论液质联用仪器的应用和发展

一、液质联用仪关键技术 
　　1.离子化接口 
　　液质联用经历了约30年的发展，直至采用了大气压电离（（API）技术之后，才发展成为可常规应用的重要分离分析方法。液质中最常用有大气压电喷雾电离源（ESI）和大气压化学电离源（APCI），两者同属于大气压电离（API）技术，其离子化过程发生在大气压下，这与气质中采用在真空下电离的技术有本质不同。其中ESI技术应用更为广泛。 
　　2.质量分析器 
　　用于液质联用仪中最常用的有四极杆质谱仪，离子阱质谱仪、飞行时间质谱仪、四极离子阱质谱仪和四极飞行时间质谱仪等等。迄今为止，四极质谱仪与其它质谱仪相比，仍然是应用最为广泛的。其包括单四极质谱仪和三重四极质谱仪。 
　　单四极质谱仪的主要优点是相对可靠、优良的性价比，适合于定性定量分析。其缺点是质谱谱图分辨率较低。只有在测定成分是纯物质且没有化学背景杂质与之重叠时，才可能测定准确质量。用单四极质谱仪作定量分析采用选择离子监测（SIM），检测限取决于能否将目标化合物与样品中的其它成分（包括背景干扰）加以区别。 
　　单四极质谱仪无法实现MS/MS功能，若需要该功能，以进行化合物结构分析或者选择反应检测（SRM）以提高选择性及定量分析检测限，则要采用三重四极质谱仪（QQQMS或TQMS）。目前，用液质联用仪进行复杂成分的定量分析时，三重四极质谱仍是首选仪器，它具有多种MS/MS功能，除产物离子扫描外，还有前体离子扫描和恒定中性丢失扫描。 
二、液质联用仪的应用概况 
　　1.药学领域 
　　将液质联用技术应用于药物及其代谢产物研究是该技术在医药领域中应用最广泛、研究论文报道最多的领域。液相质谱与串联质谱联用显示了独特的优势，代表了药物代谢研究的发展趋势。 
　　从质量分析器的角度看，尽管QQQMS在药物生物转化与代谢产物鉴定上取得显著的贡献，但他的局限性在于四极杆质量分析器没有足够的质量准确度，不能给出母离子和子离子的元素组成，因此，用于结构鉴定有时不够明确。与QQQ相比，离子阱（TRAP）在MS和MS/MS的全扫描功能上更强，而且它的多级质谱测定（MSn）灵敏度较好，并能解释分子裂解过程。现在常常应用此功能进行代谢物鉴定。但是TRAP具有低质量截止点（1/3效应）、碰撞效率低和定量分析性能较差等缺憾，而Q-TRAP不但可以克服这些缺点，而且可以选择母离子扫描和中性丢失扫描等。Q-TRAP用于代谢产物是相对较新的方法，其组成相当于QQQ中的第3个Q用线性离子阱代替，可以得到更丰富的数据。Q-TOF可以精确测定母体药物或代谢产物分子以及由CID产生的碎片离子的准确质量，从而获得其元素的组成，但只有当母离子不受元素组成相同的离子的干扰时，才可能用子离子的准确质量测定去做结构解析。QQQ以及Q-TOF还有一个局限性是产生的CID图谱不能将一级子离子与二级或三级分解子离子区分开来，使图谱解析变得困难。而Q-TRAP可以在质谱分析的每一阶段将母离子隔离并捕获，从而可以确定离子的亲缘关系，使代谢物的CID图谱的解释变得较为容易。 
　　2.食品领域 
　　食品中的化学污染物包括：农药残留、兽药残留、添加剂、加工过程中的污染物、有毒或不洁的包装材料、环境污染物、生物毒素、真菌毒素以及重金属等。对这些污染物的监测能力则是控制食品安全的关键所在。此类分析对样品的制备方法要求较高，并对分析仪器的检测能力要求更为苛刻。 
　　目前，国外LC/MS在农残上的应用以分析苯脲、三嗪、氨基甲酸酯、氯苯氧酸及硝基酚为主。分析仪器主要使用QQQ和Q-IT。定量分析使用SIM。不同的农药分析需要选取不同的检测模式。一般说来，中性及碱性农药，如三嗪、氨基甲酸酯、有机磷、季胺盐农药、苯脲使用正离子（PI）检测，而酸性农药，如苯氧酸、磺酰脲使用负离子（NI）检测。有时两种模式同时使用。 
　　3.代谢组学 
　　代谢组学以生物体液为研究对象，包括尿液、胆汁、血浆、组织提取液、脑脊液、精液、唾液、膀胱液等，力求分析生物体系中的所有代谢产物，整个分析过程应能尽可能地保留和反映总体代谢产物的信息。 
　　代谢组学要求分析生物体系中所有的代谢产物，单一的分析技术难以满足这一要求。气质联用技术（GC/MS）具有高灵敏度、高重复性、可检库鉴定已知物等特点，其局限性是样品必须气化，且不能分析大分子、难挥发性物质和热不稳定性物质；核磁共振（NMR）对样品无损伤且重复性好，广泛应用于药物工业和病人的尿、血样分析，但其灵敏度不高，不能鉴定混合物；而液质联用技术（LC/MS）是具有高效、快速分离效能的LC与灵敏、准确的MS或MSn的结合，被广泛应用于难挥发性化合物、极性化合物、热不稳定化合物和大分子化合物（包括蛋白质、多肽、多糖、多聚物等）的分析，既可定性，也可定量，是最具前途的代谢组学的研究技术之一。 
　　4.蛋白质组学 
　　80年代后期在有机质谱的发展中出现了历史性的巧合，同期出现了基体辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDI/TOF/MS）和电喷雾电离质谱 （ESI/MS），打开了有机质谱分析研究生物大分子的新领域，并很快发展成为能在所有层次上分析研究蛋白质和其它生物分子的生物质谱学。MALDI/TOF/MS 的肽质量指纹谱方法（PMF）具有高通量高灵敏度和操作简便等优点，已得到了广泛的应用，但它不适合分析蛋白质的混合物。与之相比HPLC/ESI/MS/ MS虽然只有较低的高通量分析，但能取得更好的分析结果，而且适合分析蛋白质混合物和蛋白质复合物。 
　　5.同时液质联用技术还广泛应用于兴奋剂检测、物证鉴定、印染行业有害物质检测、环境污染物分析、临床诊断研究等领域。 
三、总结 
　　单从对标准所反映出来结果看，QQQ三重四极液质联用仪是当前应用的主流，能够被各行业接受的程度最高，市场占有量最大；单四极液质的应用较为有限，但并不是绝对没有市场，尤其是从药典收录的情况看，虽然目前只有三个项目，但采用单四极液质就可以满足要求。以国内市场目前在液质联用技术上需求和各行业标准方法的不断发展完善，国内企业对液质联用技术的投资将会得到丰厚的回报，从单四极液质联用技术入手，逐步走向高端的三重四极液质联用技术，为中国分析仪器领域在液质联用技术方面的空白，增添新的一笔。