液相色谱_质谱联用技术(LC_MS)的各种模式探索

1、下载可编辑实验七液相色谱 - 质谱联用技术 （ LC-MS ）的各种模式探索093858张亚辉一、实验目的1、了解 LC-MS 的主要构造和基本原理 ；2、学习 LC-MS 的基本操作方法 ；3、掌握 LC-MS 的六种操作模式的特点及应用。二、实验原理1、液质基本原理及模式介绍液 相 色 谱 - 质 谱 法 （ LiquidChromatography/MassSpectrometry，LC-MS）将应用范围极广的分离方法 液相色谱法与灵敏 、专属、能提供分子量和结构信息的质谱法结合起来，必然成为一种重要的现代分离分析技术。但是，LC 是液相分离技术 ，而 MS 是在真空条件下工作的方法，因

2、而难以相互匹配 。 LC-MS 经过了约30 年的发展 ，直至采用了大气压离子化技术（ Atmosphericpressure ionization ， API）之后，才发展成为可常规应用的重要分离分析方法 。现在 ，在生物 、医药、化工、农业和环境等各个领域中均得到了广泛的应用 ，在组合化学 、蛋白质组学和代谢组学的研究工作中， LC-MS已经成为最重要研究方法之一。质谱仪作为整套仪器中最重要的部分，其常规分析模式有全扫描模式（ Scan）、选择离子监测模式 （SIM）。.专业 .整理 .下载可编辑（一）全扫描模式方式 （ Scan）：最常用的扫描方式之一，扫描的质量范围覆盖被测化合物的分子

3、离子和碎片离子的质量，得到的是化合物的全谱，可以用来进行谱库检索，一般用于未知化合物的定性分析。实例 ：（ Q1=100-259m/z ）（二）选择离子监测模式 （SelectiveIon Monitoring，SIM ）：不是连续扫描某一质量范围 ，而是跳跃式地扫描某几个选定的质量，得到的不是化合物的全谱 。 主要用于目标化合物检测和复杂混合物中杂质的定量分析。实例：（ Q1 = 259m/z）本实验采用三重四极杆质谱仪（ Q1 ：质量分析器 ； Q2 ：碰撞活化室 ；Q3：质量分析器 ），由于多了 Q2 、Q3 的存在，在分析测试的模式上又多了四种选择：（三）子离子扫描模式 （ Produ

4、ct Scan）：第一个质量分析器固定扫描电压，选择某一质量离子 （母离子 ）进入碰撞室 ，发生碰撞解离产生碎片离子，第二个质量分析器进行全扫描，得到的所有碎片离子都是由选定的母离子产生的子离子 ，没有其它的干扰。主要用于化合物结构分析。实例：（ Q1=259m/z ；Q3 = 100-259m/z ）（四）母离子扫描模式 （Precursor Scan）：第一个质量分析器扫描电压选择母离子 （如分子离子 ），进入碰撞室碰裂后 ，第二个质量分析器固定扫描电压，只选择某一特征离子质量 ，该特征离子是由所选择的母离子产生的，由此得到所有能产生该子离子的母离子谱 。 主要用于同系物的分析 。 实例：

5、（ Q1= 100-300m/z ；Q3 = 259m/z）（五）中性丢失扫描模式（ Neutral Loss）：第一个质量分析器扫描所有.专业 .整理 .下载可编辑离子，所有离子进入碰撞室碎裂后，第二个质量分析器以与第一个质量分析器相差固定质量联动扫描，检测丢失该固定质量中性碎片（如质量数15 、 18、45 ）的离子对 ，得到中性碎片谱 。 主要用于中性碎片的分析。实例：（ Q1 =100-300m/z ； Q3 = 82-282m/z）（六）多反应监测模式（ MRM ）： 第一个质量分析器选择一个（或多个）特征离子 ，经过碰撞解离 ，到达第二个质量分析器再进行选择离子检测，只有符合特定条

6、件的离子才能被检测到，因为是两次选择 ，比单四极质量分析器的 SIM 方式选择性 、排除干扰能力 、专属性更强 ，信噪比更高 。主要用于定量分析 。 实例：（ Q1 = 259m/z；Q3 = 138m/z）2、实验内容简介邻苯二甲酸酯 (简称 PAEs)是一类重要的环境内分泌干扰物，常被用作塑料的增塑剂 ，也可用作农药载体 。 近年来，随着工业生产和塑料制品的广泛使用，邻苯二甲酸酯不断进入环境，普遍存在于土壤 、底泥、大气、水体和生物体等环境样品中 ，成为环境中无所不在的污染物。据报道，邻苯二甲酸酯类具有较弱的环境雌激素成分，具有影响生物体内分泌和导致癌细胞增殖的作用。环境内分泌干扰物是指能

7、改变机体内分泌功能，并对机体 、后代或（亚）种群产生有害效应的环境物质。由于环境内分泌干扰物对人和动物有种种不良影响，对环境内分泌干扰物的研究已成为国际关注的焦点。我国也正在逐渐重视有关环境内分泌干扰物的研究。三、仪器与试剂1、仪器液相系统 ： Varian Pro Star ；.专业 .整理 .下载可编辑自动进样器 ：Varian 410 自动进样器 ；质谱仪：Varian 310 LC-MS/MS三重四极杆质谱仪 （ESI离子源）；色谱柱：Varian Inertsil 3 ODS-3（150mm2mm，3m）。2、试剂甲醇：HPLC 色谱纯；超纯水：Millipore Express超纯

8、水系统制备 ；标准溶液 ：用甲醇配制邻苯二甲酸二甲酯(DMP) 、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)混合标准溶液 （ 0.1ppm ）。四、实验步骤1、条件设置色谱 条件 ： 流动 相（ 100% 甲 醇） ；流速（ 0.2ml/min ）； 扫描 时间（ 7min ）；离子源模式 ：电喷雾电离 （ ESI），正离子模式 ；扫描条件 ： Detector ： 1000V ； Needle ： 5000V ； Shield ： 600V ； SprayChamber Temperature： 50 ；Nebulizing Gas Pressure： 55psi ；Dryin

9、g GasPressure ： 18psi ， Drying Gas Temperature( ) ：250 ， CapilaryVoltage30(V)， Coll.Energy 30(v) ；质量分析器 ：三重四极杆 ；进样体积 ： 10ul 。2、实验测定按实验操作规程完成仪器开机、参数设置及测定 。.专业 .整理 .下载可编辑根据表 1 中的数据 ，设置 m/z ，选择各种扫描模式 （全扫描、选择离子扫描、子离子扫描 、母离子扫描 、多反应监测模式 ）进行测定 。表 1 待测物质的母离子和主要子离子母离子（ m/z ）子离子（ m/z ）五 .数据处理1. 全扫描模式方式 （ Scan

10、）DMPDEPDBP195.1223.1279.1163.1149.1149.1.专业 .整理 .下载可编辑从图中可以看出 ，各峰没有很好的分开，峰形也过宽 。一方面是由于色谱柱坏掉了，另一方面色谱流动相为100% 甲醇，极性变小 ，峰流出时间变快 ，导致没有很好的分开 。该表为理论推测出的质荷比DMPDEPDBP加 H+（m/z ）195223279加 Na+（m/z ）217245301由该表可知 ,上图中出现的 217 为 DEP 加 Na 后的质荷比 ， 301 为 DBP 加 Na 后的质荷比 。对于全扫描 ，扫描范围要包括所有离子的质量数。质荷比最小为195 ，故下限设定为 100

11、，若太低则信号很弱 ；上限设定到 350，因为 DBP 加 Na+ 质荷比是301，在此基础上加 50，设定 350.2.选择离子监测模式 （Selective Ion Monitoring，SIM ）.专业 .整理 .下载可编辑从全扫描模式方式 （ Scan）知道有质荷比223、 279 、195 的离子出现 ，故图2、3、4 分别为选定质荷比223 、279 、195 得到的色谱图 ，该图可用于目标化合物检测及定量分析3.子离子扫描模式 （Product Scan ）.专业 .整理 .下载可编辑选定质荷比为 223 的母离子 ，得到由其产生的质荷比为149 、 177 的子离子 。1）下面

12、为 223 的母离子变成 177 的子离子可能的反应过程：OOOOHOOOO.专业 .整理 .下载可编辑2）下面为 223 的母离子变成 149 的子离子可能的反应过程：OOOOO4.母离子扫描模式 （Precursor Scan ）由图可知质荷比为149 的子离子不仅是由质荷比为223 的母离子产生的 ，而且是由质荷比为 279 的母离子产生的 。.专业 .整理 .下载可编辑下面为 279 的母离子变成 149 的子离子可能的反应过程：OHOCC4H9OOC4H9OHCOO5.多反应监测模式 （MRM ）.专业 .整理 .下载可编辑由于质荷比为149 的子离子也可能是由质荷比为279 的母离

13、子产生的 ，而质荷比为 177 的子离子只可能是由质荷比为223 的母离子产生的 。 故先选择质荷比223 的特征离子 ，再选择质荷比177 的特征离子 ，这样经过两次选择 ，比单四极质量分析器的SIM 方式选择性 、排除干扰能力 、专属性更强 ，信噪比更高 。比较这五组图的信噪比可以看出，全扫描的信噪比最弱为18 ，而 MRM 的信噪比最强，为 5990 ，是全扫描的 300 多倍 。五、思考题1、比较各模式的测定结果 ，讨论各模式在测定中的作用。全扫描模式方式一般用于未知化合物的定性分析选择离子监测模式主要用于目标化合物检测和复杂混合物中杂质的定量分析子离子扫描模式主要用于化合物结构分析母离子扫描模式主要用于同系物的分析中性丢失扫描模式主要用于中性碎片的分析多反应监测模式主要用于定量分析。2、结合 HPLC 等其它色谱分析技术及实验，讨论 LC-MS 的优势及在社会中所能起到的作用 。LC-MS 把液相色谱和质谱法的优势合二为一，具有灵敏度高 ，分析速度快，图谱解析简单等