质谱分析检测

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质谱分析检测技术综述

简介

质谱分析（Mass Spectrometry, MS）是一种基于物质分子质量与电荷比（m/z）进行定性和定量分析的高灵敏度检测技术。其核心原理是通过电离源将待测物质转化为带电粒子，随后在电磁场中按质荷比分离，并通过检测器记录信号强度，最终获得质谱图。质谱技术凭借其高分辨率、高特异性及广泛的适用性，已成为化学、生物学、环境科学、医药研发等领域的核心分析手段。近年来，随着串联质谱（MS/MS）、高分辨质谱（HRMS）等技术的进步，其在复杂基质中的痕量物质检测能力显著提升。

检测项目及简介

质谱分析可涵盖多种检测项目，主要包括以下几类：

1. 有机化合物分析 包括药物代谢产物、环境污染物（如多环芳烃、农药残留）、食品添加剂及非法添加物的检测。例如，液相色谱-质谱联用（LC-MS）常用于药物代谢动力学研究，气相色谱-质谱联用（GC-MS）则广泛应用于环境样品中有机污染物的筛查。

2. 无机元素分析 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是痕量金属元素检测的金标准，适用于水质、土壤、生物样品中重金属（如铅、汞、砷）的定量分析。

3. 生物大分子鉴定 蛋白质组学中常用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）进行蛋白质鉴定，而核酸修饰分析则依赖电喷雾电离质谱（ESI-MS）。

4. 同位素比值测定 稳定同位素比值质谱（IRMS）用于地质年代学、食品安全溯源（如蜂蜜掺假鉴别）等领域。

适用范围

质谱分析技术适用于以下场景：

1. 医药研发与质量控制

   • 药物活性成分（API）的纯度检测
   • 代谢产物鉴定及药代动力学研究
   • 生物类似药的结构确证

2. 环境监测

   • 大气、水体、土壤中持久性有机污染物（POPs）的痕量分析
   • 微塑料及新兴污染物（如全氟化合物）的筛查

3. 食品安全

   • 食品中农药残留、兽药残留及非法添加物（如苏丹红、三聚氰胺）的检测
   • 食品真实性鉴别（如橄榄油掺假分析）

4. 临床诊断

   • 新生儿遗传代谢病筛查（如苯丙酮尿症）
   • 肿瘤标志物及代谢组学分析

检测参考标准

质谱分析需遵循国际或国家标准化方法，以下为常用标准：

1. ISO 17294:2016 《水质-电感耦合等离子体质谱法测定元素》 适用于水中62种元素的定量分析。

2. GB 31604.1-2015 《食品安全国家标准 食品接触材料及制品 总迁移量的测定》 规定食品包装材料中迁移物的质谱检测流程。

3. USP <736> 《质谱法在药物分析中的应用》 提供药物杂质谱分析的指导原则。

4. EN 16215:2012 《动物饲料-霉菌毒素检测-液相色谱-串联质谱法》 明确饲料中黄曲霉毒素等污染物的检测方法。

检测方法及相关仪器

1. 气相色谱-质谱联用（GC-MS）

   • 方法：样品经气相色谱分离后，通过电子轰击电离（EI）生成碎片离子，质谱图与标准谱库（如NIST）匹配进行定性定量。
   • 仪器：Agilent 7890B/5977B GC-MS、Thermo Scientific ISQ 7000。

2. 液相色谱-质谱联用（LC-MS）

   • 方法：采用电喷雾电离（ESI）或大气压化学电离（APCI），适用于热不稳定及大分子化合物。
   • 仪器：Waters Xevo TQ-S、SCIEX Triple Quad 6500+。

3. 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）

   • 方法：通过高温等离子体电离金属元素，检测限可达ppt级。
   • 仪器：PerkinElmer NexION 1000、Thermo Fisher iCAP RQ。

4. 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）

   • 方法：将样品与基质共结晶，通过激光脉冲电离，适用于蛋白质、核酸分析。
   • 仪器：Bruker Autoflex Speed、Shimadzu MALDI-TOF MS。

5. 高分辨质谱（HRMS）

   • 方法：通过轨道阱（Orbitrap）或飞行时间（TOF）技术实现精确质量测定，用于未知物筛查。
   • 仪器：Thermo Fisher Orbitrap Exploris 120、Agilent 6545 Q-TOF。

结语

质谱分析技术凭借其高灵敏度和多维度分析能力，已成为现代分析科学不可或缺的工具。随着微型化质谱仪、实时直接分析（DART-MS）等新技术的涌现，其应用场景将进一步扩展。未来，质谱技术将在精准医学、环境毒理学及材料科学中发挥更关键的作用，为复杂体系的解析提供更高效的解决方案。