論液質聯用儀器的應用和發展

一、液質聯用儀關鍵技術 
　　1.離子化接口 
　　液質聯用經歷了約30年的發展，直至采用了大氣壓電離（（API）技術之后，才發展成為可常規應用的重要分離分析方法。液質中最常用有大氣壓電噴霧電離源（ESI）和大氣壓化學電離源（APCI），兩者同屬于大氣壓電離（API）技術，其離子化過程發生在大氣壓下，這與氣質中采用在真空下電離的技術有本質不同。其中ESI技術應用更為廣泛。 
　　2.質量分析器 
　　用于液質聯用儀中最常用的有四極桿質譜儀，離子阱質譜儀、飛行時間質譜儀、四極離子阱質譜儀和四極飛行時間質譜儀等等。迄今為止，四極質譜儀與其它質譜儀相比，仍然是應用最為廣泛的。其包括單四極質譜儀和三重四極質譜儀。 
　　單四極質譜儀的主要優點是相對可靠、優良的性價比，適合于定性定量分析。其缺點是質譜譜圖分辨率較低。只有在測定成分是純物質且沒有化學背景雜質與之重疊時，才可能測定準確質量。用單四極質譜儀作定量分析采用選擇離子監測（SIM），檢測限取決于能否將目標化合物與樣品中的其它成分（包括背景干擾）加以區別。 
　　單四極質譜儀無法實現MS/MS功能，若需要該功能，以進行化合物結構分析或者選擇反應檢測（SRM）以提高選擇性及定量分析檢測限，則要采用三重四極質譜儀（QQQMS或TQMS）。目前，用液質聯用儀進行復雜成分的定量分析時，三重四極質譜仍是首選儀器，它具有多種MS/MS功能，除產物離子掃描外，還有前體離子掃描和恒定中性丟失掃描。 
二、液質聯用儀的應用概況 
　　1.藥學領域 
　　將液質聯用技術應用于藥物及其代謝產物研究是該技術在醫藥領域中應用最廣泛、研究論文報道最多的領域。液相質譜與串聯質譜聯用顯示了獨特的優勢，代表了藥物代謝研究的發展趨勢。 
　　從質量分析器的角度看，盡管QQQMS在藥物生物轉化與代謝產物鑒定上取得顯著的貢獻，但他的局限性在于四極桿質量分析器沒有足夠的質量準確度，不能給出母離子和子離子的元素組成，因此，用于結構鑒定有時不夠明確。與QQQ相比，離子阱（TRAP）在MS和MS/MS的全掃描功能上更強，而且它的多級質譜測定（MSn）靈敏度較好，并能解釋分子裂解過程。現在常常應用此功能進行代謝物鑒定。但是TRAP具有低質量截止點（1/3效應）、碰撞效率低和定量分析性能較差等缺憾，而Q-TRAP不但可以克服這些缺點，而且可以選擇母離子掃描和中性丟失掃描等。Q-TRAP用于代謝產物是相對較新的方法，其組成相當于QQQ中的第3個Q用線性離子阱代替，可以得到更豐富的數據。Q-TOF可以精確測定母體藥物或代謝產物分子以及由CID產生的碎片離子的準確質量，從而獲得其元素的組成，但只有當母離子不受元素組成相同的離子的干擾時，才可能用子離子的準確質量測定去做結構解析。QQQ以及Q-TOF還有一個局限性是產生的CID圖譜不能將一級子離子與二級或三級分解子離子區分開來，使圖譜解析變得困難。而Q-TRAP可以在質譜分析的每一階段將母離子隔離并捕獲，從而可以確定離子的親緣關系，使代謝物的CID圖譜的解釋變得較為容易。 
　　2.食品領域 
　　食品中的化學污染物包括：農藥殘留、獸藥殘留、添加劑、加工過程中的污染物、有毒或不潔的包裝材料、環境污染物、生物毒素、真菌毒素以及重金屬等。對這些污染物的監測能力則是控制食品安全的關鍵所在。此類分析對樣品的制備方法要求較高，并對分析儀器的檢測能力要求更為苛刻。 
　　目前，國外LC/MS在農殘上的應用以分析苯脲、三嗪、氨基甲酸酯、氯苯氧酸及硝基酚為主。分析儀器主要使用QQQ和Q-IT。定量分析使用SIM。不同的農藥分析需要選取不同的檢測模式。一般說來，中性及堿性農藥，如三嗪、氨基甲酸酯、有機磷、季胺鹽農藥、苯脲使用正離子（PI）檢測，而酸性農藥，如苯氧酸、磺酰脲使用負離子（NI）檢測。有時兩種模式同時使用。 
　　3.代謝組學 
　　代謝組學以生物體液為研究對象，包括尿液、膽汁、血漿、組織提取液、腦脊液、精液、唾液、膀胱液等，力求分析生物體系中的所有代謝產物，整個分析過程應能盡可能地保留和反映總體代謝產物的信息。 
　　代謝組學要求分析生物體系中所有的代謝產物，單一的分析技術難以滿足這一要求。氣質聯用技術（GC/MS）具有高靈敏度、高重復性、可檢庫鑒定已知物等特點，其局限性是樣品必須氣化，且不能分析大分子、難揮發性物質和熱不穩定性物質；核磁共振（NMR）對樣品無損傷且重復性好，廣泛應用于藥物工業和病人的尿、血樣分析，但其靈敏度不高，不能鑒定混合物；而液質聯用技術（LC/MS）是具有高效、快速分離效能的LC與靈敏、準確的MS或MSn的結合，被廣泛應用于難揮發性化合物、極性化合物、熱不穩定化合物和大分子化合物（包括蛋白質、多肽、多糖、多聚物等）的分析，既可定性，也可定量，是最具前途的代謝組學的研究技術之一。 
　　4.蛋白質組學 
　　80年代后期在有機質譜的發展中出現了歷史性的巧合，同期出現了基體輔助激光解析電離飛行時間質譜（MALDI/TOF/MS）和電噴霧電離質譜 （ESI/MS），打開了有機質譜分析研究生物大分子的新領域，并很快發展成為能在所有層次上分析研究蛋白質和其它生物分子的生物質譜學。MALDI/TOF/MS 的肽質量指紋譜方法（PMF）具有高通量高靈敏度和操作簡便等優點，已得到了廣泛的應用，但它不適合分析蛋白質的混合物。與之相比HPLC/ESI/MS/ MS雖然只有較低的高通量分析，但能取得更好的分析結果，而且適合分析蛋白質混合物和蛋白質復合物。 
　　5.同時液質聯用技術還廣泛應用于興奮劑檢測、物證鑒定、印染行業有害物質檢測、環境污染物分析、臨床診斷研究等領域。 
三、總結 
　　單從對標準所反映出來結果看，QQQ三重四極液質聯用儀是當前應用的主流，能夠被各行業接受的程度最高，市場占有量最大；單四極液質的應用較為有限，但并不是絕對沒有市場，尤其是從藥典收錄的情況看，雖然目前只有三個項目，但采用單四極液質就可以滿足要求。以國內市場目前在液質聯用技術上需求和各行業標準方法的不斷發展完善，國內企業對液質聯用技術的投資將會得到豐厚的回報，從單四極液質聯用技術入手，逐步走向高端的三重四極液質聯用技術，為中國分析儀器領域在液質聯用技術方面的空白，增添新的一筆。