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液相色谱-质谱联用技术〔LC-MS〕的各种模式探索
一、实验目的
1、了解LC-MS的主要构造和根本原理； 2、学习LC-MS的根本操作方法；
3、掌握LC-MS的六种操作模式的特点及应用。 二、实验原理
1、液质根本原理及模式介绍
液相色谱-质谱法〔Liquid Chromatography/Mass Spectrometry，LC-MS〕将应用围极广的别离方法——液相色谱法与灵敏、专属、能提供分子量和构造信息的质谱法结合起来，必然成为一种重要的现代别离分析技术。
但是，LC是液相别离技术，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年的开展，直至采用了大气压离子化技术〔Atmospheric pressure ionization，API〕之后，才开展成为可常规应用的重要别离分析方法。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局部，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，可以用来进展谱库检索，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
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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展全扫描，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。主要用于化合物构造分析。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〕中性丧失扫描模式〔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，检测丧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〕多反响监测模式〔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展选择离子检测，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、实验容简介
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邻苯二甲酸酯(简称PAEs)是一类重要的环境分泌干扰物，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，具有影响生物体分泌和导致癌细胞增殖的作用。环境分泌干扰物是指能改变机体分泌功能，并对机体、后代或〔亚〕种群产生有害效应的环境物质。由于环境分泌干扰物对人和动物有种种不良影响，对环境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〔90%甲醇+10%水〕；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；
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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、多反响监测模式〕进展测定。 3、数据处理
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〕
〔一〕全扫描模式方式〔Scan〕：
163.1
149.1
149.1
DMP 195.1
DEP 223.1
DBP 279.1
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〔二〕选择离子监测模式〔Selective Ion Monitoring，SIM〕：
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〔三〕子离子扫描模式〔Product Scan〕：
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〔四〕母离子扫描模式〔Precursor Scan〕：
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〔五〕多反响监测模式〔MRM〕：
4、思考题
1、各扫描模式中m/z分别如何设定？
〔一〕全扫描模式方式〔Scan〕：100-300m/z;
〔二〕选择离子监测模式〔Selective Ion Monitoring，SIM〕：279m/z;
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〔三〕子离子扫描模式〔Product Scan〕：Q1=279m/z,Q2=100-279m/z; 〔四〕母离子扫描模式〔Precursor Scan〕：Q1=149-300m/z ,Q2=149m/z; 〔五〕多反响监测模式〔MRM〕：Q1=279m/z,Q2=149m/z;
2、比拟各模式的测定结果，讨论各模式在测定中的作用。
〔一〕全扫描模式方式〔Scan〕：
扫描的质量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，一般用于未知化合物的定性分析。
〔二〕选择离子监测模式〔Selective Ion Monitoring，SIM〕：
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。 〔三〕子离子扫描模式〔Product Scan〕：
对碰撞解离产生碎片离子，第二个质量分析器进展全扫描，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。主要用于化合物构造分析。
〔四〕母离子扫描模式〔Precursor Scan〕：
第一个质量分析器根据某一特征离子质量扫描电压，确定该特征离子是由哪种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。
〔五〕多反响监测模式〔MRM〕：
比其他模式更具有排他性、排除干扰能力、专属性更强，信噪比更高。主要用于定量分析。
3、结合HPLC等其它色谱分析技术及实验，讨论LC-MS的优势及在社会中所能起到的作用。
答：应用广泛，既能别离物质还能作准确分析，而且分析速度快，别离效率高，自动化等特点。但外表活性剂不能进去，不能测无机离子。可用于食品检测，药物杂质的质控等！
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