液質(zhì)原理、分類、特點

LC-MS原理概述

液質(zhì)聯(lián)用以液相色譜作為分離系統(tǒng)，質(zhì)譜為檢測系統(tǒng)。樣品在質(zhì)譜部分和流動相分離，被離子化后， 經(jīng)質(zhì)譜的質(zhì)量分析器將離子碎片按荷質(zhì)比分開，經(jīng)檢測器得到質(zhì)譜圖。

體現(xiàn)了色譜和質(zhì)譜優(yōu)勢的互補，將色譜對復雜樣品的高分離能力，與MS具有高選擇性、高靈敏度及能夠提供相對分子質(zhì)量與結(jié)構信息的優(yōu)點結(jié)合起來，在藥物分析、食品分析和環(huán)境分析等許多領域得到了廣泛的應用。

常用的兩大分類系統(tǒng)：

一種是從質(zhì)譜的離子源角度來劃分，包括電噴霧離子源(ESI)，大氣壓化學電離源(APCI)，大氣壓光電離源(APPI)和基質(zhì)輔助激光解吸電離源(MALDI)等。

另一種是從質(zhì)譜的質(zhì)量分析器角度來劃分，包括四極桿、離子阱、飛行時間(TOF)和傅立葉變換質(zhì)譜等。ESI、APCI和APPI三種離子源大多與四極桿和離子阱質(zhì)譜聯(lián)用，是目前應用最廣泛的幾種液質(zhì)聯(lián)用儀。

主要分析特點：

LC-MS除了可以分析氣質(zhì)聯(lián)用所不能分析的強極性、難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定性的化合物之外，還具有以下幾個方面的優(yōu)點：

分析范圍廣，MS幾乎可以檢測所有的化合物，比較容易地解決了分析熱不穩(wěn)定化合物的難題；

分離能力強，即使被分析混合物在色譜上沒有完全分離開，但通過MS的特征離子質(zhì)量色譜圖也能分別給出它們各自的色譜圖來進行定性定量；

定性分析結(jié)果可靠，可以同時給出每一個組分的分子量和豐富的結(jié)構信息；

檢測限低，MS具備高靈敏度，通過選擇離子(SIM)檢測方式，其檢測能力還可以提高一個數(shù)量級以上；

分析時間快，LC-MS使用的液相色譜柱為窄徑柱，縮短了分析時間，提高了分離效果；

自動化程度高，LC-MS具有高度的自動化。

使用

一、開機：

質(zhì)譜儀的開機首先開氣，再開機械泵，再打開質(zhì)譜儀的電源，等真空度達到后再開啟分子渦輪泵，等真空度達到后才可以進行調(diào)諧校正，一般至少需要抽12個小時才能達到。每次開機后都需要校正后才能使用質(zhì)譜儀。

二、樣品測試過程：

1、與液相色譜聯(lián)用時，流動相需要先用<0.45μm的膜過濾，需要區(qū)別有機膜和水膜，樣品也同樣需要過濾或者用>10000rpm的轉(zhuǎn)速離心去掉固體雜質(zhì)。

2、流動相不能用難揮發(fā)的酸或鹽，如磷酸鹽和硼酸鹽，液相常用的TFA會抑制離子電離，也不建議使用；表面活性劑在質(zhì)譜中響應很高，尤其是ESI源，所以所有管和器具的清洗不能用洗潔精，用來改善分離和色譜峰形的離子對試劑也應慎用。與質(zhì)譜聯(lián)用時建議使用的是甲酸、乙酸、甲酸銨、乙酸銨和氨水等。

3、根據(jù)選用的離子源調(diào)整液相方法，ESI源一般用0.3~0.6mL/min,常規(guī)HPLC分析柱的規(guī)格是5μm，4.6×250mm的，一般流速都是1mL/min，可以采用柱后分流的方式來調(diào)整進入質(zhì)譜的流量。同時要根據(jù)進入質(zhì)譜的流量和樣品性質(zhì)調(diào)整霧化氣溫度和霧化氣的流量。

4、樣品測試結(jié)束后，需要清洗進樣管路，清洗后停泵，待離子源溫度降低后再選擇待機狀態(tài)。

液質(zhì)日常定期維護

1、使用的穩(wěn)壓電源UPS，保證儀器電源電壓穩(wěn)定持續(xù)(特別是停電時對儀器的影響)。

2、每天用異丙醇溶液沖洗系統(tǒng)和清潔霧化室，定期開震氣閥震氣(對于ESI源，至少每星期做一次;對于APCI源，每天做一次)，保證毛細管潔凈。

3、流動相流速不要過高，ESI離子源不要超過0.5ml/min，APCI不要超過1.0ml/min。

4、機械泵的泵油需要定期更換，一般半年更換一次，如果泵油看起來很臟，需要提前更換。更換泵油的時候需要將泵油全部倒出，再更換新的泵油，不同品牌的泵油不能混用。一般實驗室的質(zhì)譜儀都會在長假的時候進行大的維護。

5、控制好樣品運行的環(huán)境，包括溫度和濕度。

6、實驗完畢后要清洗進樣針、進樣閥等，用過含酸的流動相后，色譜柱和離子源都要用甲醇/水沖洗。

7、定期清洗樣品錐孔，關閉隔斷閥，取下樣品錐孔，先用甲醇：水：甲酸(45：45：10)的溶液超聲清洗10分鐘，然后在分別用超純水和甲醇各溶液超聲清洗10分鐘，待晾干后再安裝到儀器上。

8、流動相要現(xiàn)用現(xiàn)配，最好不要過夜，一定要新鮮。

9、定期更換電子倍增器。

氣質(zhì)聯(lián)用維護

1.氣相色譜部分日常維護 

（1）載氣和流路系統(tǒng) 　氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀的載氣是高純的氦氣，純度大于99.999%，并且在測試過程中要有10%的鋼瓶氣保有量。每天要檢查鋼瓶壓力，壓力范圍為0.5-0.9MPa，一般為0.6MPa。定期檢查分子篩過濾器和捕集阱是否堵塞，堵塞會引起壓力波動或升高。更換分子篩過濾器和捕集阱的周期是一年。當基線不穩(wěn)，噪聲變大時是流路系統(tǒng)維護與檢查的時期，要及時檢查與維護。 　　
管路的氣密性也同樣重要。在停止真空、關閉工作站和主機電源后，打開鋼瓶總閥，調(diào)節(jié)減壓閥使分壓表刻度到700KPa，然后擰緊鋼瓶總閥，并完全松開減壓閥，此時記錄總壓表以及分壓表的刻度值。經(jīng)過一段時間，觀察壓力有無變化。如果分壓表刻度下降則表明分壓表到儀器間的載氣管路漏氣，如果總壓表刻度下降則表明總壓表到鋼瓶總閥之間漏氣。用檢漏液仔細檢查，確定漏氣的部位，重新擰緊或更換新的減壓閥。 

（2）色譜柱 　在使用色譜柱尤其是使用極性色譜柱時要除去載氣中的氧，要注意在更換氣瓶時不要混入空氣，也可以在氣體流路中安裝氦氣凈化器。充分做好試樣的前處理，不要使難于揮發(fā)的成分進入柱內(nèi)，避免污染色譜柱。 　　
如果有鬼峰出現(xiàn)，可以先切除色譜柱前端的部分長度，并視基線和柱流失情況，適時老化色譜柱。老化色譜柱時事先設定接口溫度高于柱溫，柱溫升到色譜柱的最高使用溫度附近保持1-2小時。如還不能除去色譜柱柱內(nèi)殘留的難揮發(fā)的成分，可切掉連接進樣口一側(cè)的色譜柱30-50cm 左右，然后老化色譜柱。 　　
色譜柱不使用時，應該將色譜柱兩端堵死，可將色譜柱的兩端插入廢棄的隔墊中，使色譜柱管內(nèi)與外部空氣隔離，避免空氣破壞色譜柱內(nèi)部涂層。 　　
當色譜柱的分離效率降低時，會影響到分離度，視情況更換新的色譜柱。 

2. 質(zhì)譜日常維護 
（1）質(zhì)譜真空檢漏、調(diào)諧 　　 
質(zhì)譜儀的調(diào)諧是為了得到好的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，在進行樣品測試前要進行質(zhì)譜真空檢漏、調(diào)諧。在開關機、換燈絲之后要做調(diào)諧，如儀器一直處于開機狀態(tài)，1-2周要做一次調(diào)諧。調(diào)諧完之后要重新做標準曲線。 　　
檢查水峰、氮峰，如果氮氣m/z 28的峰高是水m/z 18峰高兩倍以上，就有可能漏氣�！　� 
有可能造成氮氣較高的原因有以下幾種：　　 
①如果剛更換了鋼瓶或載氣管路過濾器，可能由于載氣管路中混入空氣，會在剛開機時造成氮氣峰較高�？杉哟蠓至鞅�，吹掃10分鐘后再進行漏氣檢查�！　�
②如果載氣管路中安裝了氦氣過濾器，使用一段時間后，由于過濾器飽和而釋放氮氣，會造成在漏氣檢查時氮氣峰較高，這時需要更換新的氦氣過濾器�！　� 
③如果氦氣純度不夠，雜質(zhì)中可能含有部分氮氣，在峰檢測時氮氣峰會略高。 　　
當發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏氣時，必須找到漏氣點。可以用進樣針吸取少量石油醚，依次注射于進樣口上部螺母、色譜柱兩端接頭和離子源前門處，并觀察43質(zhì)量數(shù)的峰高，如峰高明顯增大，說明該部位有漏氣。找到漏氣點后，將其擰緊或重新連接好。 　　
調(diào)諧完成后要評價調(diào)諧報告：　 
①檢查峰的形狀是否有明顯的分叉、是否對稱;　　 
②檢查半高峰寬的值是否在0.6±0.1范圍內(nèi);　　 
③檢查檢測器電壓是否超過1.5kV，與前一次調(diào)諧數(shù)據(jù)對比，相差0.2-0.3kV是可以的，如相差太大需重新調(diào)諧;　　 
④最強峰是m/z 69，其峰強度是否最少是m/z 28峰強度的2倍;　　 
⑤m/z 502的相對強度比率是否大于2%。以上幾點都符合，表明此次調(diào)諧數(shù)據(jù)是可用的。 

（2） 機械泵更換泵油 　　 
機械泵更換泵油的周期是3000小時。在停止真空、關閉工作站和主機電源后更換泵油。將機械泵放到高于地面的位置，將廢液瓶對準位于機械泵下端的排油口，打開位于機械泵上端的注油口，擰開排油口的塞子，排出泵油。等排出全部泵油后，擰緊排油口的塞子，緩慢加入新的泵油，加入油的液面接近最大液面處，擰緊塞子，將機械泵放在原來位置。等儀器正常啟動后，選擇重置消耗品對話框，將泵油使用時間清零。 

（3） 清洗離子源 離子源污染會造成重現(xiàn)性不良，應及時清洗離子源。進行離子源操作時需要戴清潔的手套。清洗離子源分為以下三個步驟： 　
①取出離子源。停止真空后，擰松真空艙旋鈕，拉開艙門，用鑷子拔下排斥極擋片，把導線移到左邊，把離子源安裝桿放在離子源上，用一字螺絲刀把離子源的兩個固定螺絲擰松一圈，再用鑷子把離子源的固定卡具先向右再向下移動到固定位置，用一字螺絲刀把兩個固定螺絲完全擰開，用安裝桿取出離子源。　　
②清洗離子源。把離子源放在潔凈的紙上，取下安裝桿，分開排斥極套裝和離子源盒。用研磨砂紙反復擦拭離子源盒的內(nèi)部和兩側(cè)圓孔，擦拭排斥極的平面、側(cè)邊的圓周面，用洗耳球清除表面沙塵后，在丙酮溶液中超聲清洗30min，然后在400℃的馬弗爐中老化一小時。組裝排斥極套裝，將排斥極安裝在離子源盒上，把離子源安裝桿擰緊到離子源盒上。 　　
③安裝離子源。把固定好的離子源安裝回儀器腔體中，先把離子源兩個固定螺絲擰緊，再擰松一圈，用鑷子按先向上再向左的順序把離子源卡具撥回，擰緊兩個固定螺母，卸下離子源安裝桿。用鑷子把導線裝回排斥極，確認排斥極導線接觸好，排斥極導線與其他導線不能相互接觸，確認離子源卡具在初始位置，擰緊固定離子源的螺絲。關閉艙門，儀器正常啟動后，在工作站中，重置消耗品對話框，離子源使用時間清零。 

（4） 更換燈絲　　 
停止真空后，擰松真空艙旋鈕，拉開艙門，用鑷子小心地拔掉要更換燈絲的兩根導線，將導線撥到左邊，用一字螺絲刀擰松螺母，用鑷子取下螺母，然后用鑷子取下燈絲，更換新燈絲，用鑷子裝上新燈絲并固定好，用鑷子裝上燈絲的固定螺母并擰緊。將兩根燈絲導線連接在燈絲上，并用鑷子把兩根導線往燈絲方向推，使緊密接觸，無短路。關閉艙門，旋緊真空艙旋鈕。儀器正常使用后，將燈絲之前的使用時間清零。 　　
影響燈絲使用壽命的因素有以下幾點：　　 
①真空度是否良好。一般情況下真空啟動半小時后才能打開燈絲，在真空度不好時打開燈絲，會加快燈絲消耗�！　� 
②真空是否存在漏氣，真空漏氣會加快燈絲的氧化和消耗�！　� 
③樣品濃度會影響燈絲的壽命，長期分析高濃度樣品會加快燈絲消耗。　　 
④燈絲與離子源應安裝在正確位置，如位置有偏差，會導致燈絲變形而縮短壽命。　　 
⑤溶劑切除時間設置不合適，在出溶劑時打開燈絲，會加快燈絲消耗。　　 
⑥清洗離子源時離子源上下兩個電子導入孔清洗不干凈，會導致電子導入效率降低，從而加快燈絲消耗。 

  結(jié)束語 　　

本文詳細闡述了液質(zhì)聯(lián)用、氣質(zhì)聯(lián)用幾個關鍵部件在使用的過程中可能會出現(xiàn)的問題，并說明了解決問題的辦法。為了保證儀器的正常運行，要根據(jù)各部件的維護周期定期檢查，嚴格按照操作規(guī)程更換配件和保養(yǎng)儀器。