色譜—質譜聯(lián)用技術及其在衛(wèi)生理化檢驗標準中的應用

張沖

摘要：色譜法和質譜分析法的聯(lián)用，能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，取長補短，在衛(wèi)生理化檢驗中發(fā)揮著巨大作用，色譜-質譜聯(lián)用分析技術是未來儀器分析和發(fā)展的重要方向。本文就色譜-質譜聯(lián)用技術的發(fā)展歷史和種類等進行了闡述，并對色譜-質譜聯(lián)用技術的技術要點和質譜儀的分類方式等進行了分析，提出了衛(wèi)生理化檢驗工作中選擇色譜-質譜聯(lián)用儀的幾點建議，以供參考。

關鍵詞：色譜法；衛(wèi)生理化檢驗；質譜儀；離子源

色譜法是一種有效分離分析技術，特別適合于進行有機化合物的定量分析，但定性分析則比較困難；質譜是強有力的結構解析工具，特異性和靈敏度都較高，但在復雜有機化合物的分析上就會顯得比較無能為力。將這兩者進行聯(lián)用是當前最為重要的分離和鑒定分析方法，能夠大大提高分析儀器的性能，擴大了應用范圍。

1 色譜-質譜聯(lián)用技術的種類和發(fā)展歷史

色譜-質譜聯(lián)用技術是一種以色譜為分離手段，質譜為檢測器的檢驗方式，在衛(wèi)生理化檢驗中應用較廣泛的為液相色譜-質譜聯(lián)用（LC-MS）和氣相色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）[1]。GC-MS是一種比較成熟的技術，自1957年首次實現(xiàn)聯(lián)用后，該技術獲得了飛速發(fā)展。1965年出現(xiàn)商品儀器，1968年實現(xiàn)與計算機聯(lián)用。在所有聯(lián)用技術中氣-質聯(lián)用法最為普及，也發(fā)展得最完善。氣-質聯(lián)用儀是最早的聯(lián)用儀器，但是有機物80%不能氣化，其應用的范圍還是相對較窄。液-質聯(lián)用儀的不足之處是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。自1987年Smith等首次提出CE-MS聯(lián)用方法以來，CE-MS對生物大分子的分類分析，具有較高的分離效率和高靈敏度，其應用受到廣泛關注。

2 色譜-質譜聯(lián)用技術的技術要點

色譜-質譜聯(lián)用技術最為關鍵的就是“接口”問題。色譜-質譜聯(lián)用技術的關鍵裝置就是接口，其對接口的一般要求是：①能夠對樣品進行有效傳遞可進行有效的樣品傳遞，進入下級儀器的樣品量不少于全部的30%，以保持靈敏度；②樣品通過接口具有良好的重現(xiàn)性，以保持整個分析的重現(xiàn)性；③接口對于前后兩種儀器易于操作，接口本身的操作也要簡單、方便，接口盡可能短；④樣品通過接口時一般不發(fā)生化學變化，如發(fā)生變化，可以推斷出變化前的結構和組成（如LC-MS的ESI和APCI接口）；⑤接口應保證色譜峰的完整，不使色譜峰加寬（即不影響分離柱效）。

除以上一般要求外，根據(jù)聯(lián)用儀器的不同特點，GC-MS和LC-MS會有不同的要求。GC-MS常用的接口有直接插入式接口，還有隙透分離器、半透膜分離器、噴射分離器等。CE-MS與LC-MS相比較又有其不同的要求，CE流速很低，緩沖系統(tǒng)中具中等電導，分析毛細管兩端均需保持電接觸以確定CE的電場強度，溶質區(qū)帶的毛細管外展寬必須減低至最小以保持高分離效能等。

3 質譜儀的基本結構和分類方式

質譜儀的基本組成主要包括真空系統(tǒng)、質量分析器、離子源、檢測器和計算機控制系統(tǒng)等。按照離子源分類可用于色譜-質譜聯(lián)用主要有以下幾類：電子轟擊電離源（EI）、化學電離源（CI）、快原子轟擊電離源（FAB）、熱噴霧源（TSI）、電噴霧源（ESI）、大氣壓化學電離源（APCI）、激光解析源（LD）等。離子源的結構和性能，與質譜儀的靈敏度和分辨率有密切關系，同時也決定了適合與哪種色譜儀器聯(lián)接使用。

EI穩(wěn)定，操作方便，電流強度可精密控制，電離效率高，結構簡單所得的質譜圖是特征的，但是不能汽化或汽化時發(fā)生分解的有機物不能用。CI“軟”電離方法，得到的質譜不是標準質譜，所以不能進行庫檢索；CI還可以用于負離子質譜（NCI），靈敏度要比正離子的質譜圖高2～3個數(shù)量級。FAB 更加適合熱不穩(wěn)定、難氣化的有機化合物分析，可以檢測高分子量的有機化合物，主要用于磁式雙聚焦質譜儀。TSI 主要特點是適應較大的液相色譜流速，較強的加熱蒸發(fā)作用可以適應含水量較多的流動相，這是其它LC-MS接口，包括某些新近研發(fā)的接口也不具備的優(yōu)點。ESI和APCI 都是“軟”離子源，主要用于商品接口。LD通常稱為基質輔助激光解吸電離（MALDI），適合于分析生物大分子，如肽、蛋白質、核酸等，與飛行時間質譜儀（TOF）組成MALDI-TOF具有較高的靈敏度，現(xiàn)在已經(jīng)成為生物大分子分子量測定的有力工具。

按照質量分析器分類質譜儀主要有：扇形磁場質譜儀（MS-MS）、離子阱質譜儀（IT-MS）、四級桿質譜儀（Q-MS）、飛行時間質譜儀（TOF-MS）、傅立葉變換離子回旋共振質譜儀（FT-MS），串聯(lián)質譜儀和多級質譜儀等，對應的就是使用相應的質量分析器[3]。

離子阱分析器結構小巧、重量輕，但早期質量分辨率很低，20世紀80年代以前較少使用，后來經(jīng)過改進，近年在來越來越多的氣-質聯(lián)用儀中使用，離子阱基本不能定量且容易污染，常不適合進行食品分析。

4 色譜-質聯(lián)用儀在衛(wèi)生理化檢驗標準中的應用

衛(wèi)生理化檢驗所用的檢驗標準涉及食品、水質、車間空氣、化妝品、生物材料等領域，在上個世紀八十年代的標準方法中，由于國內(nèi)技術和設備的落后，只有GB 5009.36-1985是采用GC-MS分析技術。它采用填充柱分離，EI電子轟擊源，用全氟煤油的碎片離子分別監(jiān)視N-亞硝基二甲胺等，結合它們的保留時間來定性，以示波器上該分子、離子的峰高來定量[3]。

為了適應當前檢驗技術需要，在《食品中化學污染物及有害因素監(jiān)測技術手冊》中給出了測定甲硫威等農(nóng)藥殘留、雌激素和孕激素、脫氧雪鐮刀烯醇及其衍生真菌毒素等16種鄰苯二甲酸酯類、堿性橙和蘇丹紅等工業(yè)染料、喹諾酮等10多種操作方法，均使用電噴霧離子源（ESI）和四級桿質量分析器，用液相色譜-質譜串聯(lián)儀器（LC-MS/MS）進行檢測[5]。這些都為檢驗人員的實際工作提供了科學、有力的依據(jù)。

5 衛(wèi)生理化檢驗工作中如何選擇色譜-質譜聯(lián)用儀

需要注意的是我們使用的譜圖檢索中的標準譜圖，大多是用EI，在雙聚焦磁質譜儀上作出的。其它像GC-MS采用CI源的、MS-MS的或者所有的LC-MS，都不能檢測未知物，所以我們在采購和使用色譜-質譜聯(lián)用儀時要注意以下一些問題。

選擇GC-MS儀器時，從離子源考慮，EI源質譜適合新手入門學習，但是靈敏度有限，對于甚低含量的檢測并不合適。NCI源對電負性組分具有較高的靈敏度，比較適合進行有機氯農(nóng)藥的檢測，但是其檢測局限性較大。CI源能夠得到準確的分子量信息，但是關于結構的信息較少[5]。就目前來看，雖然這方面的衛(wèi)生標準方法還不是很豐富，但是隨著現(xiàn)代化高新技術的不斷發(fā)展以及色譜-質譜聯(lián)用技術自身優(yōu)點的卓越表現(xiàn)，色譜-質譜聯(lián)用技術必將在未來幾年不斷發(fā)展且在衛(wèi)生理化檢驗分析中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻：

[1]石文婷，伍賢進，王璽，等.氣相色譜-質譜聯(lián)用結合化學計量學方法分析光照對魚腥草揮發(fā)性成分的影響[J].分析測試學報，2014，03（02）：127-132.

[2]李英，李成發(fā)，肖道清，等.氣相色譜-質譜法同時測定塑料食品接觸材料中25種芳香族伯胺的遷移量[J].色譜，2013，31（01）：46-52.

[3]蔡迪韋.氣相色譜質譜聯(lián)用在食品檢驗中的應用[J].生物技術世界，2015，02（01）：10.

[4]張自強，李巖.質譜技術在臨床生化檢測中的應用[J]檢驗醫(yī)學，2015，09（05）：407-409.

[5]張春花.質譜分析在遺傳代謝性疾病臨床檢驗診斷中的應用[J].檢驗醫(yī)學，2015，30（05）：410-415.

編輯/成森