§8.3GC-MS及LC-MS在化妝品中的應用研究進展一、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)經(jīng)歷半個多世紀的發(fā)展，成為分析復雜混合物的最為有效的分離分析技術(shù)之一。目前氣質(zhì)聯(lián)用被廣泛用于環(huán)境科學、醫(yī)藥、化學、食品科學、法醫(yī)學、刑偵科學、化工、石油科學等領(lǐng)域。1出口氣相高真空泵傳輸線化學工作站軟件（電腦）離子源質(zhì)量分析器機械泵檢測器質(zhì)譜GC-MS儀器內(nèi)部連接示意圖GC部分MS部分待分離組分，和載氣ABCD1.色譜過程示意圖：氣相色譜流程圖：1.組成：常用的氣相色譜儀一般可分為：氣路系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)。4氣相色譜儀：5色譜柱填充柱毛細管柱柱內(nèi)徑1-10mm0.05-0.5mm柱長度0.5-10m10-150m總塔板數(shù)~103~

106樣品容量10-1000

0.1-502.質(zhì)譜（MS，MassSpectrometer）原理：質(zhì)譜法是利用帶電粒子在磁場或電場中的運動規(guī)律，按質(zhì)荷比實現(xiàn)分離分析，測定離子質(zhì)量極其強度分布。另一種表述：質(zhì)譜分析是先將物質(zhì)離子化，按離子的質(zhì)荷比分離，然后測量各種離子譜峰的強度而實現(xiàn)分析目的的一種分析方法。以檢測器檢測到的離子信號強度為縱坐標，離子質(zhì)荷比為橫坐標所作的條狀圖就是我們常見的質(zhì)譜圖。7應用范圍及缺點：質(zhì)譜能給出化合物的分子量、元素組成、經(jīng)驗式及分子結(jié)構(gòu)信息，具有定性專屬性強的優(yōu)勢。然而質(zhì)譜法對于未知化合物進行結(jié)構(gòu)鑒定，最好能夠是純度極高的樣品，這樣可以減少雜質(zhì)形成的本底對樣品質(zhì)譜圖產(chǎn)生的干擾。8質(zhì)譜檢測器：毛細管柱接口離子源離子檢測器加熱器溫度傳感器質(zhì)量分析器數(shù)據(jù)處理離子化的方法：電子轟擊電離ElectronImpactIonization,EI化學離子化ChemicalIonization,CI場電離，場解吸FieldIonizationFD,FieldDesorptionFD快原子轟擊FastAtomBombardment,FAB基質(zhì)輔助激光解析電離Matrix-AssistedLaserDesorptionIonization,MALDI電噴霧電離ElectrosprayIonization,ESI大氣壓化學電離AtmosphericPressureChemicalIonization,APCI1011有機質(zhì)譜的特點：優(yōu)點：局限性：(1)定分子量準確，其它技術(shù)無法比。(2)靈敏度高，常規(guī)10-7—10-8g,單離子檢測可達10-12g。(3)快速，幾分甚至幾秒。(4)便于混合物分析，LC/MS，MS/MS對于難分離的混合物特別有效,其它技術(shù)無法勝任。(5)多功能，廣泛適用于各類化合物。(1)異構(gòu)體，立體化學方面區(qū)分能力差。(2)重復性稍差，要嚴格控制操作條件。所以不能象低場NMR，IR等自己動手，須專人操作。(3)有離子源產(chǎn)生的記憶效應，污染等問題。(4)價格稍顯昂貴，操作有點復雜。12質(zhì)譜儀的組成：質(zhì)譜儀由以下幾部分組成

數(shù)據(jù)及供電系統(tǒng)┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━━┓進樣系統(tǒng)離子源質(zhì)量分析器檢測接收器┗━━━━━╋━━━━━━┛

真空系統(tǒng)

13真空系統(tǒng)：質(zhì)譜儀的離子源、質(zhì)量分析器和檢測器必須在高真空狀態(tài)下工作，以減少本底的干擾，避免發(fā)生不必要的離子-分子反應。所以質(zhì)譜反應屬于單分子分解反應。利用這個特點，我們用液質(zhì)聯(lián)用的軟電離方式可以得到化合物的準分子離子，從而得到分子量。只有在足夠高的真空下，離子才能從離子源到達接收器，真空度不夠則靈敏度低。143.GC-MS原理：原理：有機物樣品分子在氣相色譜中氣化分離，隨載氣引入質(zhì)譜系統(tǒng)，在離子源中轉(zhuǎn)化為帶電的氣體離子，進而斷裂成各種質(zhì)荷比的帶電碎片離子，然后一起被加速進入質(zhì)量分析器，按其質(zhì)荷比（m/z）進行分離，測量各種離子譜峰的強度而實現(xiàn)分析目的。使用范圍：GC-MS通常適用于易揮發(fā)和熱穩(wěn)定性的待測組分，并且這些組分要能夠承受氣相色譜嚴苛的分離分析條件，衍生化則擴大了GC-MS的使用范圍。15GC技術(shù)和MS技術(shù)的共同點：①測試均在氣態(tài)下完成；②靈敏度相當；③對樣品制備和預處理要求有相同之處；④都是分析混合物的理想工具。16GC和MS聯(lián)用的障礙：①GC出口氣體高壓力，MS正常工作需要高真空低壓力；②色譜峰流出速度快，質(zhì)譜掃描速率較慢；③龐大的實驗數(shù)據(jù)與處理能力之間的矛盾。17GC-MS聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展：壓力匹配問題最初的解決方法：最早連接GC和MS的接口是一個節(jié)流針閥，氣體分流，只有少部分氣體進入MS的離子源。熔融毛細管柱用于GC后，直接導入型接口被使用——被廣泛使用?！敬私涌趯C分析略有影響，如要嚴格保持GC的分離性能，可采用開口分流型接口】掃描速度：四極桿質(zhì)譜儀具有靈敏度高、掃描速度快、價格低廉等優(yōu)點。質(zhì)譜的數(shù)據(jù)分析借助于計算機軟件使得數(shù)據(jù)分析迅速即時。18二、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS）液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)主要可解決如下幾方面的問題：①不揮發(fā)性化合物分析測定；②極性化合物的分析測定；③熱不穩(wěn)定化合物的分析測定；④大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）的分析測定；沒有商品化的譜庫可對比查詢，只能自己建庫或自己解析譜圖。19液質(zhì)聯(lián)用（HPLC-MS）又叫液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，它以液相色譜作為分離系統(tǒng)，質(zhì)譜為檢測系統(tǒng)。質(zhì)譜圖的獲得：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質(zhì)量數(shù)（質(zhì)荷比）分開，經(jīng)檢測器得到質(zhì)譜圖。20LC-MS接口技術(shù)：“接口”作用的裝置將液相與質(zhì)譜連接起來。接口要解決三個主要問題：（1）液相色譜中使用的流速較大，而質(zhì)譜需要一個高真空環(huán)境工作；（2）要從流動相中提供足夠的離子供質(zhì)譜分析；（3）去除流動相中雜質(zhì)對質(zhì)譜可能造成的污染。21接口技術(shù)分支之一（共三個分支）：流動相霧化后形成的小液滴解溶劑化，氣相離子化或離子蒸發(fā)后再離子化，形成了①熱噴霧接口（thermosprayinterface）、②大氣壓化學離子化（atmosphericpressurechemicalionization，APCI）和③電噴霧離子化（electrosprayionization，ESI）技術(shù)等。22①熱噴霧接口（thermosprayinterface）：該接口是將液相色譜的流動相通過一根電阻式加熱毛細管進入一個加熱的離子室，毛細管內(nèi)徑約0.1mm，比液體直接導入接口的取樣孔大很多。毛細管的溫度調(diào)節(jié)到溶劑部分蒸發(fā)的程度，產(chǎn)生蒸汽超聲噴射，在含有水溶劑的情況下，噴射中含有夾帶荷電小液滴的霧狀物。離子室是加熱的，并由前級真空泵預抽真空，當液滴經(jīng)過離子源時繼續(xù)蒸發(fā)變小，有效地增加了荷電液滴的電場梯度。最終使其成為自由離子而從小液滴表面釋放出去，通過取樣錐內(nèi)的小孔離開熱噴霧離子源。23②大氣壓化學離子化（atmosphericpressurechemicalionization，APCI）APCI不同于傳統(tǒng)的化學電離接口，它是借助于電暈放電啟動一系列氣相反應以完成離子化過程，因此也成為放電電離或等離子電離。具體變化過程：從液相色譜流出的流動相進入一具有霧化氣套管的毛細管，被氮氣流霧化，通過加熱管時被氣化。在加熱管端進行電暈尖端放電，溶劑分子被電離，充當反應氣，與樣品氣態(tài)分子碰撞，經(jīng)過復雜的反應后生產(chǎn)準分子離子。然后經(jīng)篩選狹縫進入質(zhì)譜計。整個電離過程是在大氣壓條件下完成的。24大氣壓化學離子化（atmosphericpressurechemicalionization，APCI）25熱噴霧(100-120

C)，化學電離;適用于熱穩(wěn)定化合物分析電暈：電暈，指帶電體表面在氣體或液體介質(zhì)中發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，常發(fā)生在高壓導線的周圍和帶電體的尖端附近，能產(chǎn)生臭氧、氧化氮等物質(zhì)。26③電噴霧離子化（electrosprayionization，ESI）技術(shù)在ESI中，離子的形成是分析物分子在帶電液滴的不斷收縮過程中噴射出來的，即離子化過程是在液態(tài)下完成的。液相色譜的流動相流入離子源，在氮氣流下氣化后進入強電場區(qū)域，強電場形成的庫倫力使小液滴樣品離子化，離子表面的液體借助于逆流加熱的氮氣分子進一步蒸發(fā)，使分子離子相互排斥形成微小分子離子顆粒。27電噴霧電離：流出液在高電場下形成帶電噴霧，在電場力作用下穿過氣簾；氣簾的作用：霧化；蒸發(fā)溶劑；阻止中性溶劑分子28電噴霧電離（ESI）：29RayleighLimitReached++++++++++-----++++++++++-----++++++--++++++--Evaporation++ChargedDroplets試樣離子準分子離子AnalyteIonsSolventIonClustersSalts/IonpairsNeutrals++++++++--其他離子RayleighLimitReachedChargedDropletsAnalyteIonsSolventIonClustersSalts/IonpairsNeutralsESI適合于中等極性到強極性的化合物分子，特別是那些在溶液中能預先形成離子的化合物和可以獲得多個質(zhì)子的大分子（如蛋白質(zhì)）APCI不適合可帶多個電荷的大分子，其優(yōu)勢在于弱極性或中等極性的小分子的分析。30LC-MS聯(lián)用：31總結(jié)：GC-MS: