液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)的各种模式探索

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（Liquid Chromatography/Mass Spectrometry，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（Atmospheric pressure 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）。

（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（Selective Ion 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（Product 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：（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； 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（150mm×2mm，3μm）。 2、试剂

甲醇：HPLC色谱纯；

超纯水：Millipore Express超纯水系统制备；

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；Spray Chamber Temperature：50℃；Nebulizing Gas Pressure：55psi；Drying Gas Pressure：18psi，Drying Gas Temperature (℃)：250℃，Capilary Voltage 30(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。

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）

DMP 195.1 163.1

DEP 223.1 149.1

DBP 279.1 149.1

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

DMP DEP DBP 加H+（m/z） 195 223 279 加Na+（m/z） 217 245 301 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，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）

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）

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