數所作的圖,也稱TIC圖.11質量色譜圖指定某一質量(或質荷比)的離子其強度對時間所作的圖。利用質量色譜圖來確定特征離子，在復雜混合物分析及痕量分析時是LC/MS測定中最有用的方式。當樣品濃度很低時LC/MS的TIC上往往看不到峰，此時，根據得到的分子量信息，輸入M+1或M+23等數值，觀察提取離子的質量色譜圖，檢驗直接進樣得到的信息是否在LC/MS上都能反映出來，確定LC條件是否合適，以后進行MRM等其他掃描方式的測定時可作為參考。12

1.02.03.04.00102030405060708090100

1.02.03.04.05.06.00102030405060708090100質量色譜圖總離子流圖13準分子離子指與分子存在簡單關系的離子，通過它可以確定分子量。液質中最常見的準分子離子峰是[M+H]+或[M-H]-。在ESI中,往往生成質量大于分子量的離子如M+1，M+23，M+39，M+18......稱準分子離子，表示為:[M+H]+，[M+Na]+等14碎片離子準分子離子經過一級或多級裂解生成的產物離子。碎片峰的數目及其豐度則與分子結構有關，數目多表示該分子較容易斷裂，豐度高的碎片峰表示該離子較穩定，也表示分子比較容易斷裂生成該離子。15Ephedrine,MW=1651616多電荷離子指帶有2個或更多電荷的離子，常見于蛋白質或多肽等離子。有機質譜中，單電荷離子是絕大多數，只有那些不容易碎裂的基團或分子結構-如共軛體系結構-才會形成多電荷離子。它的存在說明樣品是較穩定的。采用電噴霧的離子化技術，可產生帶很多電荷的離子，最后經計算機自動換算成單質/荷比離子。17同位素離子由元素的重同位素構成的離子稱為同位素離子。各種元素的同位素,基本上按照其在自然界的豐度比出現在質譜中,這對于利用質譜確定化合物及碎片的元素組成有很大方便,還可利用穩定同位素合成標記化合物,如:氘等標記化合物,再用質譜法檢出這些化合物,在質譜圖外貌上無變化,只是質量數的位移,從而說明化合物結構,反應歷程等。18有機質譜

OrganicMassSpectroscopy優點：1.靈敏度高2.測定分子量，確定分子式3.分析范圍廣（氣體、液體、固體）4.各種聯用技術5.新的電離、檢測技術19真空系統VacuumSystem進樣系統SampleInlet檢測器Detector數據處理系統DataSystem質量分析器MassAnalyser離子源IonizationSource一、質譜儀的組成ComponentsofanyMassSpectrometer2020進樣系統離子源質量分析器檢測器21真空系統質譜儀的離子源、質量分析器和檢測器必須在高真空狀態下工作，以減少本底的干擾，避免發生不必要的離子-分子反應。所以質譜反應屬于單分子分解反應。利用這個特點，我們用液質聯用的軟電離方式可以得到化合物的準分子離子，從而得到分子量。由機械真空泵(前極低真空泵)，擴散泵或分子泵(高真空泵)組成真空機組，抽取離子源和分析器部分的真空。只有在足夠高的真空下，離子才能從離子源到達接收器，真空度不夠則靈敏度低。22進樣系統把分析樣品導入離子源的裝置，包括：直接進樣，GC，LC及接口，加熱進樣，參考物進樣等。23離子源GC-MS的EI和CI源，離子化方式有大氣壓電離（API）（包括大氣壓電噴霧電離ESI、大氣壓化學電離APCI、大氣壓光電離APPI）與基質輔助激光解吸電離。API采用四極桿或離子阱質量分析器，統稱API-MS。MALDI常用飛行時間作為質量分析器，所構成的儀器稱為基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜儀（MALDI-TOF-MS）。2424質量分析器磁質量分析器（MagneticSectorAnalyzer）

飛行時間質譜計（timeofflight,TOF）四極質量分析器（quadrupolemassanalyzer）離子阱（iontrap）傅立葉變換離子回旋共振質譜計（Fouriertransformioncyclotronresonance,FT-ICR）25檢測接收器接收離子束流的裝置，有：電子倍增器、光電倍增器、微通道板26數據及供電系統將接收來的電信號放大、處理并給出分析結果及控制質譜儀個部分工作。從幾伏低壓到幾千伏高壓。271.質量范圍（massrange）質譜儀所能測定的離子質荷比的范圍。四極質譜：1000以內離子阱質譜：~6000飛行時間質譜：無上限二、質譜儀的主要性能指標28282.分辨率（resolution）分辨率R是指質荷比相鄰的兩質譜峰的分辨能力。若近似等強度的質量分別為M1及M2的兩個相鄰峰正好分開，則質譜儀的分辨率定義為：R=;式中M=;M=M2-M1MMM1+M222929國際上：1）R10%：兩峰間的峰谷高度為峰高的10%時的測定值；2）一般難以找到兩個質量峰等高，且重疊的谷高正好等于峰高的10%，則定義：R=;式中a為其中一峰的峰高5%處的峰寬;

b為相鄰兩峰的中心距離MMba3030低分辨率質譜儀：R<1000高分辨率質譜儀：R≧10000（FT-ICRMS：R可達1106）利用高分辨率質譜儀可測定精確的質量數（分子式）！質荷比均為28的分子：CO:27.9949N2:28.0062C2H4:28.031331313.靈敏度（sensitivity）對于一定樣品（如硬脂酸甲酯），在一定的分辨率情況下，產生一定信噪比（如S/N>501）的分子離子峰所需的樣品量。3232質譜圖橫坐標：質荷比(m/z)縱坐標：相對豐度(最強峰的強度定為100%)

苯乙酮的質譜圖

3333三、離子源（IonizationSource）電子轟擊電離（electronimpactionization,EI）化學電離（chemicalionization,CI）場電離（fieldionization,FI）場解吸（fielddesorption,FD）快原子轟擊（fastatombombardment,FAB）基質輔助激光解吸電離（matrix-assistedlaserdesportionionization,MALDI）電噴霧電離（electrosprayionization,ESI）大氣壓化學電離（atmosphericpressurechemicalionization,APCI）3434質譜中最常用的離子源，一般為70eV的電子束，遠大于大多數有機化合物的電離電位（7~15eV），會使相當多的分子離子進一步裂解，產生廣義的碎片離子。圖電子轟擊分子示意圖1、電子轟擊電離（electronimpactionization,EI）3535優點：1）穩定,質譜圖再現性好，便于計算機檢索及比較；2）離子碎片多，可提供較多的分子結構信息。缺點：1）樣品必須易于氣化；2）當樣品分子穩定性不高時，分子離子峰的強度低，甚至不存在分子離子峰。362化學電離（chemicalionization,CI）化學電離是通過離子-分子反應來完成的。反應氣體一般是甲烷、異丁烷、氨等,生成(M+H)+,(M-H)+,(M+NH4)+的準分子離子。36優點：準分子離子峰強度高，便于推算分子量；缺點：1）只適用于易揮發、受熱不分解的樣品；2）碎片離子峰少，強度低。例：CH4+eCH4+·+2eCH4+

·+CH4CH5++CH3

·CH5++MCH4+(M+H)+

CH5++MCH4+(M-H)++H23737(a)EI源(b)CI源（甲烷）(c)CI源（異丁烷）圖1-4鄰苯二甲酸二辛酯的質譜圖38383場電離（fieldionization,FI）和場解吸（fielddesorption,FD）場解吸：原理與FI相同，但樣品是被沉積在電極上。FD適用于難汽化的、熱不穩定樣品。FD的準分子離子峰比FI的強，質譜圖比FI的還要簡單。場電離：是一種軟電離技術。當樣品蒸汽鄰近或接觸到帶高正電位的金屬針時，由于高曲率的針端產生很強的電位梯度，樣品分子可被電離。優點：電離快速，適合于和氣相色譜聯機；缺點：要求樣品汽化，靈敏度低。39394快原子轟擊（fastatombombardment,FAB）FAB：是一種廣泛應用的軟電離技術。快原子轟擊利用的重原子一般為He或Ar。Ar+(高動能的)+Ar(熱運動的)Ar(高動能的)+Ar+(熱運動的)圖

FAB離子源原理示意圖電離室4040FAB可完成連FD都有困難的、高極性、難汽化的化合物的電離。FAB得到的是準分子離子峰(M+H)+;當分析極性樣品（糖類），常加入NaCl水溶液，得到(M+Na)+離子峰。4141MALDI的方法：將被分析化合物的溶液和某種基質溶液相混合。蒸發掉溶劑，則被分析物質與基質形成晶體或半晶體。用一定波長的脈沖式激光進行照射。基質分子能有效地吸收激光的能量，并間接地傳給樣品分子，從而得到電離。優點：1）使一些難于電離的樣品電離，且無明顯的碎裂，從而得到完整的被分析化合物分子的電離產物；2）特別適用于與飛行時間質譜相配（MALDI-TOFMS）。5基質輔助激光解吸電離（matrix-assistedlaserdesportionionization,MALDI）424243436

電噴霧電離（electrosprayionization,ESI）ESI源示意圖

主要應用于高效液相色譜HPLC與質譜儀的聯用。從霧化器套管的毛細管端噴出的帶電液滴，隨著溶劑的不斷快速蒸發，液滴迅速變小，表面電荷密度不斷增大。由于電荷間的排斥作用，就會排出溶劑分子，得到樣品的準分子離子。44毛細管2-4kV離子從液滴表面蒸發出來--+++-+++++-含各種離子的液滴--++++-----+++--++++-----+++-隨著液滴的揮發,電荷密度增大,離子集中到液滴表面++-+-+++-++-+-+++-電噴霧離子大致化分為三個過程:形成帶電液滴溶劑蒸發和液滴碎裂形成氣相離子6

電噴霧電離（electrosprayionization,ESI）45ESI中的多電荷離子質譜測定是基于質荷比(m/z)。單電荷離子 m/z=(M+H)/1雙電荷離子 m/z=(M+2H)/2多電荷離子m/z=(M+nH)/n多電荷離子的同位素峰等于1/nDa(例如,雙電荷離子的質荷比等于0.5Da)。多電荷離子可以擴展質譜的質量范圍。46(M+nH)n+[M+(n+1)H](n+1)+[M+(n-1)H](n-1)+[M+(n-2)H](n-2)+m/zabcdM/z軸上,b處離子所帶電荷數n(整數)為n=c/(c-b)分子量可以通過以下公式計算:

ax(n+1)-(n+1)

bxn-n cx(n-1)-(n-1) dx(n-2)-(n-2)專用軟件可用(TransformandMaxEnt)多電荷離子的解析47多電荷離子簇

n=20n=22n=18n=16,m/z=1060n=23,m/z=738n=21n=19n=17HorseHeartMyoglobin(馬心肌紅蛋白)48487.大氣壓化學電離（atmosphericpressurechemicalionization,APCI）APCI工作原理示意圖

是由ESI源派生出來的，常壓下電暈放電。噴出的液滴先汽化，隨后溶劑分子被電離，發生化學電離的過程。要樣品汽化，適用于弱極性的小分子化合物(M<1000)。49大氣壓化學電離(APCI)大氣壓化學電離可分為以下兩個步驟:快速蒸發氣相化學電離(電暈放電)xxxH+M1)離子化過程優先生成溶劑離子xxxH+M2)溶劑離子與樣品分子反應生成離子簇電暈放電針X=溶劑分子xxMM=樣品MH+xxxxXH+xxH+MH+3)離子傳送到質量分析器并實現離子分離

毛細管5050四、質量分析器磁質量分析器（MagneticSectorAnalyzer）

飛行時間質譜計（timeofflight,TOF）四極質量分析器（quadrupolemassanalyzer）離子阱（iontrap）傅立葉變換離子回旋共振質譜計（Fouriertransformioncyclotronresonance,FT-ICR）5151單聚焦（single-focusing）和雙聚焦（double-focusing）質量分析器單聚焦質量分析器使用扇型磁場，結構簡單，操作方便，但是分辨率低。雙聚焦質量分析器使用扇型電場及扇型磁場，分辨率高，其缺點是價格貴，操作和調整比較困難。1.磁質量分析器（MagneticSectorAnalyzer）5252電場加速后

zV=(1/2)m2(z-電荷；V-電壓；

m-質量；ν-速度)磁場中

Bz=m2/r(B-磁場強度；r-半徑)

推出

m/z=B2r2/2V

掃描B/V來獲得質譜圖53535454用一個脈沖將離子源中的離子瞬間引出，經加速電壓加速，它們具有相同的動能進入漂移管，質荷比小的離子具有最快的速度因而首先到達檢測器，質荷比大的離子則最后到達檢測器。圖

配離子反射鏡的飛行時間質譜示意圖2.飛行時間質譜計（timeofflight,TOF）5555優點：1）檢測離子的質荷比范圍非常寬；2）特別適合于與脈沖產生離子的電離源（MALDI-TOF）；3）靈敏度高，適合于作串聯質譜的第二級；4）掃描速度快，適合研究極快過程；缺點：分辨率隨質荷比的增加而降低。飛行時間質譜計（timeofflight,TOF）56563.四極質量分析器（QuadrupoleMassAnalyzer）++++由四根平行的棒狀電極組成而得名。與扇型磁場的質量分析器的原理完全不同。在一定DC/VC作用下，具有一定m/z的離子能到達收集器，其他離子與電極碰撞被濾掉。5757優點：1）結構簡單、容易操作、價格便宜；2）僅用電場而不用磁場，無磁滯現象，掃描速度快，適合與色譜聯機；3）操作時的真空度相對較低，特別適合與液相色譜聯機。缺點：1）分辨率不高（R=103-104）；2）對較高質量的離子有質量歧視效應。四極質量分析器（quadrupolemassanalyzer）58584離子阱（iontrap）1．離子束注入

2．離子閘門

3，4．端電極5．環電極

6．至電子倍增器

7．雙曲線表面圖1-12離子阱的結構示意圖離子阱與四極質量分析器的原理類似，因此也稱為四極離子阱（quadrupoleiontrap）；或因其儲存離子的性質而稱為四極離子儲存器（quadrupoleionstorage,QUISTOR）。5959離子阱（iontrap）優點：1）單一的離子阱可實現多極“時間上”的串聯質譜；2）結構簡單、價格便宜，性能價格比高；3）靈敏度高，較四極質量分析器高達10-10000倍；4）質量范圍大，可達6000。缺點：質譜與標準譜有差別。6060通過同時激發分析時內的所有質荷比的離子，通過對檢測信號進行傅立葉變換得到質譜圖。離子回旋共振示意圖5傅立葉變換離子回旋共振質譜計（Fouriertransformioncyclotronresonance,FT-ICR）6161優點：1）分辨率極高，可達1106，但不導致靈敏度下降；2）可實現多極“時間上”的串聯質譜；3）靈敏度高、質量范圍寬，速度快、性能可靠。6262分子離子峰(M+·)的辨認1）最大質量數的峰可能是分子離子峰。

2）必須是奇電子離子。

3）合理的中性碎片（小分子或自由基）的丟失。M-3到M-13、M-20到M-25之內不可能有峰。

氮規則當化合物不含氮或含偶數個氮時，其分子量為偶數；當化合物含奇數個氮時，其分子量為奇數。五、分子量的確定63631.各種化合物分子離子峰的相對強度。

(1)芳香化合物共軛多烯脂環化合物低分子量直鏈烷烴某些含硫化合物。通常給出較強的分子離子峰。

(2)直鏈的酮、酯、酸、醛、酰胺、鹵化物等通常顯示分子離子峰。

(3)脂肪醇、胺、腈、硝酸酯、硝酸酯、縮醛和多支鏈的化合物通常沒有分子離子峰。2.強度較弱的分子離子峰的確認。

(1)降低電子能量（通常為70eV）。

(2)采用軟電離技術。

(3)樣品化合物衍生化。分子離子峰的強度和化合物的結構的關系6464質譜觀測到的分子量是精確的分子質量（ExactMass），是由組成分子的各種元素豐度最高的同位素的精確質量計算出來的。（1）高分辨質譜法質荷比均為28的分子：CO:27.9949[12.0000(12C)+15.9949(16O)]N2:28.0062[2x14.0031(14N)]C2H4:28.0312[2x12.0000(12C)+4x1.0078(1H)]分子式的確定6565666667676868696970707171(a+b)n當分子中含有n個鹵素原子，各種同位素相對豐度比為：當分子中含有鹵素氯、溴兩種原子，則同位素相對豐度比為：(a+b)n·(c+d)mm、n為氯、溴原子的數目；a、b為氯原子輕、重同位素的天然豐度;

c、d為溴原子輕、重同位素的天然豐度72六、如何看質譜圖(1)確定分子離子，即確定分子量氮規則：含偶數個氮原子的分子，其質量數是偶數，含奇數個氮原子的分子，其質量數是奇數。與高質量碎片離子有合理的質量差，凡質量差在3~8和10~13，21~25之間均不可能，則說明是碎片或雜質。73(2)確定元素組成，即確定分子式或碎片化學式高分辨質譜可以由分子量直接計算出化合物的元素組成從而推出分子式低分辨質譜利用元素的同位素豐度，例:7474(3)峰強度與結構的關系豐度大反映離子結構穩定在元素周期表中自上而下，從右至左，雜原子外層未成鍵電子越易被電離，容納正電荷能力越強，含支鏈的地方易斷，這同有機化學基本一致，總是在分子最薄弱的地方斷裂。7575七、質譜解析的一般步驟(適于低分辨小分子譜圖，若已經是高分辨質譜圖得到元素組成更好)(1)核對獲得的譜圖，扣除本底等因素引起的失真,考慮操作條件是否適當(2)綜合樣品其他知識：例如熔點，沸點，溶解性等理化性質，樣品來源，光譜，波譜數據等.7676(3)盡可能判斷出分子離子。(4)假設和排列可能的結構歸屬：高質量離子所顯示的，在裂解中失去的中性碎片，如M-1，M-15，M-18，M-20，M-31......意味著失H，CH3，H2O，HF，OCH3......(5)假設一個分子結構，與已知參考譜圖對照，或取類似的化合物，并作出它的質譜進行對比。77液相色譜質譜聯用78++

樣品與溶劑脫離及電離

EIESIAPCILC/MS接口

離子源質量分析器檢測離子HPLC數據系統質譜離子識別

QuadrapoleTimeofFlightFourierTransform

…+++++++離子檢測++-++++++-+++一、LC/MS系統構成79二、LC/MS

數據形式

TIC色譜

m/z1001502002503003509110712314517519132379201341402384366M-18M+M-36M-79M-162241保留時間TIC蟾蜍他靈80LC/PDA=254nmLC/MS=228m/zLC/MS=162m/zLC/MS=198m/zLC/MS

數據形式81LC/MS

數據形式82三、LC-MS分析條件的選擇和優化1.接口的選擇：ESI適合于中等極性到強極性的化合物分子，特別是那些在溶液中能預先形成離子的化合物和可以獲得多個質子的大分子（如蛋白質）APCI不適合可帶多個電荷的大分子，其優勢在于弱極性或中等極性的小分子的分析。832.正、負離子模式的選擇選擇的一般原則為：正離子模式：適合于堿性樣品，可用乙酸或甲酸對樣品加以酸化。樣品中含有仲氨或叔氨時可優先考慮使用正離子模式。負離子模式：適合于酸性樣品，可用氨水或三乙胺對樣品進行堿化。樣品中含有較多的強伏電性基團，如含氯、含溴和多個羥基時可嘗試使用負離子模式。843.流動相的選擇常用的流動相為甲醇、乙腈、水和它們不同比例的混合物以及一些易揮發鹽的緩沖液，如甲酸銨、乙酸銨等，還可以加入易揮發酸堿如甲酸、乙酸和氨水等調節pH值。LC／MS接口避免進入不揮發的緩沖液，避免含磷和氯的緩沖液，含鈉和鉀的成分必須＜lmmol/l。（鹽分太高會抑制離子源的信號和堵塞噴霧針及污染儀器）含甲酸（或乙酸）＜2％。含三氟乙酸≤0.5％。含三乙胺＜l％。含醋酸銨＜10一5mmol/l。送樣前一定要摸好LC條件，能夠基本分離，緩沖體系符合MS要求。854.流量和色譜柱的選擇不加熱ESI的最佳流速是1—50l／min，應用4.6mm內徑LC柱時要求柱后分流，目前大多采用l—2.1mm內徑的微柱，ESI源最高允許lml／min，建議使用200—400l／minAPCI的最佳流速～lml／min，常規的直徑4.6mm柱最合適。為了提高分析效率，常采用＜100mm的短柱（此時UV圖上并不能獲得完全分離，由于質譜定量分析時使用MRM的功能，所以不要求各組分沒有完全分離）。這對于大批量定量分析可以節省大量的時間。865.輔助氣體流量和溫度的選擇霧化氣對流出液形成噴霧有影響，干燥氣影響噴霧去溶劑效果，碰撞氣影響二級質譜的產生。一般情況下選擇干燥氣溫度高于分析物的沸點20℃左右即可。對熱不穩定性化合物，要選用更低的溫度以避免顯著的分解。選用干燥氣溫度和流量大小時還要考慮流動相的組成，有機溶劑比例高時可采用適當低的溫度和流量小一點的。876.樣品的預處理從保護儀器角度出發，防止固體小顆粒堵塞進樣管道和噴嘴，防止污染儀器，降低分析背景，排除對分析結果的干擾。要求獲得最佳的分析結果，從ESI電離的過程分析：ESI電荷是在液滴的表面，樣品與雜質在液滴表面存在競爭，不揮發物（如磷酸鹽等）防礙帶電液滴表面揮發，大量雜質防礙帶電樣品離子進入氣相狀態，增加電荷中和的可能。為什么要進行樣品的預處理？8888樣品的預處理常用方法超濾溶劑萃取／去鹽固相萃取灌注（Perfusion）凈化／去鹽色譜分離反相色譜分離親和技術分離甲醇或乙腈沉淀蛋白酸水解，酶解衍生化89四、如何鑒別化合物？子離子，用于結構判斷(得到化合物的二級譜圖即碎片離子)和選擇離子對作多種反應監測（MRM）。子離子譜圖與錐體電壓斷裂譜圖（源內CID）可能十分相似，所不同的是子離子質譜圖已知只有一種質量通過MS1，因此也已知所有碎片離子都是由我們所選定的母離子所產生的，所以我們更相信由MS/MS產生的譜圖的純度。全掃描方式（Q1掃描）全掃描數據采集可以得到化合物的準分子離子，從而可判斷出化合物的分子量，用于鑒別是否有未知物，并確認一些判斷不清的化合物，如合成化合物的質量及結構。子離子分析（MS/MS）90用大氣壓電離質譜儀可以得到分子量信息-TFA114Da.higherthanM-H(113and227background)-Acetate60Da.higherthanM-H-Formic46Da.higherthanM-H-Cl36Da.higherthanM-H正離子方式常出現如下離子:-Na22Da.higherthanM+H-K38Da.higherthanM+H-Li6Da.higherthanM+H-NH417Da.higherthanM+H-ACN40Da.higherthanM+H2M+H,2M+Na等負離子方式常出現如下離子:9191影響分子量測定的因素pH的影響：正離子方式pH要低些，負離子方式pH要高些，除對離子化有影響外，還影響LC的峰形。氣流和溫度：當水含量高及流量大時要相應增加。溶劑和緩沖液流量：流速適當高可以提高出峰的靈敏度。溶劑和緩沖液的類型：通常正離子用甲醇好，負離子乙腈好些選擇合適的液相色譜類型：正相、反相、選擇合適的色譜柱合適的電壓：DP電壓高時，樣品在源內分解或碎裂；高DP電壓時回使多電荷離子比例低，多聚體也減少樣品結構和性質雜質的影響：溶劑的純度、水的純凈程度等。當成分復雜，雜質太多時，競爭使被測物離子化不好，同時使LC分離不好樣品濃度不夠，有時需要濃縮9292分子量測定中的誤判

溶劑中的雜質來自于塑料添加劑的峰樣品容器不干凈，常見表面活性劑的峰進樣系統污染樣品在源內碎裂，形成碎片離子9393LC-MS中常見的本底離子m/z50-150,溶劑離子，[(H2O)nH+

，n=3-112]m/z102,H+乙腈+乙酸,C4H7NO2H+,102.0549m/z149,管路中鄰苯二甲酸酯的酸酐,C8H4O3H+,149.0233m/z288,2mm離心管的產生的特征離子m/z279,管路中鄰苯二甲酸二丁酯C16H22O4H+,279.1591m/z316,2mm離心管的產生的特征離子m/z384,瓶的光穩定劑產生的離子m/z391,管路中鄰苯二甲酸二辛酯,C24H38O4H+,391.2843m/z413,鄰苯二甲酸二辛酯+鈉,C24H38O4Na+,413.2668m/z538,乙酸+氧+鐵（噴霧管）,Fe3O(O2CCH3)6,537.87939494分子量測定失敗的原因

流動相不合適不揮發性鹽的影響成分復雜，雜質太多樣品濃度不夠pH值不合適樣品在源內分解或碎裂9595五、各種掃描方式的原理解釋Q1FullScan(Start–Stop)(Q1全掃描)Q1alwaysusedassingleMSanalyzerUsedprimarilyforident.ofprecursorionCID：碰撞誘導解離m1m1m19696SIM-SelectedIonMonitoring(選擇離子監測)UsedtooptimizeanalyzerforspecificionsSIMusedforquantitativeanalysesQ1SIMusedto“optimize”precursorionMaximizesignalinpreparationforMS/MS9797ProductIonScan(子離子掃描)Afteridentification,theprecursorionissentintothecollisioncellandfragmentedbyCIDQ1isfixed,Q3sweepsagivenmassrangeUsedforstructuralelucidationFirststeptodevelopingquantitativemethodm3+scannedm1+fixed9898ExampleofProductIonSpectrumEphedrine,MW=1659999PrecursorIonScan(母離子掃描)Q1sweepsagivenmassrange,Q3isfixedUsedtodeterminethe“origin”ofparticularproduction(s)createdinthecollisioncellFrequentlyusedfordrugmetaboliteidentification(commonproductionobservedinthemetabolites)m3+fixedm1+scanned100100ExampleofPrecursorIonSpectrum600900120015001800m/z,amu587.5745.6895.6802.4633.4520.31105.01704.4600900120015001800m/z,amu3.0e66.0e69.0e61.2e7Intensity,cps608.3520.3802.4600900120015001800m/z,amu3.0e46.0e49.0e4Intensity,cpsPrecursorsof86(Ile/Leu)Q1Scan745.6異亮氨酸(Ile)與亮氨酸(Leu)101101FragmentationWhenanIonfragmentsthefollowingformulasapply:Positivemode(Parent)+

A++BNeutralNegativemode(Parent)-

A-+BNeutral102102NeutralLossScan(中性丟失掃描)Q1&Q3bothscanagivenmassrangebutwithaconstantdifferencebetweenrangesscannedSpectrumindicateswhichionsloseaneutralspeciesequaltoQ1-Q3differenceComplementtoPrecursorIonScanNeutral“gain”indicatesamultiplychargedprecursorionwasfragmentedΔmm1+scannedm3+scanned103Q多級質譜：中性丟失掃描在Q中進行中性丟失掃描，Q1和Q3分析器的結合使靈敏度和選擇性得到最大化。Q1/Q3中性丟失掃描可監測母離子特定的中性丟失，例如縮氨酸磷酸鹽中一個磷酸根的丟失。在這個例子中，Q1和Q3的掃描得到母離子的譜圖，這張譜圖是母離子為了磷酸化，丟失了碎片98而得到的。104選擇性離子監測與全掃描對比電壓以固定斜率變化105Q多級質譜：單個反應監測(SRM)選擇某一質量的母離子，Q2碰撞單元產生碎片離子。Q3只分析一個碎片離子。此過程產生一個簡單的單個離子碎片譜圖106三重四極桿:SRM或MRM107多反應監測（MRM）Q1選擇某一質量的母離子，碰撞單元產生碎片離子。Q3用于搜尋多個選擇反應監測，這就是多重反應監測（MRM）。108108WhyLC/MS/MSforQuantitation?RetentionTime

RetentionTimeIntensityIntensityPrecursorionfixedProductionfixedFragmentation(CAD)IncreasedSensitivity&Specificity109MRM和SIR靈敏度比較0.25pg/LCarbosulfanSTDinagrapes

matrixQuattromicroAPI丁硫克百威11018.0020.0022.0024.00minF1:SIRof11channels,ES+M/z221.9331.960e+0055ppb,S/N=11.121.0716.018.020.022.024.0minF1:MRMof11channels,ES+M/z222.299>165.0995.200e+0020.1ppb,S/N=10.721.07QuattromicroAPIr2=0.998010002000300040005000ppb0r2=0.9930102030405060708090100ppb01ppb–5000ppb0.1ppb–100ppbZQ111LC-MS技術的應用以大氣壓電離為接口的LC-MS技術已經在藥物、化工、臨床醫學、分子生物學等許多領域中獲得廣泛的應用112具體應用領域醫藥學：藥物代謝、藥物動力學、雜質分析、天然產物分析生物化學：肽、蛋白質、寡核苷酸、糖環境化學：農藥和農殘分析、有機污染物、土壤/食品/水分析臨床醫學：新生兒檢查、糖化血紅蛋白（糖尿病）、血紅蛋白變異、膽酸食品科學：香料、添加物、包裝物、蛋白質、致癌物法醫學：濫用藥物、爆炸物、興奮劑檢測獸醫學：興奮劑、磺胺類藥物、抗體合成化學：有機金屬化合物、有機合成物有機化學：表面活性劑、染料113藥物代謝研究

藥物代謝與藥物動力學：對液態樣品和混合樣品的分離能力高。可通過二級離子碎片尋找原型藥物并推導其結構。已在世界上大型制藥企業中取代HPLC而占據了主導地位，其測試的樣品量占總量的70%以上。114天然產物天然藥物的研究目前中藥開發研究有兩條途徑。一條途徑是從單一植物中提取一種有效成分(單體化合物)或提取物開發成新藥。另一途徑則是中藥復方制劑的開發研究。指紋圖譜分離鑒定定量四、五種指標成分(有效成分或特征成分)進行，可以確定出簡化的指紋圖譜和指標成分。國內外很多學者已進行了復方丹參、清開靈、瀉心湯、人參或黨參制劑等中藥中的主要成分的分析。115臨床診斷和疾病生物標志物的分析

新生兒遺傳疾病篩選（PKU、MCAD等四十種左右）、新生兒性激素變異的檢測、男女激素的監測、老年癡呆癥的早期診斷、抗排異藥物的檢測、磷酸脂的檢測、血紅蛋白變異檢測、糖化血紅蛋白（糖尿病早期檢測）、某些心臟病、癌癥疾病篩查如乳腺癌等等（Biomarker法、通過鑒定DNA損傷程度測定）、藥物劑量監測、藥物相互作用監測、地區性突發性中毒病人的毒物檢測等。116殘留、法醫學和環境樣品測定進口動物源性食品中禁止使用的藥物名單，提高了最高限量標準。對環境中各種污染物、有害或有毒物以及法庭科學中毒物、濫用藥物等進行更加嚴格的監控。數百種農藥、獸藥、抗生素、興奮劑類殘留和毒物、毒素如氯霉素、磺胺類、硝基呋喃類、毒品、多環芳烴等等化合物的檢測。117應用示例118118高效液相色譜――電噴霧串聯質譜法測定清開靈復方中膽酸采用HPLC/MS/MS技術，從清開靈注射液中，通過分子量、二級質譜碎片信息定性測定了清開靈復方中的膽酸。直接進樣實驗。清開靈注射液經過初步化學處理后采用電噴霧（ESI）離子源，在負離子掃描方式下，得到一極質譜圖、即分子離子峰[M-H]-，再用二級質譜（MS/MS）掃描目標分子離子的碎片峰。再以相同的實驗條件對標準品進行測定，做出其一級、二級質譜圖。119119通過對樣品進行分子離子峰的掃描發現[M-H]-的峰中有一個很強的407，根據樣品處理過程以及對復方各單味藥材的研究，其應該為一有機酸的負離子峰，并初步推斷其為膽酸。（膽酸的分子量為408）。如圖所示：通過對照樣品(右)和標準品（左）的二級質譜圖，發現其主要碎片峰均吻合較好。120菲駢吲哚里西定121122123123124124125125126127128129129130130大鼠血清樣品中馬兜鈴酸SPE凈化及HPLC-MS含量測定131研究對象131132研究對象132R1R2AAIHOCH3AAIIHHAAIIIaOHHAAIVaOHOCH3四種馬兜鈴酸結構式