質(zhì)譜儀是一種很好的定性鑒定用儀器,目前,在有機(jī)質(zhì)譜儀中,除激光解吸電離-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和傅立葉變換質(zhì)譜儀之外,所有質(zhì)譜儀都是和氣相色譜或液相色譜組成聯(lián)用儀器。這樣,使質(zhì)譜儀無論在定性分析還是在定量分析方面都十分方便。
同時(shí),為了增加未知物分析的結(jié)構(gòu)信息,為了增加分析的選擇性,采用串聯(lián)質(zhì)譜法(質(zhì)譜-質(zhì)譜聯(lián)用),也是目前質(zhì)譜儀發(fā)展的一個(gè)方向。也就是說,目前的質(zhì)譜儀是以各種各樣的聯(lián)用方式工作的。
質(zhì)量分析器種類很多,最常用的是四極桿分析器(簡(jiǎn)寫為Q),其次是離子阱分析器(Trap)和飛行時(shí)間分析器(TOF)。為了增加結(jié)構(gòu)信息,大多采用具有串聯(lián)質(zhì)譜功能的質(zhì)量分析器,串聯(lián)方式很多,如Q-Q-Q,Q-TOF等。
一、十種質(zhì)譜的比較
(一)四極桿質(zhì)譜儀,QMS
QMS是最常見的質(zhì)譜儀器,定量能力突出,在GC-MS中QMS占絕大多數(shù)。
優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低;維護(hù)簡(jiǎn)單;SIM功能的定量能力強(qiáng);是多數(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中采用的儀器設(shè)備。
缺點(diǎn):無串極能力,定性能力不足;分辨力較低(單位分辨),存在同位素和其他m/z近似的離子干擾;速度慢;質(zhì)量上限低(小于1200u)。
(二)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀,TOFMS
TOFMS是速度最快的質(zhì)譜儀,適合于LC-MS方面的應(yīng)用。
優(yōu)點(diǎn):分辨能力好,有助于定性和m/z近似離子的區(qū)別,能夠很好的檢測(cè)ESI電噴霧離子源產(chǎn)生多電荷離子;速度快,每秒2~100張高分辨全掃描(如50~2000u)譜圖,適合于快速LC系統(tǒng)(如UPLC);質(zhì)量上限高(6000~10000u);
缺點(diǎn):無串極功能,限制了進(jìn)一步的定性能力;售價(jià)高于QMS;較精密,需要認(rèn)真維護(hù)。
(三)三重四極桿質(zhì)譜儀,QQQ
QQQ質(zhì)譜給四極桿質(zhì)譜儀在保留QMS原有定量能力強(qiáng)的特點(diǎn)上,提供了串級(jí)功能,加強(qiáng)了質(zhì)譜的定性能力,檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中常作為QMS的確認(rèn)檢測(cè)手段。
優(yōu)點(diǎn):有串極功能,定性能力強(qiáng);定量能力非常好,MRM信噪比高于QMS的SIM;是常用的QMS結(jié)果確認(rèn)儀器;除一般子離子掃描功能外,QQQ還具有SRM、MRM、母離子掃描、中性丟失(Neutral loss)等功能(離子阱不行)對(duì)特征基團(tuán)的結(jié)構(gòu)研究有很大幫助。
缺點(diǎn):分辨力不足,容易受m/z近似的離子干擾;售價(jià)較高;需要認(rèn)真維護(hù)。
(四)四極離子阱,QTrap
技術(shù)上而言,在傳統(tǒng)QQQ的四極桿中加入了輔助射頻,可以做選擇性激發(fā);或者就功能而言,為QQQ提供了多級(jí)串級(jí)的功能。
優(yōu)點(diǎn):同時(shí)具備MRM、SRM、中性丟失和多級(jí)串級(jí)功能,非常適合于未知樣品的結(jié)構(gòu)解析。
缺點(diǎn):分辨力還是低了點(diǎn)。
(五)線性離子阱,Linear Ion Trap
傳統(tǒng)3D離子阱的增強(qiáng)版本。
優(yōu)點(diǎn):相對(duì)于傳統(tǒng)3D離子阱,靈敏度高10倍以上;多級(jí)串級(jí)質(zhì)譜。
缺點(diǎn):相對(duì)于QQQ,還是不能做MRM、中性丟失等特征基團(tuán)篩選功能。
(六)四極桿飛行時(shí)間串聯(lián)質(zhì)譜,QTOF
QTOF以QMS作為質(zhì)量過濾器,以TOFMS作為質(zhì)量分析器。
優(yōu)點(diǎn):能夠提供高分辨譜圖;定性能力好于QQQ;速度快,適合于生命科學(xué)的大分子量復(fù)雜樣品分析。
缺點(diǎn):成本高;需要仔細(xì)維護(hù)。
(七)離子阱-飛行時(shí)間質(zhì)譜,Trap TOF
以3D離子阱作為質(zhì)量選擇器和反應(yīng)器,結(jié)合了離子阱的多級(jí)質(zhì)譜能力和飛行時(shí)間質(zhì)譜的高分辨能力。
優(yōu)點(diǎn):同時(shí)具有多級(jí)串級(jí)和高分辨能力,適合于未知樣品的定性工作,如糖蛋白的定性。
缺點(diǎn):由于離子阱容量限制,對(duì)于混合樣品的靈敏度欠佳;定量能力弱。
(八)磁質(zhì)譜,Sector MS
磁質(zhì)譜的定量能力是各種質(zhì)譜中最強(qiáng)的?,F(xiàn)在已較少使用,僅用于地質(zhì)元素和痕量二惡英的檢測(cè)。
優(yōu)點(diǎn):技術(shù)經(jīng)典、成熟,NIST等MS庫(kù)采用的儀器;分辨力非常好(100k,m/&Delta m FWHM),干擾少;靈敏度高,定量能力是各種質(zhì)譜中最好的。
缺點(diǎn):體積、重量大;售價(jià)很高;速度慢;維護(hù)復(fù)雜,很費(fèi)電。
(九)傅立葉變換質(zhì)譜儀,FT-ICR-MS
據(jù)說是質(zhì)譜中的貴族,質(zhì)量精度超級(jí)好,幾個(gè)月都不需要校正。但是價(jià)格也是貴的讓人心寒啊。傅立葉變換質(zhì)譜儀的分辨能力最高,常作為高端科學(xué)研究的裝備。
優(yōu)點(diǎn):能夠做多級(jí)串級(jí),定性能力極好;分辨力極高;靈敏度很好;
缺點(diǎn):體積重量大;售價(jià)極高;速度也較慢;維護(hù)費(fèi)用非常昂貴。
(十)靜電場(chǎng)傅立葉變換質(zhì)譜,Orbitrap
優(yōu)點(diǎn):高分辨,60k~120kFWHM,質(zhì)量精度高;相對(duì)FT-ICR而言,價(jià)格稍低(~450kUSD);
缺點(diǎn):不能單獨(dú)做串級(jí);分辨力、靈敏度、質(zhì)量穩(wěn)定性等離FT-ICR還有距離。
目前,質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)非常成熟,憑借其應(yīng)用范圍廣、靈敏度高、分析速度快、信息量大、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于食品、藥學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域。