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

關鍵詞：色譜法；衛生理化檢驗；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-質譜聯用技術的種類和發展歷史

色譜-質譜聯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，在衛生理化檢驗中應用較廣泛的為液相色譜-質譜聯用（LC-MS）和氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）[1]。GC-MS是一種比較成熟的技術，自1957年首次實現聯用后，該技術獲得了飛速發展。1965年出現商品儀器，1968年實現與計算機聯用。在所有聯用技術中氣-質聯用法最為普及，也發展得最完善。氣-質聯用儀是最早的聯用儀器，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-質譜聯用技術的技術要點

色譜-質譜聯用技術最為關鍵的就是“接口”問題。色譜-質譜聯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性，以保持整個分析的重現性；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生化學變化，如發生變化，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，根據聯用儀器的不同特點，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、質量分析器、離子源、檢測器和計算機控制系統等。按照離子源分類可用于色譜-質譜聯用主要有以下幾類：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接使用。

EI穩定，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個數量級。FAB 更加適合熱不穩定、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，包括某些新近研發的接口也不具備的優點。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，現在已經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，后來經過改進，近年在來越來越多的氣-質聯用儀中使用，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-質聯用儀在衛生理化檢驗標準中的應用

衛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測技術手冊》中給出了測定甲硫威等農藥殘留、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。

5 衛生理化檢驗工作中如何選擇色譜-質譜聯用儀

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，雖然這方面的衛生標準方法還不是很豐富，但是隨著現代化高新技術的不斷發展以及色譜-質譜聯用技術自身優點的卓越表現，色譜-質譜聯用技術必將在未來幾年不斷發展且在衛生理化檢驗分析中發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-質譜聯用結合化學計量學方法分析光照對魚腥草揮發性成分的影響[J].分析測試學報，2014，03（02）：127-132.

[2]李英，李成發，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].檢驗醫學，2015，30（05）：410-415.

編輯/成森