二手質(zhì)譜儀是一種高精度的分析儀器,廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域,用于測定物質(zhì)的分子量、結(jié)構(gòu)信息及元素組成。其核心原理基于離子化后的樣品分子在電場或磁場中的運動行為差異,通過質(zhì)量分析器分離并檢測不同質(zhì)荷比(m/z)的離子,從而獲得樣品的質(zhì)譜圖。
工作原理:樣品首先被離子化(如電子轟擊、電噴霧或激光解吸),轉(zhuǎn)化為帶電離子。隨后,離子進入質(zhì)量分析器(如四極桿、飛行時間管或離子阱),在電場或磁場作用下按質(zhì)荷比分離。最后,檢測器記錄離子的信號強度,形成質(zhì)譜圖,橫軸為質(zhì)荷比,縱軸為相對豐度。通過解析質(zhì)譜峰,可推斷分子式、結(jié)構(gòu)片段及同位素分布。
一、化學(xué)與材料科學(xué)
有機化合物分析
小分子鑒定:質(zhì)譜儀可準(zhǔn)確測定有機小分子(如藥物、農(nóng)藥、環(huán)境污染物)的分子量及結(jié)構(gòu)碎片,通過質(zhì)譜圖解析確認(rèn)化合物身份。
同位素分析:利用高分辨率質(zhì)譜儀(如FT-ICR)區(qū)分同位素峰,研究同位素標(biāo)記化合物的代謝途徑或環(huán)境遷移規(guī)律。
反應(yīng)機理研究:通過監(jiān)測反應(yīng)中間體的質(zhì)譜信號,揭示化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)過程及機理。
高分子材料表征
分子量分布測定:基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)或凝膠滲透色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GPC-MS)可測定聚合物(如塑料、橡膠)的分子量及其分布。
端基分析:通過質(zhì)譜碎片信息確定高分子鏈的端基結(jié)構(gòu),指導(dǎo)材料合成與改性。
無機元素分析
電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS):可同時檢測多種元素(如重金屬、稀土元素),靈敏度達ppt(萬億分之一)級,廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)勘探及半導(dǎo)體材料分析。
二、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)
蛋白質(zhì)組學(xué)研究
蛋白質(zhì)鑒定:電噴霧電離(ESI)結(jié)合串聯(lián)質(zhì)譜(MS/MS)可實現(xiàn)蛋白質(zhì)的酶解肽段測序,通過數(shù)據(jù)庫比對鑒定蛋白質(zhì)種類。
翻譯后修飾分析:質(zhì)譜可檢測磷酸化、糖基化等翻譯后修飾位點,揭示蛋白質(zhì)功能調(diào)控機制。
定量蛋白質(zhì)組學(xué):通過同位素標(biāo)記(如TMT、iTRAQ)或無標(biāo)記定量(Label-free)技術(shù),比較不同樣本中蛋白質(zhì)的相對表達量。
代謝組學(xué)研究
小分子代謝物分析:質(zhì)譜可檢測生物體液(如血液、尿液)中的代謝物(如氨基酸、脂質(zhì)、糖類),揭示代謝通路變化與疾病關(guān)聯(lián)。
非靶向代謝組學(xué):無需預(yù)先設(shè)定目標(biāo)化合物,通過高分辨率質(zhì)譜全面篩查代謝物,發(fā)現(xiàn)潛在生物標(biāo)志物。
臨床診斷
新生兒篩查:串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)可同時檢測新生兒干血片中的多種代謝病相關(guān)物質(zhì)(如氨基酸、?;鈮A),實現(xiàn)早期診斷。
藥物濃度監(jiān)測:質(zhì)譜法(如LC-MS/MS)是治療藥物監(jiān)測(TDM)的金標(biāo)準(zhǔn),可準(zhǔn)確測定血藥濃度,指導(dǎo)個體化用藥。
腫瘤標(biāo)志物檢測:質(zhì)譜可發(fā)現(xiàn)與腫瘤相關(guān)的蛋白質(zhì)或代謝物標(biāo)志物,輔助早期診斷和預(yù)后評估。
三、環(huán)境科學(xué)
污染物檢測
持久性有機污染物(POPs):質(zhì)譜可檢測多環(huán)芳烴(PAHs)、二噁英等痕量污染物,符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(如EPA方法)。
農(nóng)藥殘留分析:通過質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(如GC-MS、LC-MS)檢測食品、土壤中的農(nóng)藥殘留,保障食品安全。
微塑料分析:結(jié)合熱裂解-氣相色譜-質(zhì)譜(Py-GC-MS)可定性定量分析微塑料的聚合物類型及含量。
大氣與水質(zhì)監(jiān)測
揮發(fā)性有機物(VOCs):質(zhì)譜可實時監(jiān)測大氣中的VOCs(如苯系物、醛酮類),評估空氣質(zhì)量。
水質(zhì)污染物:質(zhì)譜可檢測水體中的藥物、個人護理品(PPCPs)等新興污染物,指導(dǎo)水處理工藝優(yōu)化。
四、食品安全
添加劑與非法添加物檢測
合成色素、防腐劑:質(zhì)譜可快速篩查食品中的合成色素(如蘇d紅)和防腐劑(如苯甲酸),確保符合國家標(biāo)準(zhǔn)。
非法添加物:通過高分辨質(zhì)譜的非靶向篩查功能,發(fā)現(xiàn)食品中未知非法添加物(如三聚氰胺、塑化劑)。
過敏原檢測
蛋白質(zhì)過敏原:質(zhì)譜可檢測食品中的過敏原蛋白(如花生、牛奶蛋白),避免過敏風(fēng)險。
真?zhèn)舞b別
地理標(biāo)志產(chǎn)品:通過質(zhì)譜指紋圖譜比對,鑒別葡萄酒、蜂蜜等產(chǎn)品的產(chǎn)地真實性。
物種鑒定:DNA條形碼結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)可鑒定肉類、魚類等食品的物種來源,打擊摻假行為。
五、能源與地質(zhì)領(lǐng)域
石油與天然氣分析
原油組成分析:質(zhì)譜可測定原油中飽和烴、芳香烴、瀝青質(zhì)等組分的含量,指導(dǎo)煉油工藝優(yōu)化。
天然氣成分檢測:質(zhì)譜可實時監(jiān)測天然氣中的甲烷、乙烷等組分,確保能源質(zhì)量。
地質(zhì)樣品分析
同位素地質(zhì)年代測定:通過鈾-鉛(U-Pb)、銣-鍶(Rb-Sr)等同位素比值測定,確定巖石或礦物的年齡。
礦物成分分析:激光剝蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜(LA-ICP-MS)可實現(xiàn)礦物微區(qū)原位成分分析。
