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(cè)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(chǎng)或磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)行為差異,通過質(zhì)量分析器分離并檢測(cè)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(jìn)入質(zhì)量分析器(如四極桿、飛行時(shí)間管或離子阱),在電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用下按質(zhì)荷比分離。最后,檢測(cè)器記錄離子的信號(hào)強(qiáng)度,形成質(zhì)譜圖,橫軸為質(zhì)荷比,縱軸為相對(duì)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(jī)化合物分析
小分子鑒定:質(zhì)譜儀可準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)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(jī)理研究:通過監(jiān)測(cè)反應(yīng)中間體的質(zhì)譜信號(hào),揭示化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)過程及機(jī)理。
高分子材料表征
分子量分布測(cè)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(cè)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(jī)元素分析
電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS):可同時(shí)檢測(cè)多種元素(如重金屬、稀土元素),靈敏度達(dá)ppt(萬億分之一)級(jí),廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、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(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的酶解肽段測(cè)序,通過數(shù)據(jù)庫比對(duì)鑒定蛋白質(zhì)種類。
翻譯后修飾分析:質(zhì)譜可檢測(cè)磷酸化、糖基化等翻譯后修飾位點(diǎn),揭示蛋白質(zhì)功能調(diào)控機(jī)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(duì)表達(dá)量。
代謝組學(xué)研究
小分子代謝物分析:質(zhì)譜可檢測(cè)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(shí)檢測(cè)新生兒干血片中的多種代謝病相關(guān)物質(zhì)(如氨基酸、酰基肉堿),實(shí)現(xiàn)早期診斷。
藥物濃度監(jiān)測(cè):質(zhì)譜法(如LC-MS/MS)是治療藥物監(jiān)測(cè)(TDM)的金標(biāo)準(zhǔn),可準(zhǔn)確測(cè)定血藥濃度,指導(dǎo)個(gè)體化用藥。
腫瘤標(biāo)志物檢測(cè):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(píng)估。
三、環(huán)境科學(xué)
污染物檢測(cè)
持久性有機(jī)污染物(POPs):質(zhì)譜可檢測(cè)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(cè)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(cè)
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs):質(zhì)譜可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大氣中的VOCs(如苯系物、醛酮類),評(píng)估空氣質(zhì)量。
水質(zhì)污染物:質(zhì)譜可檢測(cè)水體中的藥物、個(gè)人護(hù)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(cè)
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(guó)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(cè)
蛋白質(zhì)過敏原:質(zhì)譜可檢測(cè)食品中的過敏原蛋白(如花生、牛奶蛋白),避免過敏風(fēng)險(xiǎn)。
真?zhèn)舞b別
地理標(biāo)志產(chǎn)品:通過質(zhì)譜指紋圖譜比對(duì),鑒別葡萄酒、蜂蜜等產(chǎn)品的產(chǎn)地真實(shí)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(cè)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(cè):質(zhì)譜可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)定:通過鈾-鉛(U-Pb)、銣-鍶(Rb-Sr)等同位素比值測(cè)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(shí)現(xiàn)礦物微區(qū)原位成分分析。
