色谱质谱联用技术
色谱是一种快速、高效的分离技术，但不能对分离出的每个组分进行鉴定。质谱是一种重要的定性鉴定和结构分析的方法，一种高灵敏度、高效的定性分析工具，但没有分离能力，不能直接分析混合物。色谱质谱联用技术，将二者结合起来，把质谱仪作为色谱仪的检测器将能发挥二者的优点，具有色谱的高分辨率和质谱的高灵敏度，是生物样品中药物与代谢物定性定量的有效工具。
类型
可分为气相色谱/质谱联用技术和液相色谱／质谱联用技术。
气相色谱／质谱联用
气相色谱／质谱联用技术（GC／MS）在我国已有 20多年的应用历史，随着台式小型仪器迅速增长，在色谱研究中已经成为重要的手段，气相色谱质谱技术成熟运用至今，人们越来越不满足仅仅分析那些具有挥发性和低分子量的化合物，面对日益增加的大分子量（特别是蛋白，多肽等）和不挥发化合物的分析任务，迫切需要用液相色谱／质谱联用解决实际间题。
GC-MS schematic把气相色谱和质谱这两部分放在一起使用要比单独使用那一部分对物质的识别都会精细很多很多倍。单用气相色谱或质谱是不可能精确地识别一种特定的分子的。通常，经质谱仪处理的需要是非常纯的样品，而使用传统的检测器的气相色谱（如，火焰离子化检测器）当有多种分子通过色谱柱的时间一样时（即具有相同的保留时间）不能予以区分，这样会导致两种或多种分子在同一时间流出柱子。在单独使用质谱检测器时，也会出现样式相似的离子化碎片。将这两种方法结合起来则能减少误差的可能性，因为两种分子同时具有相同的色谱行为和质谱行为实属非常罕见。因而，当一张分子识别质谱图出现在某一特定的GC-MS分析的保留时间时，将典型地增高了对样品种感兴趣的被分析物的确定性。
液相色谱／质谱联用
与气相色谱相比，液相色谱（LC／MS）的分离能力有着不可比拟的优势，液相色谱／质谱联用技术为人们认识和改造自然提供了强有力的工具。
LC／MS联机曾长期为分析界所期待，由于LC流动相与MS传统电离源的高真空难以相容，还要在温和的条件下使样品带上电荷而样品本身不分解，大量的样品不得不采取脱机式 MS鉴定，或制成衍生物用 GC／MS分析。经过努力相继出现了多种液相色谱／质谱联用接口，实现了液相色谱／质谱的联用。特别是大气压电离质谱（APIMS）的实现为 LC／MS的兼容创造了机会，商品化的小型 LC／MS作为成熟的常规分析仪器在九十年代已经在生物医药实验室发挥着重要的作用[1]。
气相色谱／质谱联用
气相色谱法–质谱法联用（英语：Gas chromatography–mass spectrometry，简称气质联用，英文缩写GC-MS)是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。GC-MS的使用包括药物检测（主要用于监督药物的滥用）、火灾调查、环境分析、爆炸调查和未知样品的测定。GC-MS也用于为保障机场安全测定行李和人体中的物质。另外，GC-MS还可以用于识别物质中以前认为在未被识别前就已经蜕变了的痕量元素。
气相色谱作为进样系统,充分发挥其高效的分离能力和高的灵敏度，对样品进行有效分离。同时满足质谱分析对样品单一性的要求，避免了样品受污染，有效控制质谱进样量，减少对质谱仪器的污染，极大的提高了对混合物的分离，定性，定量分析效率。
质谱作为检测器，检测的是离子质量，获得化合物的质谱图，解决了气相色谱定性的局限性，而且质谱的多种扫描方式和质量分析技术，可以有选择的只检测所需要的目标化合物的特征离子(SIM，选择离子模式)，具有专一的选择性，不仅能排除基质和杂质峰的干扰，还极大的提高检测灵敏度。
气相色谱-质谱联用法结合了气相色谱和质谱的优点，弥补了各自的缺陷，因而具有灵敏度高、分析速度快、鉴别能力强等特点，可同时完成待测组分的分离和鉴定，特别适用于多组分混合物中未知组分的定性定量分析、化合物的分子结构判别、化合物分子量测定。气相色谱-质谱联用仪能将一切可气化的混合物有效的分离并准确的定性、定量其组分。气质联用仪在现在生活和研究中的许多领域都得到了广泛的应用，大到行星间的探测，小到环境中二氧化氮的检测，是目前能够为 pg 级试样提供结构信息的最主要分析工具[2]。
历史
用质谱仪作为气相色谱的检测器是上个世纪50年代期间由Roland Gohlke和Fred McLafferty首先开发的。当时所使用的敏感的质谱仪体积庞大、容易损坏只能作为固定的实验室装置使用[3]。
在色谱联用仪中，气相色谱和质谱联用仪（GC-MS）是开发最早的色谱联用仪器，自1957 年霍姆斯（Holmes JC）和莫雷尔（Morrell FA）首次实现气相色谱和质谱联用以后，这一技术得到长足的发展。
1964年，美国电子联合公司（Electronic Associates, Inc. 简称EAI)-美国模拟计算机供应商的先驱在开始开发电脑控制的四极杆质谱仪Robert E. Finnigan的指导下开始开发电脑控制的四极杆质谱仪。到了1966年，Finnigan和Mike Uthe的EAI分部合作售出500多台四极杆残留气体分析仪。1967年，Finnigan仪器公司the （Finnigan Instrument Corporation，简称FIC）组建就绪，1968年初就给斯坦福大学和普渡大学发送了第一台GC/MS的最早雏型。FIC最后重新命名为菲尼根公司（Finnigan Corporation）并且继续持世界GC/MS系统研发、生产之牛耳。
1966年，当时最尖端的高速GC-MS （the top-of-the-line high-speed GC-MS units）单元在不到90秒的时间里，完成了火灾助燃物的分析，然而，如果使用第一代GC-MS至少需要16分钟。到2000年使用四极杆技术的电脑化的GC/MS仪器已经化学研究和有机物分析的必不可少的仪器。今天电脑化的GC/MS仪器被广泛地用在水、空气、土壤等的环境检测中；同时也用于农业调控、食品安全、以及医药产品的发现和生产中。
原理
基本原理
载气（氢气或氦气）经过 GC 色谱柱得到初步分离，从色谱柱流出的各组分经过 GC-MS 接口模块传输进入 MS 模块的离子源单元，在这里各组分被离子化形成离子，进而被 MS 模块中的质量分析分析，分析获得的数据由 GC-MS 平台的数据处理模块进行处理、显示，并进行数据库搜索和比对。整个分析过程所涉及到的流程处理顺序均由 GC-MS 平台的仪器控制模块进行控制和协调。
气质联用色谱是由两个主要部分组成：即气相色谱部分和质谱部分。气相色谱法（Gas Chromatography）是英国科学家1952年创立的一种经典的分析方法，是色谱技术仪器化、成套化的先驱。气相色谱利用样品在色谱柱中气相和固定相间分配系数的不同，经过反复多次分配从而实现分离[2]。气相色谱使用毛细管柱，其关键参数是柱的尺寸（长度、直径、液膜厚度）以及固定相性质（例如，5％苯基聚硅氧烷）。当试样流经柱子时，根据个组分分子的化学性质的差异而得到分离。分子被柱子所保留，然后，在不同时间（叫做保留时间）流出柱子。流出柱子的分子被下游的质谱分析器做俘获，离子化、加速、偏向、最终分别测定离子化的分子。气相色谱具有高效能、高选择性、高灵敏度、高分辨率、样品用量少、分析速度快等特点，主要用于沸点低、易挥发成分的定性定量分析。质谱仪是通过把每个分子断裂成离子化碎片并通过其质荷比来进行测定的。
GC-MS吹扫和捕集在分析挥发性化合物时，可以用吹扫和俘获（Purge and Trap，P&T)浓缩器系统导入样品。 提取目标被分析物，并与水混合，然后导入气密性室。用惰性气体，比如氮气(N2)往水中鼓泡；这就叫做吹扫。挥发性化合物运动到水上方的顶空（headspace）。并被压力梯度驱使（由引入吹扫气体所引起）流出气密室。这些挥发性化合物被沿着顶线抽往“阱”。阱是一个装有吸附材料的、处于室温下的柱子。它将通过把这些挥发性化合物转化成液相而保持住。然后，加热给阱样品化合物经过一个挥发性界面被引入GC-MS柱，阱在这里相当一个分流进样系统。
分析典型质谱检测有两种途径：全程扫描和选择性离子检测（Selective Ion Monitoring ，SIM)。典型的GC-MS能够根据对仪器的设定，分别地或同时地执行这两种功能。
MS全程扫描
MS全程扫描当以全程扫描方式收集数据时，确定一个质量片段目标范围并输入仪器。一个典型的检测质量片段的广度范围可以是质荷比（m/z）50到质荷比400。扫描范围的确定很大程度上决定于分析者预期试样中所含的物质，同时要考虑容易和其他可能的干扰成分。
MS不应设定成寻找太低质量的片段，否则，会测到空气（发现如质荷比为28的氮气），二氧化碳(m/z 44)或其他可能的干扰。另外，如果选择一个很大的扫描范围，由于每次扫描必需测定很宽的质量范围，所耗费的时间长，结构每秒钟扫描的次数减少，从而降低仪器的灵敏度。
全程扫描对于测定试样中的未知化合物有用。当需要证实或解析试样中的化合物时，它比SIM能提供更多的信息。在开发仪器方法的时候，通常首先用全程扫描模式分析被测试的溶液确定保留时间和质量碎片指纹图，然后，转向SIM仪器方法。
选择性离子检测
选择性离子检测：选择的离子检测当在仪器方法中输入选择监测（selected ion monitoring ，SIM)某种离子片段时，仅有那些质量的片段被质谱仪监测。SIM的优点是由于每次扫描时，仪器仅寻找少量片段（比如，三个片段）其监测限较低。每秒钟能进行更多次的扫描。由于仅仅监测所感兴趣的几个质量片段，基质干扰典型的低，为进一步确证潜在的阳性结果的可能性，相对重要的是与已知参比标准进行比较确定各种离子片段的离子比。
离子化类型在分子通过柱子后，流经连接管线进入质谱仪，然后，被用各种方法离子化，每一次仅用其中的一种方法。一旦样品被达成碎片后，将被监测。通常用电子倍增二极管检测。电子倍增二极管将离子化的质量片段转化成电信号后进行测定。 离子化技术是不依赖于使用全程扫描还是SIM的。
电子离子化到目前为止，最常用的也许是标准形式的离子化过程是电子离子化（electron ionization，EI)。
分子进入MS（其源为四极杆或离子阱MS的离子阱本身），在那里他们被由灯丝射出饿电子所轰击。这里的灯丝不很像标准电灯泡里的灯丝。电子以特定的、可以重复的方式将分子击成片段。这一“硬离子化”技术导致产生更多低质荷比(m/z)的碎片，如果，仍存在的话，也非常少接近分子质量单位的物种。质谱专家所说的“硬离子化”是使用分子电子轰击，而所谓“软质子化”是由导入的气体和分子碰撞使分子带电荷。分子片段的模式依赖于应用于系统的电子的能量，典型的是70 eV（电子伏特）。使用70 eV能方便所产生的谱图和制造商提供的图库软件或美国国家标准研究所（the National Institute of Standards NIST-USA）开发的图库软件里的标准质谱进行比较。图库的搜索使用匹配算法，比如基于几率的匹配和基于点积的匹配。
化学离子化
化学离子化Chemical ionization 在化学质谱法中，是将一种气体，典型地是甲烷或氨气引入质谱仪中。根据所选择的技术（正CI或负CI），该试剂气体将与电子和被分析物发生作用引起感兴趣的分子的„软‟离子化。较软的化学离子化与硬的化学离子化相比将较低程度的造成分子碎片化。使用化学离子化的主要益处之一是产生紧密对应于感兴趣的被分析物的分子量的质量碎片。
正的化学离子化：在正的化学离子化（Positive Chemical Ionization ，PCI)中试剂气体与目标分子相互作用，最经常是进行质子交换。这将产生相对大量的该物种。
负的化学离子化：在负化学离子化中（Negative Chemical Ionization ，NCI)试剂气体降低自由电子对目标被分析物的碰撞。该降低了的能量典型地使大的碎片不再继续断裂，保持其大的含量。
防止离子源污染的方法：柱老化时不连接质谱仪、减少注入高浓度样品、防止引入高沸点组分、尽量减少进样量、防止真空泄露、反油。
定量分析
仪器分析的最初目的是为一种物质定量。这要通过在产生的谱图中比较各原子质量间的相对浓度来实现。有可能通过两种方法实现定量分析。
比较法和从头分析法
比较分析的关键是将所获得的被分析物的谱图与谱库里的谱图进行比较，在谱库中是否存在具有和该物质特征一致的样品的谱图。这种比较最好靠电脑来执行，因为由于标度的变化，会产生很多视觉上的扭曲。电脑同时还能关联更多的数据，（比如，由气相色谱测定的保留时间），以至获得更精确的结果。
测量各质谱峰的相对峰高
在该方法中，将最高的质谱峰指定为100%，其他的峰根据对最高峰的相对比例标出其百分相对高度。将所有的大于3%相对高度的峰都进行标注。通常通过母体峰来确定未知化合物的总质量。用母体峰的总质量值与所推测的该化合物中所含元素的化学式相适配。对于具有许多同位素的元素，可以用谱图中的同位素模式确定存在的元素。一旦化学式与谱图相匹配，就能确定分子结构和成键方式,而且，必需和GC-MS记录的特点相一致。典型地，这种测定是通过和仪器配备的程序自动进行的，仪器给出样品中可能存在的元素的列表</ref>[3]。
特点
·要求样品气化后进入质谱仪
·用电子轰击方式（EI）得到的谱图，可与标准谱库对比 ·用毛细管色谱柱分离化合物，分高效率高
·操作条件稳定、使用方法成熟
·适宜分析小分子、易挥发、热稳定的化合物
气相色谱-质谱（GC-MS）仪包括：GC 模块、MS 模块、GC-MS 接口模块、仪器控制模块以及软件模块。
应用
环境检测和清洁在环境
GC-MS正在成为跟踪持续有机物污染所选定的工具。GC-MS设备的费用已经显著地降低，并且，同时其可靠性也已经提高。这样就是该仪器更适合用于环境监测研究。对于一些化合物，如某些杀虫剂和除草剂GC-MS的敏感度不够，但对大多数环境样品的有机物分析，其中包括许多主要类型的杀虫剂，它是非常敏感和有效的。
刑事鉴识
GC-MS分析人身体上的小颗粒帮助将罪犯与罪行建立联系。用GC-MS进行火灾残留物的分析的分析方法已经很好的确立了起来。甚至，美国试验材料学会确定了火灾残留物的分析标准。在这种分析中，GCMS/MS特别有用，因为试样中常常含有非常复杂的基质，并且，法庭上使用的结果要求要有高的精确度。
执法方面的应用
GC-MS在麻醉毒品的监测方面的应用逐渐增多，甚至，最终会取代嗅药犬。GC-MS也普遍地用于刑侦毒理学在嫌疑人、受害者或死者的生物标本中发现药物和毒物。
运动反兴奋剂分析GC-MS也是用于运动反兴奋剂实验室，在运动员的尿样中测试是否存在被禁用的体能促进类药物的主要工具，例如，测定合成代谢类固醇类药物。
社会安全
9．11后开发的爆炸物监测系统已经成为全美国飞机场设施的一部分。这些监测系统的操作依赖大量的技术，其中，许多是基于GC-MS的。美国联邦航空管理局仅授权三家制造商提供这些系统，其中之一是Thermo Detection公司，以前叫Thermedics，它生产Egis爆炸物检测器（EGIS是一个基于GC-MS爆炸物检测线。另外两家制造商是Barringer Technologies，现在被Smith's Detection Systems收买，和Ion Track Instruments，它是General Electric Infrastructure Security Systems的一部分。
食品、饮料和香水分析
食品和饮料中包含大量芳香化合物。一些是天然就存在于原材料中另外一些是在加工时形成的。GC-MS广泛地用于分析这些化合物，它们包括：酯、脂肪酸、醇、醛、萜类等。GC-MS也用于测定由于腐坏和掺假所造成的污染物，这些污染物可能是有害的，而且，常常由政府有关部门对其实行控制。例如，杀虫剂。
医药
十几种先天性代谢疾病，也叫先天性代谢缺陷（Inborn error of metabolism ，IEM）现在都可以通过新生儿筛检试验测到，特别是使用气相色谱－质谱法进行监测。GC-MS可以测定尿中的化合物，甚至该化合物在非常小的浓度下都可被测出。这些化合物在正常人体内不存在，但出现在患代谢疾病的人群中。因而，该方法日益成为早期诊断IEM的常用方法，这样及早指定治疗方案最终导致更好的预后。目前能用GC-MS在出生时，通过尿液监测测出100种以上遗传性代谢异常[3]。
兴奋剂检测
研究人员发展了许多检测蛋白同化激素类兴奋剂药物的方法，其中GC-MS联用选择离子检测方法是最常用的方法之一 。采用该方法大大提高了对样品初筛和寻找代谢物的能力。张长久等人于20世纪90年代中期报道了单离子检测法和多离子检测法在兴奋剂检测中的应用，他们介绍了用单离子检测法完成国际奥委会规定的禁用药物及其代谢物的筛选，指出该方法具有很大优越性，不仅灵敏度高、定量准确，而且具有别的方法无法比拟的优点即抗干扰性。一般来说，只要限制在一定时间窗口内，选择适合的特征离子，就可以在很复杂的混合物中对其中一种或多种组分进行准确定量。
GC-MS与GC的区别
①GC-MS定性参数增加，定性可靠。
②GC-MS是一种通用的色谱检测方法
③GC-MS 同位素稀释和内标技术，提高质谱仪定量分析精度
④GC中某些检测器需要经常清洗，在GC-MS中最需要经常清洗的是离子源和离子盒（影响仪器工作状态的重要因素）
液相色谱／质谱联用
液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）是以质谱仪为检测手段，集HPLC高分离能力与MS高灵敏度和高选择性于一体的强有力分离分析方法。特别是近年来，随着电喷雾、大气压化学电离等软电离技术的成熟，使得其定性定量分析结果更加可靠，同时，由于液相色谱-质谱联用技术对高沸点、难挥发和热不稳定化合物的分离和鉴定具有独特的优势，因此，它已成为中药制剂分析、药代动力学、食品安全检测和临床医药学研究等不可缺少的手段[4]。
技术发展
1977年，LC-MS开始投放市场；1978年，LC-MS首次用于生物样品中的药物分析；1989年，LC-MS-MS取得成功；1991年，API LC-Ms用于药物开发；1997年，LC-MS用于药物动力学筛选；1999年，API Q-TOFLC-MS-MS投放市场，大气压离子化接口的应用，彻底改变了面貌，使其迅速成为制药工业中应用最广的分析仪器。
基本流程
液相色谱／质谱联用的基本流程为：混合的样品经高效液相色谱柱分离后成为多个单一组分，依次通过液相色谱／质谱接口进入质谱仪的离子源，离子化后的样品经过质量分析器分析后由检测系统记录，后经数据系统采集处理，得到带有结构信息的质谱图。
接口
接口作用
1将流动相及样品气化
2分离除去大量的流动相分子
3对样品分子的电离。
LC分离需用大量溶剂，如何去除溶剂并使样品离子化是LC-MS联用的关键。起步于70年代，先后研究出27种接口 。
接口方式
1、传送带（MB）LC／MS接口方式 七十年代末采用传送带方式与MS传统的EI，CI离子源相联。灵敏度差，不能用反相柱，待测样品必须汽化后再电离。中国至少买了8台，现已淘汰。
2、热喷雾（TS）
产生于八十年代中期，不仅是LC／MS接口，也是软电离方式，热喷雾时LC流出液经过高温加热而超高速喷雾，产生的离子进入MS，中性分子由真空泵抽走。TS只能获得与分子量有关的信息。在热喷射过程中会使热不稳定化合物分解，在一定程度上被API取代。
3、粒子束（ PB）
利用溶剂与被分析物的动量差分离（与气相色谱／质谱仪上的玻璃喷嘴分离器原理相似），进入质谱后用EI或CI方式电离，优点是能提供传统的EI和CI质谱图。
4、连续流动快原子轰击（CFFAB）
与静态的快原子轰击（FAB）类似。
5、大气压电离（API）（接口与电离相结合）
八十年代后期出现，大气压电离源顾名思义是一种常压电离技术，在大气压下电离，仅把带电离子“吸入”质谱，不能提供经典的质谱图。目前大气压电离特指：电喷雾（ESI），离子喷雾（IS）和大气压化学电离（APCI）。由于它不需要真空、减少了许多设备，方便使用，而且有下面的优点，因而在近年来得到了迅速的发展。
(1). 由于产生多电荷离子（在ESI和IS下），测定分子量可以达到10万道尔顿以上
(2)．适用于极性和离子型化合物
(3)．进样方式多样灵活
a）直接流动进样
b）与液相色谱联用
c）与毛细管电泳联用
目前几乎所有的LC-MS联用仪都使用大气压电离源（API）作为接口装置和离子源。API包括电喷雾电离源（ESI） 和大气压化学电离源（APCI）两种。二者都是非常温和的离子化方式区别主要在于大气压下产生气相离子的方式不同。ESI只能用于离子型样品，电喷雾产生气相离子，APCI具有电晕放电针，用于非极性样品。
接口原理
1、电喷雾电离(ESI)
电喷雾电离是一种“软”电离技术，ESI－MS既可分析小分子也可分析大分子。对于分子量在 1000 Dalton（简写为 Da,现法定计量单位写为u）以下的小分子，会产生[M＋H]+或[M-H]-离子，选择相应的正离子或负离子形式进行检测，就可得到物质的分子量。此外，也可能源内CID生成一些碎片，有利于提供样品分子的结构信息。而分子量高达20，000 u的大分子在 ESI-MS中常常生成一系列多电荷离子，通过数据处理系统能够得到样品的分子量，准确度优于± 0．01 ％。
2、大气压化学电离（Heated Nebulizer或APCI）
样品溶液经过内径 100 um的熔融石英毛细管抵达加热到设定温度的探头区，石英毛细管的外套管内通入热的N2雾化气至毛细管口流出的液体，加热的探头与N2雾化气的共同作用使流出液生成气溶胶后蒸发。雾化气管外还有一根同轴套管通N2屏敝气。将蒸发的气溶胶导入 APCI源。大气压化学电离源其余部份与电喷雾源相似，所不同的是帘板前还有一个放电尖端，放电尖端装在一种Peek工程塑料上，其上加3-4．5 kV电压（负离子检测用 2-3．5 kV）。而喷雾毛细管不带电压。它们之间放电的能量使毛细管流出经过离子源的溶剂分子发生电离。生成的离子还与其它溶剂分子碰撞，每次碰憧均消耗能量生成低能气态等离子。样品分子通过等离子区域时，由于质子转移或试剂离子作用而电离。因而整个电离都在常压下由化学溶剂作用而产生，所以称为大气压化学电离。
3、 NanoFlow API接口
专门设计的 NanoFlow API接口特别适合于做微量的生化样品，其流速范围可从 5nL／min到luL／min。一滴样品就可做数小时的分析。可在最小的样品消耗量下获得最大灵敏度。并可直接与微孔HPLC联用。
LC／MS对LC的要求
1、ESI的最佳流速是1—50 ul／min，应用4.6 mm内径LC柱时要求柱后分流比＜l／50，目前大多采用 l-2 mm内径的微柱，并配置 0.1- 100ul／min的微量泵。采用毛细管 LC柱时，柱后必须补充一定的流量。
2、APCI的最佳流速lml／min，常规的直径4.6mm柱最合适。
3、LC／MS接口避免进入不挥发的缓冲液，避免含磷和氯的缓冲液，含钠和钾的成分必须＜lmmol/l。含甲酸（或乙酸）＜2％。含三氯乙酸≤0.5％。含三乙胺＜l％。含醋酸胺＜10-5 mmol/l。LC色谱柱生产商提供了大量的文献帮助色谱工作人员选择流动相，但是这些资料并不包括最佳的LC分离。当用API作为接口使LC与MS联用时，磷酸盐缓冲液不适合LC－MS系统。送样前一定要摸好LC条件，能够基本分离，缓冲体系符合MS要求。
4、总离子流（TIC）可以与UV图相对照，基峰离子流（PBI）有时将更清晰地反映分离状况，特征离子的质量色谱在复杂混合物分析及痕量分析时是 LC／MS测定中最有用的谱图，它既有保留值信息，又具备化合物结构的特征，抗化学干扰性能好，常用于定性定量。因此，为了提高分析效率，常采用＜100mm的短柱（此时UV图上并不能获得完全分离）。
5、样品的预处理：
样品的预处理常用方法
a）超滤
b）溶剂萃取／去盐
c）固相萃取
d）灌注（Perfusion）净化／去盐
e）色谱分离
反相色谱分离
亲和技术分离
可解决问题
①不挥发性化合物分析测定；
②极性化合物的分析测定；
③热不稳定化合物的分析测定；
④大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多糖、多聚物等）的分析测定[1]。。
应用
食品安全检测
随着人们的生活水平日益提高,对食品的营养性、保健性和安全性的关注均趋于理性化、科学化。国家对食品的监管也愈加重视起来，因此食品监督部门在食品检测中应用了一种准确的分析手段—高效液相色谱法(HPLC)。近几年发展起来的高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS),集液相色谱对复杂基体化合物的高分离能力和质谱独特的选择性、灵敏度、相对分子质量及结构信息于一体而广泛应用于食品检测方面,为食品工业中原材料筛选、生产过程中质量控制、成品质量检测等提供了有效的分析检测手段。目前，LC-MS主要检测食品中农兽药的残留、食品中违禁物质和有害添加剂的检测、保健品中功效成分的检测等。该技术在食品分析检验方面具有十分广阔的前景。
食品中农、兽药残留检测
食品及农产品的残留分析对灵敏度、重现性与选择性的要求非常高,常常需要在复杂的基质中检测ppb级甚至更低浓度水平的痕量残留物质。要达到以上要求，除了良好的样品前处理之外，还需要选择高性能、高灵敏度的LC-MS系统进行检测分析。
食品中违禁物质和添加剂检测
食品中添加剂的含量过高会对人体产生不同程度的危害,甚至威胁人的生命安全,所以有必要建立一套能够快速鉴定并且准确定量食品中有害添加剂和违禁药物的方法。对它们的测定有分光光度法、毛细管电泳法以及气相色谱法等，但LC-MS由于具有只需对样品进行简单预处理,适用于含量少、不宜分离得到或在分离过程中容易发生变化或损失的成分的特点，在对食品中违禁物质和有害添加剂的分析研究中得到了广泛的应用。
保健品中成分的检测
我国保健食品功效成分的测定方法主要有HPLC、TLC、GC、比色法等，但利用这些方法测定的结果都不能确切代表功效成分, 远远不能满足检测工作的需要,但LC-MS联用技术在对保健食品功效成分进行分析时,可以同时得到化合物的保留时间、在紫外线光谱、分子量及特征结构碎片等丰富的信息,具有高效快速、准确、灵敏度高的特点,适合保健食品中功效成分的分析。
药物分析
LC-MS由于具有其他分析方法无法比拟的分析手段，广泛应用于药物分析中，本文主要介绍其在已知化合物定性分析及结构鉴定、未知成分定性分析以及药物代谢中的应用。
未知成分定性分析中的应用
现代药理学研究表明，柴胡中柴胡皂苷类成分含量最高，具有解热、镇静、镇咳等作用，其中，柴胡皂苷A和D药理活性最强。刘密新等在KromasilC18柱上用乙腈和水梯度洗脱，采用正离子扫描方式、电喷雾法等质谱条件检测到由黄连、柴胡等11味药材精制而成的中药复方中柴胡皂苷A和D的3个同分异构体。
药物代谢中的应用
邹建军等研究了氨氯地平片在健康志愿者体内的药代动力学及其生物等效性。采用随机双交叉试验设计，18名健康受试者口服受试制剂和参比制剂5mg，用HPLC-MS法测定血浆中氨氯地平浓度。此外，很多大分子量、热不稳定或不挥发性的化合物，由于很难转化成气态离子，分析鉴定就很难进行。而“电喷雾”现象能把许多电荷附着于大分子上形成多电荷离子，从而有利于分析。
在体外药物代谢物筛查中的应用
高效液相色谱与质谱联用技术已是现代药物发现中药物代谢产物筛查和鉴定最强大的分析手段，可以从品种繁多的样品中得到丰富的信息。液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术的发展极大地提高了对各类药物质及其代谢产物的检测和鉴定能力，也成为分析药物代谢最合适、最有效的工具。现在，多数类药化合物使用电喷雾离子化(ESI)质谱分析，极性小的化合物则采用大气压化学离子化(APCI)质谱或大气压光离子化(APPI)质谱进行检测。近年来，随着液相色谱和质谱的发展，药物代谢产物检测的分析方法已远远超出本世纪初对检测速度、检测灵敏度及其他性质的要求。
检测药物反应性代谢物中的应用
在药物发现和开发中, LC-MS/MS技术在反应性代谢物的检测、识别和定量中起主导作用。在早期的药物发现中, LC-MS/MS经常用于快速筛选和结构确证反应性代谢物以进行先导物优化和候选物遴选开发。通常,试验物质先在捕获剂如GSH存在下用肝微粒体孵育,随后用LC-MS/MS分析方法检测和结构确证GSH捕获的反应性代谢物。这些体外筛选试验的结果提供了给定化学类型或引起关注的化合物的潜在代谢活化的重要信息。在药物发现后期和临床开发过程中,要利用毒理学相关种属和人体进行体内吸收、分布、代谢和排泄(ADME)研究,LC-MS技术在分析其中生成的反应性代谢物方面,也起着重要作用。
展望
由于LC-MS联用技术所具有的诸多优点，它愈来愈多地受到人们的重视, 但其本身所存在的缺陷也是不容忽视的。首先,LC-MS技术虽有较高的检测灵敏度,但对痕量物质的归属和精确定量,仍还存在不少困难；其次, LC-MS技术对现有化学计量学方法的处理结果存在明显“假阳性”现象,而且仅能很好地反映含量较高物质的浓度变化,对低含量代谢物分析的准确性和可靠性,却显著下降；第三,应用LC-MS技术确证化合物结构时,不及NMR技术直接有效；此外,目前LC-MS技术可供搜索用于确定化合物结构的数据库尚有限,不能满足复杂多样代谢物研究的需要。总之，LC-MS技术还有待完善，还有很大发展空间[4]。
相关信息
质谱仪器简介
真空系统：质谱仪必须在良好的真空条件下才能正常。真空系统为离子源和质量分析器提供真空条件。机械油泵抽低真空，涡轮分子泵抽至高真空。
原因：
1、离子的平均自由程必须大于离子源到收集器的飞行距离。防止粒子与残留气体的分子碰撞，保证待测离子到达检测器。
2、高真空可延长灯丝寿命。氧分分压过高会影响电子轰击离子源中灯丝的寿命。
3、减少本底干扰。电离盒气压高时，发生离子-分子反应并改变碎片质谱，这些碎片质谱会影响质谱图及分析结果。
离子源
离子源：接受样品产生离子，常见的离子化方式有：
l、电子轰击离子化（electron impact ionization，EI）
EI是最常用的一种离子源，有机分子被一束电子流（能量一般为70eV）轰击，失去一个外层电子，形成带正电荷的分子离子（M+），M+进一步碎裂成各种碎片离子、中性离子或游离基，在电场作用下，正离子被加速、聚焦、进入质量分析器分析。
EI特点：
○ 电离效率高，能量分散小，结构简单，操作方便。
○ 图谱具有特征性，化合物分子碎裂大，能提供较多信息，对化合物的鉴别和结构解析十分有利。
○ 所得分子离子峰不强，有时不能识别。
○ 本法不适合于高分子量和热不稳定的化合物。
2、化学离子化（chemical ionization，CI）
将反应气（甲烷、异丁烷、氨气等）与样品按一定比例混合，然后进行电子轰击，甲烷分子先被电离，形成一次、二次离子，这些离子再与样品分子发生反应，形成比样品分子大一个质量数的（M+1） 离子，或称为准分子离子。准分子离子也可能失去一个H2 ，形成（M-1）离子。
CI特点：
○ 不会发生象EI中那么强的能量交换，较少发生化学键断裂，谱形简单。
○ 分子离子峰弱，但（M+1） 峰强，这提供了分子量信息。
3、场致离子化（field ionization，FI）
适用于易变分子的离子化，如碳水化合物、氨基酸、多肽、抗生素、苯丙胺类等。能产生较强的分子离子峰和准分子离子峰。
4、场解吸离子化（ field desorption ionization， FD）
用于极性大、难气化、对热不稳定的化合物。
5、负离子化学离子化（negative ion chemical ionization，NICI）
是在正离子MS的基础上发展起来的一种离子化方法，其给出特征的负离子峰，具有很高的灵敏度（10-15 g）。
质量分析器
将电离室中生成的离子按质荷比（m/z）大小分开，进行质谱检测。常见质量分析器有
l、四极质量分析器（quadrupole analyzer）
原理：由四根平行圆柱形电极组成，电极分为两组，分别加上直流电压和一定频率的交流电压。样品离子沿电极间轴向进入电场后，在极性相反的电极间振荡，只有质荷比在某个范围的离子才能通过四极杆，到达检测器，其余离子因振幅过大与电极碰撞，放电中和后被抽走。因此，改变电压或频率，可使不同质荷比的离子依次到达检测器，被分离检测。
2、扇形质量分析器
磁式扇形质量分析器（magnetic-sector mass analyzer）
被电场加速的离子进入磁场后，运动轨道弯曲了，离子轨道偏转可用公式表示：当H，V一定时，只有某一质荷比的离子能通过狭缝到达检测器。
特点：分辨率低，对质量同、能量不同的离子分辨较困难。
3、双聚焦质量分析器（double-focusing mass assay）
由一个静电分析器和一个磁分析器组成，静电分析器允许有某个能量的离子通过，并按不同能量聚焦，先后进入磁分析器，经过两次聚焦，大大提高了分辨率。
4、离子阱检测器（ion trap detector）
原理类似于四极分析器，但让离子贮存于井中，改变电极电压，使离子向上、下两端运动，通过底端小孔进入检测器。
检测器： 将离子束转变成电信号，并将信号放大，常用是电子倍增管。当离子撞击到检测器时引起倍增器电极表面喷射出一些电子，被喷射出的电子由于电位差被加速射向第二个倍增器电极，喷射出更多的电子，由此连续作用，每个电子碰撞下一个电极时能喷射出2-3个电子，通常电子倍增器有14级倍增器电极，可大大提高检测灵敏度。
色质联用常用测定方法
总离子流色谱法（total ionization chromatography，TIC）—— 类似于GC 图谱，用于定量。
反复扫描法（repetitive scanning method，RSM）——按一定间隔时间反复扫描，自动测量、运算，制得各个组分的质谱图，可进行定性。
质量色谱法（mass chromatography，MC）——记录具有某质荷比的离子强度随时间变化图谱。在选定的质量范围内，任何一个质量数都有与总离子流色谱图相似的质量色谱图。
选择性离子监测（selected ion monitoring，SIM）—— 对选定的某个或数个特征质量峰进行单离子或多离子检测，获得这些离子流强度随时间的变化曲线。其检测灵敏度较总离子流检测高2-3个数量级[5]。
电喷雾与大气压化学电离的比较
电喷雾电离与大气压化学电离在结构上有很多相似之处，但也有不同的地方。掌握它们的差异对正确选择不同电离方式用于不同样品的分子量测定与结构分析具有重要的意义。它们的主要差别是：
·电离机理：电喷雾采用离子蒸发方式使样品分子电离，而APCI电离是放电尖端高压放电促使溶剂和其他反应物电离、碰撞、及电荷转移等方式形成了反应气等离子区，样品分子通过等离子区时，发生了质子转移而生成[M＋H]+或[M-H]-离子。
·样品流速：APCI源允许的流量相对较大，可从0．2到2 ml／min，直径4．6 mm的高效液相色谱（HPLC）柱可与APCI接口直接相连；而电喷雾源允许流量相对较小，最大只能为 1．0 ml／min，最低流速可小于 5ul／min，通常与 HPLC的微径柱如2．lmm或毛细管色谱柱相连。
·断裂程度；APCI源的探头处于高温，尽管热能主要用于汽化溶剂与加热N2气，对样品影响并不大，但对热不稳定的化合物就足以使其分解，产生碎片，而电喷雾源探头处于常温，所以常生成分子离子峰，不易产生碎片。
·灵敏度：APCI与ESI源都能分析许多样品，而且灵敏度相似，很难说出哪一种更合适。同时至今没有一个确切的准则判断何时使用某一种电离方式更好。但是通常认为电喷雾有利于分析生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更适合于分析极性较小的化合物。 ·多电荷：APCI源不能生成一系列多电荷离子，所以不适合分析生物大分子。而ESI源特别适合于蛋白质，多肽类的生物分子，由于它能产生一系列的多电荷离子。