气相色谱-质谱连用的原理、应用和进展

气相色谱气相色谱 质谱连用的原理 应用和进展质谱连用的原理 应用和进展 物理化学物理化学 20151111542015111154 魏斌娟魏斌娟 1 1 引言 引言 气相色谱法是一种新的分离分析技术 其出现在二十气相色谱法是一种新的分离分析技术 其出现在二十 世纪五十年代 经过多年的发展 气相色谱法已经广泛应世纪五十年代 经过多年的发展 气相色谱法已经广泛应 用于国防 农业等领域 将气体作为流动相的色谱法成为用于国防 农业等领域 将气体作为流动相的色谱法成为 气相色谱法 因为气相中样品的传递速度是最快的 所以气相色谱法 因为气相中样品的传递速度是最快的 所以 将样品非别放在流动相和固定相之间可以迅速使其达到平将样品非别放在流动相和固定相之间可以迅速使其达到平 衡状态 随着科技的发展 近年来 将高灵敏度选择性检衡状态 随着科技的发展 近年来 将高灵敏度选择性检 测器与气相色谱法相结合 可以大大提高其分析灵敏度 测器与气相色谱法相结合 可以大大提高其分析灵敏度 扩大其应用范围 但是由于气相色谱的定性能力不强 所扩大其应用范围 但是由于气相色谱的定性能力不强 所 以只能依靠组分的保留特性来对样品进行定性 应用很不以只能依靠组分的保留特性来对样品进行定性 应用很不 方便 随着计算机技术的发展 气相色谱质谱联用技术应方便 随着计算机技术的发展 气相色谱质谱联用技术应 运而生 气相色谱质谱联用技术涵盖了气相色谱法的优点 运而生 气相色谱质谱联用技术涵盖了气相色谱法的优点 并且弥补了其定性不强的缺点 随着技术的日益成熟 其并且弥补了其定性不强的缺点 随着技术的日益成熟 其 功能也日益完善 目前 气相色谱质谱联用技术在食品 功能也日益完善 目前 气相色谱质谱联用技术在食品 药物 生命科学等领域都有着广泛的应用 药物 生命科学等领域都有着广泛的应用 1 2 2 气质联用技术的基本原理 气质联用技术的基本原理 质谱法质谱法 Mass Spectrometry MS 的基本原理是有机物的基本原理是有机物 样品在离子源中发生电离样品在离子源中发生电离 生成不同质荷比生成不同质荷比 m z 的带正电荷的带正电荷 离子离子 经加速电场的作用形成离子束经加速电场的作用形成离子束 进入质量分析器进入质量分析器 在其在其 中再利用电场和磁场使其发生色散 聚焦中再利用电场和磁场使其发生色散 聚焦 获得质谱图 根获得质谱图 根 据质谱图提供的信息可进行有机物 无机物的定性 定量据质谱图提供的信息可进行有机物 无机物的定性 定量 分析分析 复杂化合物的结构分析复杂化合物的结构分析 同位素比的测定及固体表面同位素比的测定及固体表面 的结构和组成的分析 的结构和组成的分析 气相色谱法气相色谱法 Gas chromatography GC 是近年来应用日是近年来应用日 趋广泛的分析技术 由于是以气体作为流动相趋广泛的分析技术 由于是以气体作为流动相 所以传质速所以传质速 度快度快 一般的样品分析可在一般的样品分析可在 20 30s 完成完成 具有分离效能高具有分离效能高 灵敏度高的特点 总体而言灵敏度高的特点 总体而言 色谱法对有机化合物是一种有色谱法对有机化合物是一种有 效的分离和分析方法效的分离和分析方法 特别适合进行有机化合物的定量分特别适合进行有机化合物的定量分 析析 但定性分析则比较困难 但定性分析则比较困难 气气 质联用质联用 GC MS 法利用了色谱的高分离能力和质谱法利用了色谱的高分离能力和质谱 的高鉴别特性的高鉴别特性 可对复杂的混合样品进行分离 定性 定量可对复杂的混合样品进行分离 定性 定量 分析的一次完成分析的一次完成 是一种完美的现代分析方法是一种完美的现代分析方法 因此两者的因此两者的 有效结合必将为化学家及生物化学家提供一个进行复杂化有效结合必将为化学家及生物化学家提供一个进行复杂化 合物高效的定性定量分析的工具 色谱合物高效的定性定量分析的工具 色谱 质谱联用已经是质谱联用已经是 一个比较成熟的技术一个比较成熟的技术 它结合了色谱对混合有机化合物较强它结合了色谱对混合有机化合物较强 的分离能力和质谱的极高的灵敏度和强大的鉴定能力的分离能力和质谱的极高的灵敏度和强大的鉴定能力 成为成为 目前剖析有机混合物的强有力的武器目前剖析有机混合物的强有力的武器 2 2 气气 质联用质联用 GC MS 法在对样品进行分析检测时 混法在对样品进行分析检测时 混 合物样品经过分离进入质谱仪离子源 经过电离过程转化合物样品经过分离进入质谱仪离子源 经过电离过程转化 成离子 然后离子再逐步经过质量分析器和检测器成为质成离子 然后离子再逐步经过质量分析器和检测器成为质 谱信号录入到计算机中 在检测过程中 样品不断的流入谱信号录入到计算机中 在检测过程中 样品不断的流入 离子源 只需将分析器的扫描的质量和扫描的时间设置在离子源 只需将分析器的扫描的质量和扫描的时间设置在 一定范围内 就可以利用计算机采集每一个质谱 质谱仪一定范围内 就可以利用计算机采集每一个质谱 质谱仪 主要有离子扫描和全扫描两种 离子扫描检测只是对感兴主要有离子扫描和全扫描两种 离子扫描检测只是对感兴 趣的离子进行选择性检测 并记录其特征 对于不相关的趣的离子进行选择性检测 并记录其特征 对于不相关的 离子会选择性排除 所以离子扫描检测的灵敏度比全扫描离子会选择性排除 所以离子扫描检测的灵敏度比全扫描 的灵敏度高的灵敏度高 100100 倍左右 在一般的色谱分析中多采用离子倍左右 在一般的色谱分析中多采用离子 扫描监测 可以使离子色谱图更简单清晰 并且消除其他扫描监测 可以使离子色谱图更简单清晰 并且消除其他 成分造成的干扰 成分造成的干扰 3 3 气质联用技术的分类及应用气质联用技术的分类及应用 将两种或多种方法结合起来的技术称为联用技术将两种或多种方法结合起来的技术称为联用技术 Hyphenated Method 利用联用技术的有气相色谱 利用联用技术的有气相色谱 质谱质谱 GC MS 液相色谱 液相色谱 质谱质谱 LC MS 3 双向电泳 双向电泳 质谱质谱 CZE MS 及串联质谱及串联质谱 MS MS 4 4 等 其中 等 其中 GC MS 联用是联用是 联用技术中困难较少的一种 在气相色谱和质谱两种技术联用技术中困难较少的一种 在气相色谱和质谱两种技术 之间之间 许多操作特性比较一致许多操作特性比较一致 即在气相色谱和质谱两种技即在气相色谱和质谱两种技 术之间术之间 许多操作特性比较一致许多操作特性比较一致 即在气相 灵敏度 扫描即在气相 灵敏度 扫描 时间匹配 连续流动 温度匹配等方面都较适应 时间匹配 连续流动 温度匹配等方面都较适应 在最终进入气质联用分析之前在最终进入气质联用分析之前 必需对所要检测的样品必需对所要检测的样品 进行一定的处理进行一定的处理 即样品前处理 样品的前处理方式多种多即样品前处理 样品的前处理方式多种多 样样 如静态顶空 吹扫捕集 水蒸汽蒸馏 溶剂萃取 柱层如静态顶空 吹扫捕集 水蒸汽蒸馏 溶剂萃取 柱层 析 同时蒸馏萃取 固相微萃取等 根据前处理方式的不析 同时蒸馏萃取 固相微萃取等 根据前处理方式的不 同同 可以把可以把 GC MS 技术具体分为以下几个方面技术具体分为以下几个方面 1 溶剂萃溶剂萃 取法 取法 2 固相萃取法 固相萃取法 3 超临界流体萃取法超临界流体萃取法 SFE 法法 4 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 同时蒸馏萃取法同时蒸馏萃取法 SDE 法法 5 其他 其他 5 由于由于气质联用技术的诸多优点 目前已被应用到各个气质联用技术的诸多优点 目前已被应用到各个 领域 领域 1 GC MS 联用技术在环境分析中的应用 如联用技术在环境分析中的应用 如 GC MS 在水体污染物分析中的应用 在水体污染物分析中的应用 GC MS 在空气及土在空气及土 壤污染物分析中的应用等 壤污染物分析中的应用等 2 GC MS 联用技术在食品联用技术在食品 分析中的应用 分析中的应用 3 GC MS 联用技术在生化分析中的应联用技术在生化分析中的应 用 用 4 GC MS 联用技术在农业分析中的应用 联用技术在农业分析中的应用 GC MS 联用技术已日趋完善联用技术已日趋完善 它结合了气相色谱的高柱效 高分离它结合了气相色谱的高柱效 高分离 效能和质谱的定性功能 效能和质谱的定性功能 6 4 气质联用技术的 气质联用技术的展望展望 纵观以上气纵观以上气 质联用法在各研究领域中的应用质联用法在各研究领域中的应用 可以看可以看 到到 无论是含量测定还是有关物质检查无论是含量测定还是有关物质检查 都是属于含量少 都是属于含量少 干扰多 这就要求分析方法灵敏度高 选择性好 快速准干扰多 这就要求分析方法灵敏度高 选择性好 快速准 确 随着应用范围的扩展和研究的深入确 随着应用范围的扩展和研究的深入 气气 质联用法已由质联用法已由 单纯的提供数据单纯的提供数据 上升到从数据 图谱中获得有用的信息和上升到从数据 图谱中获得有用的信息和 因素因素 以解决研究中的实际问题 随着电子计算机和仪器装以解决研究中的实际问题 随着电子计算机和仪器装 置不断升级置不断升级 气气 质联用法形成越来越广泛的应用范畴 质联用法形成越来越广泛的应用范畴 2121 世纪的气世纪的气 质联用法仍将显示其蓬勃的生命力 气质联用法仍将显示其蓬勃的生命力 气 质联用质联用 技术时下已达到成熟阶段技术时下已达到成熟阶段 必然会成为科研活动中必不可少必然会成为科研活动中必不可少 的工具 气的工具 气 质联用技术的前处理有很多质联用技术的前处理有很多 但相对于不同的但相对于不同的 物质要采用不用的方法物质要采用不用的方法 在研究中在研究中 选择正确的前处理方法选择正确的前处理方法 是关键 是关键 5 参考文献参考文献 1 蔡迪伟 气相色谱质谱联用在食品检验中的应用蔡迪伟 气相色谱质谱联用在食品检验中的应用 J 生 生 物技术世界 物技术世界 2015 1 166 2 汪峻 姚斐等 汪峻 姚斐等 G C M S 在有机合成中的一些应用在有机合成中的一些应用 J 现代科学仪器现代科学仪器 2006 5 101 103 3 薛晓锋 张金振 赵静等 液相色谱质谱法测定蜂王浆薛晓锋 张金振 赵静等 液相色谱质谱法测定蜂王浆 中四环素族抗生素残留中四环素族抗生素残留 J 现代科学仪器 现代科学仪器 2007 1 74 76 4 曾家伟 王世鑫 赵学峰 等 双向电泳曾家伟 王世鑫 赵学峰 等 双向电泳 质谱技术筛选质谱技术筛选 矽肺血清差异蛋白的研究矽肺血清差异蛋白的研究 J 中华劳动卫生职业病