質譜的前世今生質譜是什么？質譜就是一種特殊的“稱重”技術質譜是一種測定各種物質的原子或分子質量的分析方法。質量是物質的固有特性之一，不同物質有不同的質量譜-質譜，利用這一性質，可以進行定性分析質譜譜峰的強度也與它代表的化合物的含量有關，利用這一點，可以進行定量分析測定分子質量和相應的離子電荷（質荷比m/z)質譜的發明英國物理學家J.J.Thomson(1906年諾貝爾物理學獎獲得者）在上世紀初即開展了正電荷離子束的物理學研究，并于1910年研制了世界上第一臺質譜儀Thomson利用低壓放電離子源所產生的具有高速度的正電荷離子束，通過一組電場和磁場，這時不同質荷比的正電荷離子按不同質量發生曲率不同的拋物線軌道偏轉，依次到達檢測器，在感光干板上被記錄下來，從而發明了質譜法質譜原理進樣系統離子源質量分析器檢測器分析系統基本原理是使樣品中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶電荷的離子，形成離子束，進入質量分析器，然后利用電場和磁場使發生相反的速度色散，分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。離子源從上世紀40年代開始，質譜廣泛用于有機物質分析；1966年，M.S.B，Munson和F.H.Field報到了化學電離源（ChemicalIonization，CI），質譜第一次可以檢測熱不穩定的生物分子；到了80年代左右，隨著快原子轟擊（FAB）、電噴霧（ESI）和基質輔助激光解析（MALDI）等新“軟電離”技術的出現，質譜能用于分析高極性、難揮發和熱不穩定樣品后，生物質譜飛速發展離子源種類：EI、CI、ESI、APCI、APPI、MALDI、DART質量分析器氣相離子能夠被適當的電場或磁場在空間或時間上按照質荷比的大小進行分離。廣義地說，能夠將氣態離子進行分離分辨的器件就是質量分析器。四級桿質譜飛行時間質譜離子阱質譜質量分析器質量分析器是質譜儀的核心……質量分析器-四級桿質譜一、四級桿質譜：四極桿由四根平行電極組成，電極上帶有直流電壓與射頻電壓，形成規律變化的電場。通過改變電場的參數，四極桿可以用于篩選和分析特定質荷比的帶電化合物。四級桿能完成初步定性分析，因為四極桿的精度有限，對于同質異素化合物定性能力欠缺。但是三重四極桿質譜的定量分析能力比較好，具有靈敏度高、穩定性好、分析效率高等優勢質量分析器-三重四級桿質譜三重四級桿質譜：在三重四極桿質譜中，帶電離子將依次經過四極桿（Q1）、碰撞池（Q2）和四極桿（Q3）的作用后到達檢測器。在傳統三重四極桿質譜中，碰撞池的結構也為四極桿，因此稱為三重四極桿質譜。四級桿質譜掃描模式單四極桿質譜：1.當四極桿不發揮篩選作用時，帶電離子全部到達檢測器，此采集模式稱為全掃描（FullScan）模式；2.當四極桿發揮篩選作用時，僅目標質荷比的帶電離子到達檢測器，稱為選擇離子掃描（SIM/SIR）模式。三重四級桿質譜：3.當僅Q1和Q2發揮作用時，Q1篩選目標質荷比的帶電離子（母離子）經Q2碰撞誘導解離產生的碎片離子（子離子）全部到達檢測器，此采集模式稱為子離子掃描（DaughterScan/ProductScan）模式。4.而當Q1、Q2和Q3均發揮作用時，Q1篩選目標質荷比的帶電離子經Q2碰撞誘導解離產生碎片離子，后經Q3篩選，僅目標質荷比的子離子到達檢測器，此采集模式稱為選擇反應監測/多反應監測（SRM/MRM）模式。質量分析器-飛行時間質譜飛行時間質譜，俗稱TOF（TimeofFlight），是一種分辨率遠高于四極桿的質量分析器，解決了四極桿質量分析精度不足的問題，因此常用于定性分析。二、飛行時間質譜飛行時間質譜是依據帶電離子在真空中的飛行時間來計算其質荷比的，質荷比小的化合物飛行時間短，質荷比大的化合物飛行時間長。聯用類型為了分析更為復雜的樣品，TOF常常與四極桿聯用，即為Q-TOF。Q-TOF的MSe模式可在一次分析中對所有進入質譜的離子化合物進行質量數的采集，并對所有離子化合物的碎片離子進行質量數的采集，因此可對樣品進行全面的數據采集，適合用于蛋白質組、代謝組等組學的研究。與MALDI源聯用，組成的MALDI-TOF或MALDI-TOF/TOF可用于鑒定化合物的質量數，或者定性分析基質較為簡單的樣品。質量分析器-離子阱質譜離子阱質譜，簡稱IonTrap，是一種將帶電離子限定在指定空間內，分析帶電離子特性的質量分析器，可分為三維離子阱、線性離子阱和靜電場軌道離子阱質譜。三、離子阱質譜三維離子阱線性離子阱靜電場軌道離子阱質量分析器-離子阱質譜三維離子阱和線性離子阱的質量分析原理相似，是將帶電離子限定在指定空間內，通過改變電極參數，使相應質荷比的帶電離子失去穩定狀態，飛離離子阱，從而在檢測器上得到相應的信號。三維離子阱和線性離子阱可實現帶電離子的多級碎裂（MSn）與采集分析，得到帶電離子的多級質譜圖。這彌補了其他質譜儀器分析功能上的空白，尤其有利于生物大分子化合物的定性分析。質量分析器-離子阱質譜軌道離子阱（Orbitrap，OT）的分析原理和構造則不同。電場為靜電場，故又稱靜電場軌道離子阱。在OT中，帶電離子可圍繞中心電極做圓周往復運動，檢測器通過采集離子運動產生的電流信號，通過傅里葉變換計算得到對應離子的質荷比，其分辨率可高達140000。為了更好的利用OT的超高分辨率，其通常與四極桿、線性離子阱聯用，即為Q-OT，Q-OT-LIT等。Q-OT在原理上彌補了Q-TOF儀器的不足，具有更高的分辨率、更好的穩定性和更智能的采集方式。質量分析器根據質譜質量分析精度的不同低分辨質譜四極桿質譜三維離子阱質譜高分辨質譜飛行時間質譜線性離子阱質譜靜電場軌道離子阱質譜檢測器質量分析器分離并加以聚焦的離子束，按m/z的大小依次通過夾狹縫到達收集器，信號經接收放大后被記錄。微通道板檢測器結構示意圖質譜儀器的檢測器有很多種，如電子倍增管及其陣列、離子計數器、感應電荷檢測器、法拉第收集器等比較常見的檢測器。進樣方式間接進樣直接進樣對于難揮發的液體或固體純化合物，將樣品放在探針頂端的小杯內，通過質譜儀的樣品加入口將探針放進離子源中，然后加熱離子源直至樣品揮發。探針進樣對于組分較復雜的混合物，先將樣品分離成單一組分，再進入質譜儀的離子源中。最典型的是氣相色譜儀或液相色譜儀通過接口與質譜儀連接。色譜進樣氣相色譜（Gaschromatography）液相色譜（Liquidchromatography）質譜GC-MSGC-MS色譜GC-MS,LC-MS1956年，GC-MS開始聯用1973年，LC-MS開始聯用由于與分離型儀器實現聯用，質譜可以直接分析混合有機物，成為復雜混合物成分分析的最有效工具。這些混合物包括天然產物、食品、藥物、代謝產物、污染物等等。它們的組分可多至數百個甚至上千個，含量也可千差萬別，用別的方法分析這類樣品所耗費的時間，代價為人們難以承受，有時則根本不可能進行，而用色譜-質譜聯用法則可能在較短的時間內很方便地進行。因此，它的問世，被認為是分析化學中的一個里程碑。島津三重四級桿質譜LCMS-8050國內質譜市場介紹質譜按照鑒定物質的的種類，可以分為有機質譜和無機質譜。一、有機質譜儀，由于應用特點不同又分為：①氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS);②液相色譜-質譜聯用儀(LC-MS);③其他有機質譜儀：基質輔助激光解吸飛行時間質譜儀（MALDI-TOFMS）,傅里葉變換質譜儀（FT-MS）二、無機質譜儀：火花源雙聚焦質譜儀、感應耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）、二次離子質譜儀（SIMS）在以上各類質譜儀中，數量最多，用途最廣的是有機質譜儀。質譜應用案例在有機質譜應用方面，1985年英國薩塞克斯大學（UniversityofSussex)的波譜學家H.W.Kroto與美國萊斯大學（RiceUniversity)兩名教授R.E.Smalley和R.F.Curl合作研究，利用質譜儀發現碳元素可以形成由60個或70個碳原子構成的有籠狀結構的C60和C70分子，這一發現引起科學界特別是物理學和化學界的強烈反響，成為上世紀后半葉的重大科學發現之一。11年后，三位科學家因為發現C60并提出其分子結構模型而榮獲1996年諾貝爾化學獎。石墨烯的發現質譜應用案例二惡因（Dioxins)被稱為“世紀之毒”，除了其具有很強的急毒性外，因其化學結構非常穩定，不易代謝，人體吸收后會殘留在體內，中長期累積可導致癌變。二惡因的來源及危害：金屬冶煉，汽車尾氣，焚燒生產，世界上幾乎所有媒介上都被發現有二噁英。這些化合物聚積最嚴重的地方是在土壤、沉淀物和食品，特別是乳制品、肉類、魚類和貝殼類食品中。已有資料證明二惡因對人體的影響可造成男女不孕、增加嬰兒死亡率、致癌等。其內分泌干擾劑行為影響生物體本身荷爾蒙的調節、產生和代謝的表現，更直接造成對人類生存的威脅。復雜基體中痕量成分的定性定量分析——二惡因檢測典型事件：>越戰中美軍使用了大量的枯葉劑——越南1970年出生的嬰兒大量畸形>城市垃圾焚燒——2000年比利時食品污染事件>我國血吸蟲病疫區使用的五氯酚鈉滅釘螺（6千噸/年）,含有33-162ppb的二惡因。質譜臨床應用案例PKU是一種氨基酸代謝缺陷癥，如早期沒有得到及時的治療，會造成患者神經系統的不可逆轉損傷，導致患兒智力低下、癡呆。早期診斷為PKU的患兒可以采用低苯丙氨酸的食物進行治療。因此，早期診斷在PKU的防治工作上具有特別