(完整word版)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術..

1、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用技術，簡稱質(zhì)譜聯(lián)用，即將氣相色譜儀與質(zhì)譜儀通過接 口組件進行連接， 以氣相色譜作為試樣分離、 制備的手段， 將質(zhì)譜作為氣相色譜 的在線檢測手段進行定性、 定量分析，輔以相應的數(shù)據(jù)收集與控制系統(tǒng)構建而成 的一種色譜- 質(zhì)譜聯(lián)用技術，在化工、石油、環(huán)境、農(nóng)業(yè)、法醫(yī)、生物醫(yī)藥等方 面，已經(jīng)成為一種獲得廣泛應用的成熟的常規(guī)分析技術。1、產(chǎn)生背景色譜法是一種很好的分離手段， 可以將復雜混合物中的各種組分分離開， 但 它的定性、 鑒定結構的能力較差， 并且氣相色譜需要多種檢測器來解決不同化合 物響應值的差別問題； 質(zhì)譜對未知化合物的結構有很強的鑒別能力， 定性專屬

2、性 高，可提供準確的結構信息，靈敏度高，檢測快速，但質(zhì)譜法的不同離子化方式 和質(zhì)量分析技術有其局限性， 且對未知化合物進行鑒定， 需要高純度的樣本， 否 則雜質(zhì)形成的本底對樣品的質(zhì)譜圖產(chǎn)生干擾， 不利于質(zhì)譜圖的解析。 氣相色譜法 對組分復雜的樣品能進行有效的分離， 可提供純度高的樣品， 正好滿足了質(zhì)譜鑒 定的要求。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass sepetrometry , GC-MS 技術 綜合了氣相色譜和質(zhì)譜的優(yōu)點， 具有 GC 的高分辨率和質(zhì)譜的高靈敏度、 強鑒別 能力。GC-MS 可同時完成待測組分的分離、鑒定和定量，被廣泛應用于復雜組 分的分離與鑒

3、定。2、技術原理與特點氣相色譜技術是利用一定溫度下不同化合物在流動相 （載氣）和固定相中分 配系數(shù)的差異， 使不同化合物按時間先后在色譜柱中流出， 從而達到分離分析的 目的。保留時間是氣象色譜進行定性的依據(jù)， 而色譜峰高或峰面積是定量的手段， 所以氣相色譜對復雜的混合物可以進行有效地定性定量分析。 其特點在于高效的 分離能力和良好的靈敏度。 由于一根色譜柱不能完全分離所有化合物， 以保留時 間作為定性指標的方法往往存在明顯的局限性， 特別是對于同分異構化合物或者 同位素化合物的分離效果較差。質(zhì)譜技術是將汽化的樣品分子在高真空的離子源內(nèi)轉化為帶電離子，經(jīng)電 離、引出和聚焦后進入質(zhì)量分析器， 在磁

4、場或電場作用下， 按時間先后或空間位 置進行質(zhì)荷比（質(zhì)量和電荷的比，m/z）分離，最后被離子檢測器檢測。其主要 特點是遷建的結構鑒定能力， 能給出化合物的分子量、 分子式及結構信息。 在一 定條件下所得的 MS碎片圖及相應強度， 猶如指紋圖， 易與辨識，方法專屬靈敏。 但質(zhì)譜拘束最大的不足之處在與要求 樣品是單一組分，無法滿足復雜物質(zhì)的分 析。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術（GC/MS）是基于色譜和質(zhì)譜技術的基礎上，去唱 不斷，充分利用氣象色譜對復雜有機化合物的高效分離能力和質(zhì)譜對化合物的準 確鑒定能力進行定性和定量分析的一門技術。在 GC/MS 中氣象色譜是質(zhì)譜的楊 敏預處理器，而質(zhì)譜是氣相色譜的檢

5、測器。兩者的聯(lián)用不僅僅獲得了氣相色譜中 保留時間、強度信息，還有質(zhì)譜中質(zhì)荷比和強度信息。同時，計算機的發(fā)展提高 了儀器的各種性能，如運行時間、數(shù)據(jù)收集處理、定性定量、譜庫檢索及故障診 斷等。因此，GC/MS 聯(lián)用技術的分析方法不但能使樣品的分離、鑒定和定量一 次快速地完成，還對于批量物質(zhì)的整體和動態(tài)分析起到了很大的促進作用。3、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)組成GC/MS 系統(tǒng)（見圖）由氣相色譜單元、質(zhì)譜單元、計算機和接口四大件組 成，其中氣相色譜單元一般由載氣控制系統(tǒng)、 進樣系統(tǒng)、色譜柱與控溫系統(tǒng)組成； 質(zhì)譜單元由離子源、離子質(zhì)量分析器及其掃描部件、離子檢測器和真空系統(tǒng)組成； 接口是樣品組分的傳輸線

6、以及氣相色譜單元、質(zhì)譜單元工作流量或氣壓的匹配 器；計算機控制系統(tǒng)不僅用作數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、檢索和儀器的自動控制， 而且還拓寬了質(zhì)譜儀的性能。圖1GC/MS儀組成圖3.1氣路系統(tǒng)GC/MS 中載氣由高壓氣瓶（約 15MPa）經(jīng)減壓閥減至 0.2-0.5MPa,再經(jīng)載 氣凈化過濾器（除氧、除氮、除水等）和穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥及流量計到達氣相色譜 的進樣系統(tǒng)。GC/MS 的氣源主要來自氦氣。其優(yōu)點在于化學惰性對質(zhì)譜檢測無 干擾，且載氣的擴散系數(shù)較低。缺點是分析時間延長。另外，載氣的流速、壓力 和純度（為 9.999%）對樣品的分離、信號的檢測和真空的穩(wěn)定具有重要的影響。如果配置化學電離源，GC/MS

7、 還需要甲烷、異丁烷、氨等反應氣體。對于 具有GC/MS 功能的質(zhì)譜儀則需要氬氣、氮氣等碰撞氣體和相應的氣路系統(tǒng)。3.2進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)包括進樣器和氣化室。 GC/MS 要求各種形態(tài)樣品沸點低、熱穩(wěn)定 性好。在一定氣化溫度（最高 350-425C）下進入氣化室后能有效氣化，并迅速 進入色譜柱，無歧視，無損失，記憶效應小。為解決進樣的歧視現(xiàn)象，以提高分 析的精密度和準確度，近幾年來分流 / 不分流進樣、毛細管柱直接進樣、程序升 溫柱頭進樣等毛細管進樣系統(tǒng)取得了很大的進步。 一些具有樣品預處理功能的配 件，如固相微萃取、頂空進樣器、吹掃 -捕集頂空進樣器、熱脫附儀、裂解進樣 器等也相繼出現(xiàn)。3.3

8、柱系統(tǒng)柱系統(tǒng)包括柱箱和色譜柱。 柱箱的控溫系統(tǒng)范圍廣， 可快速升溫和降溫。 柱 溫對樣品在色譜柱上的柱效、 保留時間和峰高有重要的影響。 由于分析樣品時遵 循氣相色譜的“相似相溶”原理，所以根據(jù)應用需要可選擇不同的 GC/MS 專用 色譜柱。目前，多用小口徑毛細管色譜柱，檢測限達到 10-15-10-12水平。3.4接口接口是連接氣相色譜單元和質(zhì)譜單元最重要的部件。 接口的目的是盡可能多 地去除載氣， 保留樣品， 使色譜柱的流出物轉變成粗真空態(tài)分離組分， 且傳輸?shù)?質(zhì)譜儀的離子源中。 GC/MS 聯(lián)用儀中接口多采用直接連接方式，即將色譜柱直 接接入質(zhì)譜離子源。 其作用是將待測物在載氣攜帶下從氣

9、相色譜柱流入離子源形 成帶電粒子，而氦氣不發(fā)生電離而被真空泵抽走。 通常，接口溫度應略低于柱溫， 但也不應出現(xiàn)溫度過低的“冷區(qū)” 。在 GC/MS 儀的發(fā)展中，接口方式還有開口 分流型、噴射式分離器等。3.5離子源離子源的作用就是將被分析物的分子電離成離子， 然后進入質(zhì)量分析器被分 離。目前常用的離子源有電子轟擊源（ electron ionization , EI ）和化學電離源 （ chemicalionization , CI）。1電子轟擊源（ EI ）電子轟擊源是 GC/MS 中應用最廣泛的離子源。主要由電離室、燈絲、離子 聚焦透鏡和磁極組成。 燈絲發(fā)射一定能量的電子可使進入離子化室的

10、樣品發(fā)生電 離，產(chǎn)生分子離子和碎片離子。 EI 的特點是穩(wěn)定，電離效率高，結構簡單，控 溫方便，所得質(zhì)譜圖有特征，重現(xiàn)性好。因此，目前絕大多數(shù)有機化合物的標準 質(zhì)譜圖都是采用電子轟擊電離源得到的。但 EI 只檢測正離子，有時得不到分子 量的信息，譜圖的解析有一定難度，如醇類物質(zhì)。2化學電離源（ CI）化學電離源 CI 結構與 EI 相似。不同的是， CI 源是利用反應氣的離子與化 合物發(fā)生分子離子反應進 行電離的一種“軟”電離方法。常用反應氣有：甲烷、異丁烷和氨氣。所得質(zhì)譜圖簡單，分子離子峰和準分子離子峰較強，其碎片 離子峰很少， 易得到樣品分子的分子量。 特別是某些電負性較強的化合物 （鹵素

11、 及含氮、氧化合物）的靈敏度非常高。同時， CI 可以用于正、負離子兩種檢測 模式，而且是負離子的 CI 質(zhì)譜圖靈敏度高于正離子的 CI 質(zhì)譜圖2-3個數(shù)量級。 但是，CI 源不適于難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定性或極性較大的化合物，并且CI 譜圖重復性不如 EI 譜，沒有標準譜庫。得到的碎片離子少，缺乏指紋信息。3.6質(zhì)量分析器常用的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀有氣相色譜-四級桿質(zhì)譜儀（ GCQ-MS）、氣相色譜一離子阱串聯(lián)質(zhì)譜儀 （GC/ IT - MS - MS） ,氣相色譜一時間飛行質(zhì)譜 儀 （GC/ TOF - MS ）和全二維氣相色譜飛行時間質(zhì)譜儀（GCXGC /TOF-MS）,不同生產(chǎn)廠家型號質(zhì)量掃描

12、范圍不同，有的高達 1200amu。3.7離子檢測器質(zhì)譜儀常用檢測器為電子倍增管、光電倍增管、照相干板法和微通道板等。目前四級質(zhì)譜、 離子阱質(zhì)譜常采用電子倍增器和光電倍增管， 而時間飛行質(zhì)譜多 采用微通道板。其檢測器靈敏度都很高。3.8真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)是 GC/MS 的重要組成部分。一般包括低真空前級泵（機械泵） 、 高真空泵（擴散泵和渦輪泵較常用） 、真空測量儀表和真空閥件、管路等組成。 質(zhì)譜單元必須在高真空狀態(tài)下工作，高真空壓力達 10-5-10-3Pa。另外，高真空不 僅能提供無碰撞的離子軌道和足夠的平均自由程， 還有利于樣品的揮發(fā)， 減少本 底的干擾，避免在電離室內(nèi)發(fā)生分子 -離子反應

13、，減少圖譜的復雜性。3.9計算機控制系統(tǒng)1調(diào)諧程序一般質(zhì)譜儀都設有自動自動調(diào)諧程序。 通過調(diào)節(jié)離子源、 質(zhì)量分析器、 檢測 器等參數(shù)， 可以自動調(diào)整儀器的靈敏度、 分辨率在最佳狀態(tài)， 并進行質(zhì)量數(shù)的校 正。所需調(diào)節(jié)的質(zhì)量范圍不同， 采用的標準物質(zhì)也不同。 通常分子量為 650 以內(nèi) 的低分辨率 GC/MS 儀器多采用全氟三丁胺（PFTBA ）中 m/z 69、219、502、614 等特征離子進行質(zhì)量校正。2數(shù)據(jù)采集和處理程序混合物經(jīng)過色譜柱分離之后， 可能獲得若干個色譜峰。 每個色譜峰進過數(shù)次 掃描采集所得。 一般來說，質(zhì)譜進行質(zhì)量掃描的速度取決于質(zhì)量分析器的類型和 結構參數(shù)。 一個完整的色

14、譜峰通常需要至少 6 個以上數(shù)據(jù)點， 這要求質(zhì)譜儀有較 高的掃描速度，才能在很短的時間內(nèi)完成多次全范圍的質(zhì)量掃描。與常規(guī)的GC/MS 相比，飛行時間質(zhì)譜儀具有更高速的質(zhì)譜采集系統(tǒng)。 隨著 GC/MS 解決經(jīng) 濟技術的發(fā)展， 可以一次性采集上百個組分， 然后通過計算機的軟件功能可完成 質(zhì)量校正、譜峰強度修正、譜圖累加平均、元素組成、峰面積積分和定量運算等 數(shù)據(jù)處理程序。 GC/MS 中最常用兩種檢測方式為全掃描和選擇離子監(jiān)測工作方 式。前者是隨著樣品組分變化， 在全掃描方式下形成的總離子流隨時間變化的色 譜圖，稱總離子流色譜圖。 適合于未知化合物的全譜定性分析， 且能獲得結構信 息；后者采用這種

15、選擇離子監(jiān)測工作方式所得到的特征離子流隨時間變化形成了 質(zhì)量離子色譜圖或特征離子色譜圖。對目標化合物或目標類別化合物分析 ，靈 敏度明顯提高，非常適合復雜混合物中痕量物質(zhì)的分析。3譜圖檢索程序被測物在標準電離方式電子轟擊源 EI 70eV 電子束轟擊下，電離形成質(zhì)譜 圖。利用譜庫檢索程序可以在標準譜庫中快速地進行匹配， 得到相應的有機化合 物名稱、結構式、分子式、分子量和相似度。 目前國際上最常用的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫有： NIST 庫、NIST/EPA/NIH 庫、Wiley 庫等。另外，用戶還可以根據(jù)需要建立用戶 質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫。4診斷程序在各種分析儀器的使用過程中出現(xiàn)各種問題和故障是難免的， 因此采用

16、儀器 自身設置的診斷軟件進行檢測是必不可少的。 同時，在儀器調(diào)諧過程中設置和監(jiān) 測各種電壓，或檢查儀器故障部位，有助于儀器的正常運轉和維修。4、氣質(zhì)聯(lián)用技術分析方法4.1氣相色譜部分氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用儀一般采用高純（ 99.999%）化學惰性好的氦氣（電離 電位 24.6 e V,比一般有機物的電離電位高），其分子離子峰 m/z = 4，在多數(shù)質(zhì) 譜的掃描質(zhì)荷比下限之外， 對總離子流質(zhì)量色譜圖和質(zhì)譜圖干擾小。 不能使用氮 氣，其電離電位只有 15.6 e V,接近大多數(shù)化合物的電離電位，而且其分子離子 峰 m/z = 28，易與某些化合物的特征離子重疊，也接近多數(shù)質(zhì)譜的掃描質(zhì)荷比下 限，會產(chǎn)

17、生較高的本底干擾，降低豐度比。氫氣的電離電位為15.4 e V,但其分子離子峰 m/z = 1，在一些應用中可以代替氦氣。氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用儀只能使用高純度的載氣（ 99.999%），以減小本底干 擾，管路必須是經(jīng)過嚴格凈化處理過的才能使用。 在載氣進入色譜柱前應通過氣 體凈化器出去水、氧氣和烴類物質(zhì)，防止損害色譜柱，并設法控制氮氣、氬氣等 永久性氣體的含量。氣質(zhì)聯(lián)用多將毛細管色譜柱直接插入離子源， 因此柱流量必須進行控制， 與 真空泵的抽速匹配。 一般真空泵的抽速在 60-100 Ls1， 進入質(zhì)譜的氣體流量不 能超過 1 mLmin-1,抽速較大的渦輪分子泵可允許 2-4mL min-1

18、的流量。一般色譜柱的流速計量多采用恒壓方式， 隨柱溫升高柱流量會逐漸減小， 這 時應保證流量不低于 0.4 mL min-1，否則會對分離效果產(chǎn)生較大影響，實際操作 中應在分離效果與真空效果之間作出平衡。氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用法中，試樣前處理的要求與氣相色譜一致，對于氣質(zhì)聯(lián) 用而言，由于質(zhì)譜檢測器很靈敏，最重要的是要避免前處理帶來的本底干擾和離 子源污染，因此試樣的基質(zhì)應越簡單越好， 制樣溶劑最好使用色譜純， 使用分析 純則應重蒸。氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用儀一般使用窄口徑毛細管色譜柱，最好是 MS 專屬型色 譜柱，選擇時應保證柱效高，惰性好，熱穩(wěn)定性好，以保證低流失和較高的分離 效率。4.2質(zhì)譜部分

19、質(zhì)譜屬于精密的分析技術， 質(zhì)譜儀從進樣、 離子化、離子質(zhì)量分離到檢測需 要控制的參數(shù)和條件很多， 與氣相色譜聯(lián)用后還涉及接口、 真空系統(tǒng)維護等單純 質(zhì)譜分析中沒有的問題。 需要全面分析和把握。 下面以四級桿質(zhì)譜為例對聯(lián)用時 的質(zhì)譜技術要領作簡單介紹。1儀器的調(diào)諧儀器的調(diào)諧就是通過調(diào)節(jié)離子源、 質(zhì)量分析器、 離子檢測器的參數(shù)對儀器進 行校準，達到所需要的分辨率、靈敏度、準確度和正常的離子強度比，提高質(zhì)譜 庫檢索的準確性， 或了解儀器狀態(tài)能否達到規(guī)定的指標。 對不同質(zhì)荷比范圍的儀 器，按操作規(guī)程的要求， 采用相應標準物質(zhì)， 通過比對標準化合物特征離子的相 對強度、實測質(zhì)量的誤差， 計算實測質(zhì)量與掃

20、描電壓的矯正曲線， 檢查操作參數(shù) 是否偏離正常值， 檢查本底峰強度， 檢查峰形來進行調(diào)諧。 調(diào)諧中可供調(diào)整的參 數(shù)有離子源的發(fā)射電流、 電子能量， 質(zhì)量分析器的工作電壓， 離子聚焦透鏡電壓 等。調(diào)諧操作時，軟件的運行窗口可以顯示特定離子質(zhì)量的峰形及各參數(shù)的變化 情況，調(diào)諧結束后可以直接給出調(diào)諧結果。2質(zhì)譜真空系統(tǒng)的維護真空系統(tǒng)是質(zhì)譜正常工作的基礎， 正確的開關機操作步驟和日常維護是維持 良好真空的必要條件。 應該盡量將試樣進行成批分析， 較少開關機的次數(shù)， 并盡 量防止突然斷電的情況發(fā)生， 一般一周或數(shù)周關機一次。 氣質(zhì)聯(lián)用儀的啟停通常 有日常關機和徹底關機兩種狀態(tài)， 日常關機狀態(tài)下質(zhì)譜不卸真

21、空， 載氣維持小流 量的輸入；維護操作一般在徹底關機狀態(tài)下徹底卸掉真空后進行。 注意，只有在 質(zhì)譜的離子檢測器降至室溫后才能卸真空， 防止突然降溫損壞離子檢測器； 完全 卸掉真空之前切不可關掉質(zhì)譜及直接進樣裝置的真空泵， 以防止泵油倒吸。 另外 還應定期檢查擴散泵的油面高度，更換泵油。分子渦輪泵要定期檢查冷卻系統(tǒng)。3質(zhì)譜圖本底干擾的來源及對策質(zhì)譜真空系統(tǒng)的潔凈是獲得高質(zhì)量質(zhì)譜圖的保證。 真空系統(tǒng)的殘余氣體是本 底干擾的主要來源， 并且這種殘余氣體的產(chǎn)生是不可避免的。 其主要來源是色譜 柱的固定相流失， 進樣口硅橡膠隔墊殘渣， 它們主要是硅氧烷聚合物的殘渣。 這 些流失物會源源不斷地進入離子源，

22、 造成色譜圖和質(zhì)譜圖的基線噪聲增大， 硅氧 烷聚合物的碎片一般相對分子質(zhì)量教大， 并且質(zhì)譜圖特征明顯。 其質(zhì)荷比范圍分 布較寬（ m/z= 73-503），大部分分布在常規(guī)分析所檢測的質(zhì)量掃描范圍內(nèi)，會對 靈敏度和準確度產(chǎn)生干擾，可能造成圖譜失真。其他污染物的來源還包括氣相色譜載氣不純、 進樣針污染、 試樣污染、 溶劑 污染、離子源清洗劑污染和泵油蒸發(fā)等。一般進樣和不進樣流失的本底圖譜是一樣的， 僅是強度不同， 在圖譜中可以 扣除得到良好的譜圖。 但正確的維護和操作才是降低此類干擾的根本保證， 如及 時清洗易污染的部件， 使用耐高溫的交聯(lián)鍵合相色譜柱和耐高溫的密封隔墊， 及 時更換失效的密封隔

23、墊； 進樣分析前對氣相色譜系統(tǒng)進行充分的老化； 分析完成 后不急于降溫關機，對系統(tǒng)進行適當?shù)暮婵竞统檎婵眨欢ㄆ诟鼡Q泵油。4質(zhì)譜的掃描方式從氣相色譜流出的組分不斷進入質(zhì)譜， 質(zhì)譜對組分離子的質(zhì)荷比分布和相對 強度進行快速反復掃描并采集數(shù)據(jù)。 不同的掃描方式所檢測的離子不同， 獲得的 色譜圖的意義也不同，最常見的兩種掃描方式是全離子掃描（ TIM ）和選擇性離 子掃描（ SIM ）。全離子掃描是將每張質(zhì)譜圖中所有的離子強度相加，所獲得的 質(zhì)量色譜圖為總離子流色譜圖（ TIC ），反映總離子流強度隨掃描時間的變化的 情況。將每次全離子掃描得到的質(zhì)譜圖中某一個質(zhì)荷比的離子的強度疊加得到的 離子流強度作

24、縱坐標， 以時間為橫坐標， 即得到被檢測離子的強度隨掃描時間變 化的曲線， 這就是質(zhì)量色譜圖。 質(zhì)量色譜圖可以反映色譜流出的特定組分的濃度 隨時間變化的情況。 SIM的靈敏度要比 TIM 高 2-3 個數(shù)量級，峰形及重現(xiàn)性也 較好，可以利用化合物特征離子質(zhì)量色譜圖的保留時間有差異，則表明 TIC 中 的同一個色譜峰可能存在不止一個化合物。但 SIM 不能進行未知物的鑒定，因 為需要事先知道化合物的離子質(zhì)量。5質(zhì)譜圖譜庫檢索 利用質(zhì)譜解析，對照質(zhì)譜庫中的質(zhì)譜圖即可快速分析化合物的結構等信息。美國國家標準與技術局（NIST）的譜庫檢索系統(tǒng)和 Wiley 數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)今應用最 廣泛的質(zhì)譜庫系統(tǒng)，各廠商

25、的質(zhì)譜庫多參照該系統(tǒng)編撰， NIST 譜庫檢索系統(tǒng)集 成了相對分子質(zhì)量、同位素組成、圖譜解析、自動鑒別質(zhì)譜數(shù)據(jù)、分離氣相色譜 共流出色譜峰等功能。 注意這些參考圖譜不可避免地會有疏漏， 一個化合物也可 能存在多張圖譜，而且應注意實測譜圖的來源、 、所用儀器類型以及操作條件的 差異。6設置采集延時氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用的應用范圍很廣， 通常的用途有復雜混合物的成分分析， 雜質(zhì)成分的鑒定和定量分析， 目標化合物殘留的定量分析。 氣相色譜的操作參數(shù) 可以直接移植到氣質(zhì)聯(lián)用儀上， 質(zhì)譜條件則除了電離電壓、 掃描速率、質(zhì)量范圍、 信號放大電流等外， 還應注意溶劑峰扣除時間的設定。 由于遮普為了自我保護通

26、常在信號飽和時會中斷信號采集， 而氣質(zhì)聯(lián)用儀的進樣量相對于試樣溶劑量來說 很小，溶劑沸點又很低， 在氣相色譜中將首先流出色譜柱。 因此如不設定采集延 時，使質(zhì)譜在溶劑出峰后再進行檢測（通常 2-5min 后），則溶劑峰很容易使質(zhì)譜 檢測器飽和而采集不到待測組分的色譜峰。在實際分析操作中應注意以下問題： 應收集保存與試樣相關的所有信息， 包 括試樣性質(zhì)與前期制樣操作過程； 盡可能收集各種標準品備用， 應對可能出現(xiàn)的 問題；根據(jù)分析需要選擇合適的色譜柱和操作條件； 根據(jù)試樣性質(zhì)選擇合適的離 子化方式；選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)記錄和處理方法。4.3定量分析氣質(zhì)聯(lián)用技術在定量方面具有一定優(yōu)勢， 即可以在色譜峰分

27、離不完全的情況 下，采用選擇性離子掃描， 利用其各自特征離子保留時間的差異， 根據(jù)化合物特 征離子的峰面積或峰高與相應待測組分含量的比例關系， 對其中的化合物分別進 行定量。而且選擇性離子流色譜圖相對不易受干擾，定量結果更可靠。在用質(zhì)譜 進行定量前，應首先根據(jù)其保留時間和質(zhì)譜圖確認目標化合物的特征離子， 以免 產(chǎn)生假陽性。定量的操作方法是， 先選定目標色譜峰， 選取該峰附近兩側的基線噪聲作為 本底干擾予以扣除， 然后對峰面積進行積分或計算峰高， 然后換算成待測組分的 濃度。由于質(zhì)譜靈敏度較好，常用的換算方法是 TIC 峰面積歸一化法，對于成 分復雜的待測物， 應考慮使用校正曲線法， 以排除未完

28、全分離的峰中非目標組分 的干擾。同位素標記內(nèi)標法是將穩(wěn)定性同位素（如2H,13C,15N）標記到待測組分好 和內(nèi)標物中的內(nèi)標校正曲線法， 具有很高的靈敏度和專屬性。 這是氣質(zhì)聯(lián)用技術 獨有的技術，除質(zhì)譜以外，其他色譜檢測器均不能使用。4.4定性分析氣質(zhì)聯(lián)用技術可以在有標準品的情況下根據(jù)色譜并保留時間定性， 與普通氣 相色譜的定性方法相同， 即在色譜圖中首先選定目標化合物的色譜峰， 然后調(diào)出 質(zhì)譜圖庫進行比對，確定待測組分可能的結構及其他相關信息。對于在 TIC 中 尚未完全分離的色譜峰， 可以換用 SIC 提高分辨率。 注意所選離子必須能夠確證 為待測組分主要的特征離子。 若無標準品則可以利用

29、質(zhì)譜測定化合物特征離子并 與標準質(zhì)譜圖庫比對進行結構解析，以一般的質(zhì)譜定性方法相同。如果能夠獲得較純的試樣，可以不經(jīng)過氣相色譜分離而直接進行質(zhì)譜分析， 即采用直接進樣模式（ DI ）進樣。將試樣盛入專用試樣管后，放入質(zhì)譜的直接進 樣桿，設定升溫程序， 使試樣組分按沸點由低到高依次氣化， 直接進入質(zhì)譜進行 分析。直接進樣分析也可以選擇全離子掃描（ TIM ）或選擇離子掃描（ SIM）， 所得到的圖譜也稱色譜圖，解析方法與一般氣質(zhì)聯(lián)用分析所獲得的色譜圖相同。在氣質(zhì)聯(lián)用中良好的分離是定性的基礎， 得到正確的質(zhì)譜圖是質(zhì)譜定性準確 的前提。 質(zhì)譜圖不可靠則質(zhì)譜圖庫檢索匹配率低， 增加質(zhì)譜圖解析的難度。

30、對于 未知化合物的結構鑒定， 氣質(zhì)聯(lián)用只能提供關于化合物結構特征的部分信息。 質(zhì) 譜庫的檢索結果一般是提供幾個可能的化合物結構、 名稱、 相對分子質(zhì)量、 分子 式等信息，并依照匹配程度的大小列出以供參考。 待測物質(zhì)結構的最終確證必須 結合其他手段，如核磁共振、全合成等。5、氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用技術的應用GC/MS 聯(lián)用在分析檢測和研究的許多領域中起著越來越重要的作用，特別 是在許多有機化合物常規(guī)檢測工作中成為一種必備的工具。 如環(huán)保領域在檢測很 多有機污染物， 特別是一些低濃度的有機物， 如二噁英等的標準方法就是規(guī)定用 GC/MS ;藥物研究、生產(chǎn)、質(zhì)控以及進出口的許多環(huán)節(jié)中都要用到GC/M

31、S ;法庭科學中對燃燒爆炸現(xiàn)場的調(diào)查， 工業(yè)產(chǎn)品領域如石油、 食品、 化工等行業(yè)都離 不開 GC/MS。5.1氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用技術在環(huán)境分析中的應用Mike H Carter 等用毛細管 GC-MS-DS 分析了環(huán)境溢出油樣。填充柱（250cmX2mm）裝有固定相 3%的 Sp-2100 擔體 Supel Coport （80-100 目），毛 細管柱管壁涂 SE-30 和載體涂 0V-17（分別為 34 米和 33 米），用 CI、 EI 兩種類 型的質(zhì)譜。N. E. Spingarn 等用 GC-MS 分析 15 種易揮發(fā)的物質(zhì)（乙醛、烯丙醇、 氯丙烯、醋酸戊酯、糠醛等），檢出限低于

32、 10ppb,回收率，精確度測量表明， 該法可用作定量分析。R- H -wightman 等用 GC-MS 研究了常見于環(huán)境樣品中， 合成磷酸三烷基酯以及芳基磷酸酯的物理特性，結果說明 GC-MS 對這些環(huán)境樣 品是一個最靈敏、快速的分析方法。A-D-Santer 等通過各實驗室對環(huán)境樣品中53 種可萃取的重要污染物的分析，對實驗室之間的 GCMS 響應因子精密度進 行了研究。 Kins， Chiu 等用 GC-MS 和 GC-FT-IR 測定了多環(huán)芳香族化合物的結 構特征，其分析的特殊化合物是不可能用所述兩種方法中的單獨一種方法完成 的。（ 1 ） 水分析Kusunoki kenichi 等

33、應用 GC-MS 測定水中的酚類化合物。 其方法是首先對試 樣進行己烷萃取，然后將酚類化合物兩次萃取到苯中，合并的苯萃取液于 K-D 濃縮器中，濃縮到 5 毫升，用色譜法分析濃縮物，甲苯檢出限為2 微克/升，苯酚、鄰甲氧基苯酚、氯酚、 2，4-二氯苯酚和三氯苯酚檢出限為 0.5 微克 /升，回 收率為 90-100%。M- Suzukr 報道了一種使用微網(wǎng)狀 Amberlite XAD-2 樹脂富集 水中痕量六氯環(huán)己烷異構體的 GC-MC 測定方法。A - Carca 敘述了污水試樣中有 機氯化物的GC 和 GC-MS 測定。 GC-MS 系統(tǒng)在數(shù)據(jù)系統(tǒng)控制下， 采用掃描或離 子選擇形式。此系

34、統(tǒng)比 GC 更靈敏，快速和較好的分辨，精度雖差，但兩個系統(tǒng) 所得結果一致。JWEichelberger 用熔融石英毛細管 GC-MS 和填充柱 GC-MS 測 定水中有機物，對該方法的精密度和準確度進行了比較。（ 2） 大氣分析E. Balfans 等用毛細管 GC、GC-MS 對降塵中 38 種多環(huán)芳烴的氧化產(chǎn)物進 行了鑒定。 R.L.Tanner 等對環(huán)境樣品中的苯并芘進行了測定、檢測限分別為 20 和 60pg。H V Tong 等在定量分析柴油和廢氣顆粒物中的 1-硝基芘時，采用一種 改進的冷卻柱上注射技術， 使分解減少到最低限度， 從而改良了定量分析的精密 度。用 GC-MS （低分

35、辨）測定空氣中痕量亞硝胺時，幾種揮發(fā)性亞硝胺的檢出 限在0.1-0.2 微克 /立方米。還有用 GC-MS 技術測定環(huán)境大氣中 ppb 級低濃度氯 甲烷、居民生活燒煤條件下（即不完全燃燒）煤煙的一般氣態(tài)成分的研究。測定 環(huán)境中某些有機氯化物研究表明，只要滿足 GC 的穩(wěn)定性，能在質(zhì)譜儀中生成特 征離子條件的物質(zhì)， 就能用幾毫微克的試樣測得完整的譜圖， 并能檢測出微微克 級范圍的給定化合物。（ 3） 沉積物分析T. R. Stenheimer 應用毛細管 GC-MS-DR 技術測量河床沉積物中 50 多種有 機化合物（大部分為烴類）。S.Sporstol 等提出了一種用 GC-MS 法分析和測定

36、沉 積物的一些芳香族的方法。GMatsumoto 報道了用 GC-MS 測定河水污泥中 n-烷 烴和不溶解的復雜烴混合物含量， 還討論了在水和沉淀中有機物組成的特征劑其 之間的相關性。R.Gotz 用 HRGC-LRMS 測定了土壤和其他固體環(huán)境樣品中的多 氯聯(lián)苯并芘-二噁英和多氯聯(lián)苯呋喃。用 GC-MS-選擇性離子檢測方法，測定鄰苯 二酸二乙酯，鄰苯二酸二丁酯和鄰苯二酸雙 -（2-乙基己基）酯，檢測限分別為 5.3， 2.7 和 1.3ppb。（ 4） 砷、硒、汞和鉛形態(tài)分析GC-MS 是目前砷化合物形態(tài)分析一種聯(lián)用技術，特別是作為低濃度砷的形 態(tài)分析方法。方法融合了 GC 的高效分離和 M

37、S 的低檢測限、寬動態(tài)線性范圍等 優(yōu)點用于砷的形態(tài)分析。 在樣品前處理時， 由于氣相色譜的分離特點通常需要對 試樣進行衍生化， 常用于砷形態(tài)分析的衍生方法有： 氫化物法， 二硫代氨基甲酸 衍生法，三甲基硅烷衍生法， DMA 的碘代二甲基砷氫化物法以及巰基乙酸甲酯(TGM)衍生法等方法。多年來 GC-MS 對砷的形態(tài)分析研究大多體現(xiàn)在對衍生 方法和樣品前處理等方面的改進。硒的測定需要將不同形態(tài)的硒變?yōu)檫m于測定的形式，為此要對樣品進行消 化。消化時要保證樣品中的硒全部轉化為適于測定的形式， 同時要盡可能避免硒 的損失。目前，常用的方法是濕法消解，但大多存在不同程度的硒損失。利用微 波消解技術消化樣

38、品有節(jié)約消化時間， 再現(xiàn)性好的優(yōu)點。 硒化物的分離富集手段 主要有色譜法、電泳、凝膠過濾等多種方法。 GC-MS 在硒形態(tài)分析中的研究重 點主要在改善固定相技術、 樣品前處理技術和衍生方法上， 通過改進提高了硒分 析的檢出限。GC 能夠直接分離揮發(fā)性的二甲基硒、二甲基二砷等。汞的形態(tài)不同，產(chǎn)生的毒性也不同。研究表明，無機汞可通過生物甲基化、 乙基化等反應生成相應的有機汞， 而有機汞可被動植物吸收， 并通過食物鏈富集， 其富集倍數(shù)可高達 106-107，最終危害人類健康。用 GC 進行汞的形態(tài)分析時， 通常有 3 種衍生方法： 氫化物法、 直接水相衍生法和格氏試劑衍生法。 多年來的 研究方向大多

39、是體現(xiàn)在色譜方法和衍生方法的改進上， GC-MS( GC-ICP-MS) 聯(lián)用技術結合了色譜法的高靈敏度的特點，已成為有機汞形態(tài)分析的有效手段。鉛的形態(tài)分析主要是分析和測定樣品中鉛的無機態(tài)離子和有機態(tài)絡合物的 濃度，所以要求分析技術有很高的靈敏度和專一性， 在分析過程中盡量避免原來 形態(tài)平衡破壞，建立簡便、快速、靈敏、準確的方法。目前主要是結合萃取分離 和富集技術，再聯(lián)用高靈敏度檢測儀器進行測定。幾乎所有的烷基鉛都可以用 GC-MS 和 GCICPMS 法測定。GCMS 聯(lián)用技術在環(huán)境、 生化等樣品中砷硒、 鉛和汞的形態(tài)分析中起著極 其重要的作用，已經(jīng)得到了廣泛的應用，但分析過程中也存在一些局

40、限。GCMS 由于不適合難揮發(fā)或不穩(wěn)定化合物的分析，分析對象急待擴展。質(zhì)譜在形態(tài) 分析領域應用中進一步提高測量的靈敏度仍然是一個質(zhì)譜分析研究的挑戰(zhàn)性課 題。由于樣品非常復雜， 待測分析物標準物問題凸顯。 由于得不到標準物質(zhì)可供 參考，鑒定未知化合物的化學結構尚有困難。5.2氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用技術在代謝組學中的應用隨著代謝 組學在醫(yī)藥生物各領域中的發(fā)展，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(GC/MS)成為組學分析平臺中最為常見的技術手段之一。對于生物樣本(如 尿、血、組織、唾液以及細胞等)中氨基酸、有機酸、多糖、膽固醇、維生素、 酰胺、多胺、 多醇、 脂肪酸、 激素、核苷酸、 磷酸酯、 多肽等小分子代謝物

41、而言， GC/MS 具有靈敏度高、分辨率強、重現(xiàn)性好以及高通量的優(yōu)點。在代謝組學的 分析策略中，不同類型的樣品通過不同的提取方法和衍生反應方法獲得相應的GC/MS 總離子流色譜圖，然后經(jīng)過數(shù)學轉化得到不同生理或病理狀態(tài)下的機體 的代謝譜，并建立數(shù)學模型，獲得體內(nèi)內(nèi)源性代謝物的變量，再利用 MS 中強大 的譜庫檢索系統(tǒng)或譜圖解析功能進行分析， 最后解釋這些代謝物變化的生物學意 義。早在 1971 年 GC/MS 就被臨床用于檢測一些特征性標志的代謝物以診斷疾 病，例如尿中膽固醇和有機酸代謝物的變化。1978 年，Gates 和 Sweeley 等曾采用代謝譜分析技術對臨床患者血和尿等樣品中化合物

42、進行定性和定量分析。 2000 年，F(xiàn)iehn 研究小組采用 GC/MS 方法對模型植物擬南芥的葉子提取物進行了植 物代謝網(wǎng)絡的研究。 此后，代謝物靶標分析、 代謝輪廓（譜）分析代謝指紋分析、 代謝組學研究已經(jīng)逐漸地被廣泛應用于生物樣本的藥物安全性評估、 疾病機制分 析和生物標志物探索， 并且對于機體受到外界環(huán)境刺激或擾動后其代謝產(chǎn)物產(chǎn)生 的動態(tài)響應提供了一種全面的理解。比如以血清為研究對象，基于 GC/MS 分析 技術的代謝輪廓譜觀察到尿毒癥患者與正常人代謝物中氨基酸 （纈氨酸、亮氨酸、 異亮氨酸）和脂肪酸（肉豆蔻酸、亞油酸）的異常變化，且被測物質(zhì)靈敏度、穩(wěn) 定性非常好。同時與臨床生化指標一

43、致。同樣，在中藥雷公藤的毒性學研究時， 根據(jù) GC/MS 分析給藥前后不同時間點的老鼠尿樣結果，對中藥安全性及多靶點 作用的機制研究提供了新的思路。今年，GC/TOF-MS 和 GCXGC/TOF-MS 技術中 TOF-MS 的快速掃描和強大 的反卷積功能為生物樣本的分析提供了高分辨率和高靈敏度的保證， 也逐漸被用 于代謝組學中尿、血、組織的研究，如 Underwood 等采用 GC/TOF-MS 研究 Huntington 疾病患者與轉基因老鼠模型的血清代謝輪廓譜， 并討論其發(fā)病機制。與單維色譜相比，兩維的色譜信息更全面更廣泛， 族分離效應、 分辨率和靈敏度 明顯提高，且相應時間縮短，得到的

44、光譜純度大大改善。 Welthagen 等應用 GCXGC/TOF-MS 技術探究NZO 肥胖鼠與 C57BL/6 鼠組織提取物中的代謝物變化， 研究結果表明配置四級桿質(zhì)量分析器的 MS 對樣品的分析一次僅獲得五六百個 色譜峰，而 TOF-MS 卻能檢測到一千多個色譜峰，從而反映 GCXGC/TOF-MS 的快速掃描和信息采集對于復雜體系的全組分分析具有重要的意義，對于未來生 物樣品的代謝組學研究提供了技術上的保證。隨著生命科學的發(fā)展， 分析樣品越來越復雜， 分子量范圍也越來越大， 氣相 色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術如離子阱質(zhì)譜聯(lián)用儀具有 MSn多級質(zhì)譜功能，作為分析混合 物和分子結構鑒定的重要手段，

45、也逐漸成為當今醫(yī)學和生物分析等領域研究的熱 點之一。目前，代謝組學技術正日益受到科研工作者的關注，特別是 GC/MS 技 術的不斷革新，有助于人們更好地理解機體內(nèi)復雜的代謝網(wǎng)絡以及生命活動規(guī) 律。5.3氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用技術在食品質(zhì)檢中的應用氣相色譜 -質(zhì)譜聯(lián)用技術在食品中的應用越來越廣泛，主要應用于食品的檢 測分析，如農(nóng)藥殘留量的測定、食品風味成分的檢測、油脂及脂肪酸的測定、食 品添加劑的測定及調(diào)味品和酒類檢測。（ 1） 農(nóng)藥殘留的測定近年來，隨著我國對食品安全的重視， GC-MS 在農(nóng)藥殘留檢測的研究得到 了迅速發(fā)展。張兵等用 GCMS 測定蔬菜中十五種農(nóng)藥殘留量。 李云飛等用 GC

46、MS 以選擇離子檢測方式對果蔬類農(nóng)產(chǎn)品中含有機氯、有機磷、氨基甲酸酯及 除蟲菊酯類 4類 12 種農(nóng)藥的殘留量進行定性和定量分析。結果表明方法回收率 在 80%-120%，變異系數(shù)在 6%-20% 之間。許泓等采用 GC-MS 對果蔬中 107 種 殘留農(nóng)藥檢測進行了系統(tǒng)研究， 考察了被測組分在不同極性毛細管色譜柱上的保 留時間值。鄭孝華等將微波輔助萃取同液液萃取技術相結合，利用 GC-MS 開發(fā) 了蔬菜、水果中多種擬除蟲菊酯殘留的檢測技術。李擁軍等采用微量化學法和固 相萃取技術， 用丙酮： 正己烷 （1:1 ,V/V ）萃取，活性炭和中性氧化鋁小柱凈化， 用 GC-MS 可同時測定茶葉中 6

47、 種擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的殘留量。方法回收率在 84.6%-115.1%之間，相對標準偏差為 3%-7%。胡小鐘等研究了一定濃度范圍內(nèi) 農(nóng)藥峰面積與濃度的線性關系， 相關系數(shù)均好于0.99。他們用傳統(tǒng)的液液分配和 基質(zhì)固相萃取相結合， GC-MS 分三組對 266 種農(nóng)藥進行了分析檢測，并應用于 236 個蘋果汁的實際樣品分析，效果良好。（ 2） 風味成分分析氣相色譜和質(zhì)譜的聯(lián)用 GC-MS 是目前主流的分析設備， 一般和頂空裝置、SPME和 SDE 等前處理裝置聯(lián)用，實現(xiàn)食品風味物質(zhì)的快速分離分析。GC-MS是 GC 與 MS-體化的裝置，檢測化合物是什么（定性）和多少（定量）的精密 分析儀器。 GC