离子化是质谱分析的首要环节,其目的是将液相色谱分离后的中性分子转化为带电离子,以便后续质量分析。液质联用中常用的离子化技术包括:
电喷雾离子化(ESI):适用于极性、热不稳定的化合物(如蛋白质、多肽)。样品溶液在高压电场下形成带电液滴,经溶剂挥发后释放气相离子。
大气压化学离子化(APCI):更适合中等极性、小分子化合物(如脂类、甾体)。通过电晕放电引发气相化学反应生成离子。
大气压光电离(APPI):针对非极性化合物(如多环芳烃),利用光子能量实现离子化。
关键点:
离子化效率直接影响检测灵敏度,需优化电压、温度、气体流速等参数。
避免过度碎片化,确保分子离子峰的强度。
离子化后,离子需从常压离子源传输至高真空质量分析器,此过程涉及:
离子导向装置(如锥孔、六极杆/八极杆):通过射频电场聚焦离子束,减少散射损失。
差动抽气系统:分段降低气压(从大气压至10^-5 mbar),避免离子与气体分子碰撞。
关键点:
传输效率与真空系统稳定性密切相关,需定期维护机械泵和分子涡轮泵。
离子透镜电压的优化可改善信噪比。
质量分析器根据质荷比(m/z)分离离子,常见类型包括:
四极杆(Q):通过调节射频/直流电压筛选特定m/z的离子,适合靶向定量(如MRM模式)。
飞行时间(TOF):基于离子飞行时间差异实现高分辨率分析,适用于非靶向筛查。
离子阱(Ion Trap):可存储并逐出离子,支持多级质谱(MS^n)用于结构解析。
轨道阱(Orbitrap):通过离子轴向振荡频率测定m/z,分辨率可达10万以上。
关键点:
分辨率、扫描速度和动态范围需根据分析目标权衡(如TOF适合全扫描,四极杆适合定量)。
校准(Calibration)需使用标准品(如CsI簇离子)确保质量精度。
分离后的离子到达检测器(如电子倍增器、微通道板),转化为电信号并放大:
信号转换:离子撞击产生电子,经倍增后输出电流信号。
噪声抑制:通过基线校正、平滑算法(如Savitzky-Golay)提高信噪比。
关键点:
检测器老化或污染会导致灵敏度下降,需定期校准或更换。
动态范围需覆盖待测物的浓度跨度(如痕量组分与高丰度组分共存时)。
质谱数据通过软件处理,包括:
峰提取与积分:识别色谱峰并计算峰面积/高度。
定性分析:通过精确质量数(高分辨率MS)、同位素分布或碎片谱图(MS/MS)匹配数据库(如NIST、mzCloud)。
定量分析:基于标准曲线或内标法(如同位素标记物)计算浓度。
关键点:
需设置合理的质量容差(如±5 ppm)和保留时间窗口以减少假阳性。
复杂基质中可能需扣除背景干扰(如空白样品扣除)。
为确保数据可靠性,需定期执行:
灵敏度测试:检测低浓度标准品(如1 pg/μL利血平)的信噪比。
质量精度验证:确认实际测量值与理论值的偏差(如<2 ppm)。
离子源清洗:防止盐类或污染物积累(如每日清洗锥孔)。
液质联用仪的质谱分析过程环环相扣,从离子化到最终数据分析,每个环节的优化均直接影响结果的准确性与重现性。实际应用中需根据样品性质(如极性、分子量)和分析目标(定性/定量)选择合适的技术参数,并结合严格的质控流程,才能充分发挥液质联用技术的优势。