液質聯用離子源 ，質量分析器種類，單四極和三重四極比較

液質聯用離子源 ，質量分析器種類，單四極和三重四極比較

                 上海連橋生物科技有限公司

液質聯用(LC-MS)一般用來對不揮發性化合物，極性化合物，熱不穩定化合物，大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）進行分析測定，其離子源種類比較多，今天主要來看下大氣壓電噴霧電離ESI、大氣壓化學電離APCI、大氣壓光電離APP

ESI 為電噴霧，即樣品先帶電再噴霧，帶電液滴在去溶劑化過程中形成樣品離子，從而被檢測，對于極性大的樣品效果好一些；電噴霧電離源是一種軟電離方式，即便是分子量大，穩定性差的化合物，也不會在電離過程中發生分解，它適合于分析極性強的大分子有機化合物，如蛋白質、肽、糖等。電噴霧電離源的最大特點是容易形成多電荷離子。這樣，一個分子量為10000Da的分子若帶有10個電荷，則其質荷比只有1000Da，進入了一般質譜儀可以分析的范圍之內。根據這一特點，目前采用電噴霧電離，可以測量分子量在300000Da以上的蛋白質。

APCI 為大氣壓力化學電離源，樣品先形成霧，然后電暈放電針對其放電，在高壓電弧中，樣品被電離，然后去溶劑化形成離子，最后檢測，對極性小的樣品效果較好。大氣壓化學電離源主要用來分析中等極性的化合物。有些分析物由于結構和極性方面的原因，用ESI不能產生足夠強的離子，可以采用APCI方式增加離子產率，可以認為APCI是ESI的補充。APCI主要產生的是單電荷離子，所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。用這種電離源得到的質譜很少有碎片離子，主要是準分子離子。

大氣壓光電離源，適用于弱極性的化合物，如多環芳烴等

ESI 的軟電離程度較APCI 的還小，但其應用范圍較APCI 的大，只有少部分ESI 做不出，可以用APCI 輔助解決問題，但是APCI還是不能解決所有ESI 解決不了的問題，一般用ESI 和 APPI 搭配使用比 ESI 和APCI 的應用范圍更廣一些。

APCI與ESI源都能分析許多樣品，而且靈敏度相似，很難說出哪一種更合適。同時至今沒有一個確切的準則判斷何時使用某一種電離方式更好。但是通常認為電噴霧有利于分析生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更適合于分析極性較小的化合物。

ESI和APCI共同點

1、使用高電壓元件和霧化氣噴霧法產生離子

2、通常產生(M+H)+或(M-H)-等準分子離子

3、產生極少的碎片，但可以控制產生結構碎片

1. 非常靈敏的電離技術。

不同點:

1、生成離子的方式不同，ESI：液相離子化；APCI：氣相離子化

2、樣品兼容性

ESI：極性化合物和生物大分子

APCI：非極性，小分子化合物（相對ESI而言）且有一定揮發性

ESI的適用范圍要遠遠大于APCI

APCI缺點

1.有限的結構信息

2.易發生熱裂解

3.低質量時化學噪聲大

4.不適合做分子量大于1000的化合物

質量分析器的功能是將離子源產生的離子，按照其質荷比m/z進行分離、檢測，得到化合物特征的質量信息。其中四級桿是zui常yong的質量分析器。四級桿又主要有單四極和三重四極兩種

單四級桿

四極桿質量分析器是由四根嚴格平行并與中心軸等間隔的圓柱形或者雙曲面柱狀電極構成的正、負兩組電極，其上施加直流(DC)和射頻(RF)電壓，產生一個動態電場即四極場。 離子在四極場的運動軌跡由馬修(Mathieu)方程解束確定．滿足方程穩定解的即有穩定振蕩的離子能通過四極場。精確地控制四極電壓變化，使定質荷比(m／z)的離子通過正、負電極形成的動態電場到達檢測器，對于電壓變化的每一個瞬間，只有一種質荷比的離子能夠通過，其質荷比正比于射頻電壓RF的振幅，m/z=[k’/Ω2r2]V，所以質量分析器也被稱為質量過濾器。        

四極桿質量分析器的質量掃描范圍可以達到1 200amu掃描速度可以達到12 500 amu/s。結構上有圓柱形和雙曲面之分，其中雙曲面結構的四極桿能夠產生*符合理論設計的四極場。四極桿的材質多為金屬鉬，也有石英鍍金的四極桿。

金屬鉬材質的設計一般無需加熱，而石英鍍金的四級桿則需加熱， 這主要是有材質之間的熱膨脹系數決定的。

                       三重四級

三重四極桿質量分析器是將三組多極桿串聯起來，第一根和第三根四極桿是質量分析器，通常稱為MSl和MS2；中間的一根多極桿是碰撞反應池，通常采用六極桿的設計。

  SIM模式大幅度提高了單四極桿質譜的靈敏度，但是由于SIM的方法并不能完quan解jue干擾的問題，靈敏度受到一定程度的限制。三重四極桿質量分析器就是專門為了這一目的而設計的。

三重四極桿質量分析器具有多種數據采集方式，除了單四極桿具有的Scan和SIM模式外，三重四極桿質量分析器還可以進行產物離子掃描(Product Ion Scan)、多反應離子監測(Multiple Reaction Monitoring，MRM)、母離子掃描(Precursor Ion Scan)、中性丟失掃描(Neutral Loss Scan)

  由于三重四極產生的碎片離子特異性較強，較單四極的非特異性碎片離子，定性能力更強。

                 質量分析器種類

液質聯用在使用中經常會用到的質量分析器有四級桿，飛行時間和離子肼，那么我們來看下每種質量分析器的應用。

                 應用領域

四級桿分析器較多的應用于藥物分析，要進行定性定量的分析。飛行時間質量分析器和離子肼主要是應用于代謝領域研究，以定性為主，定量次之。

原理

1、四級桿分析器主要由四根棒狀電極組成，一般使用的是金屬鉬材質，通過射頻電源改變電壓來篩選離子，電場遵循馬紹爾方程。

2、飛行時間質量分析器無需電場或磁場，通過離子漂移管，給離子以加速電壓，通過離子的飛行時間來確定離子荷質比，飛行時間與離子質量平方根成正比，在所加電壓能量相同的情況下，離子質量越大則到達檢測器所需時間就越長；

3、離子肼主體是由一個環電極加上下兩個蓋電極組成的，也遵循馬紹爾方程。質量掃描方式與四級桿類似，在恒定的直流電壓和射頻電壓的比值下，改變射頻電壓來獲取質譜。

優勢

TOF：給出的分子量比較準確，對大分子有優勢；主要用于定性、也可以用于定量，但靈敏度沒有三重四*。

離子阱：優勢也在定性，尤其對可能未知物的確認，如合成后的產物及雜質、體內的可能代謝產物。同TOF一樣，主要用于定性、也可以用于定量，但靈敏度就沒有三重四*，分子量范圍較三重四極窄。它較TOF的最大特點：可以對離子進行進一步的碎裂，以便確定其官能團、結構等。

三重四極：優勢是定量，靈敏度高、選擇性佳，同時也可做一些物質定性。

                                 此篇轉至實驗之家