有机质谱法及其应用

上篇有机质谱方法

1 概述 2

1.1 质谱法及基本术语 2

1.2 质谱法简史 4

1.3 质谱信息 5

1.3.1 准确质量 5

1.3.2 元素组成 6

1.3.3 同位素丰度 7

1.3.4 不饱和度 7

1.3.5 氮规律 7

1.3.6 质谱峰强度与质谱定量8

参考文献 9



2 离子化方法（离子源） 10

2.1 电子轰击离子化（EI） 10

2.2 化学离子化（CI） 11

2.3 激光解吸离子化（LDI） 13

2.3.1 基质辅助激光解吸/离子化（MALDI） 13

2.3.2 表面增强激光解吸/离子化（SELDI） 18

2.3.3 表面辅助激光解吸/离子化（SALDI） 18

2.4 大气压离子化（API） 19

2.4.1 电喷雾离子化（ESI） 19

2.4.2 大气压化学离子化（APCI） 37

2.4.3 其他大气压离子化技术38

参考文献 42



3 质谱仪器（质量分析器） 44

3.1 扇形磁场质谱仪 44

3.1.1 原理 44

3.1.2 性能及限制 45

3.2 四极质谱仪和四极离子阱质谱仪 46

3.2.1 基本原理——Mathieu方程 48

3.2.2 离子轨道的稳定区50

3.2.3 线形离子阱（LIT） 52

3.3 飞行时间质谱法（TOFMS） 52

3.3.1 基本原理 53

3.3.2 质量分辨率 53

3.3.3 质量测定 55

3.3.4 数据采集和灵敏度55

3.3.5 脉冲正交引出和连续离子源 56

3.3.6 多次反射和多次旋转TOFMS 56

3.4 傅里叶变换离子回旋共振质谱仪（FTICR MS） 57

3.4.1 基本原理 58

3.4.2 结构与实验程序 61

3.4.3 性能和影响因素 65

3.5 静电场轨道离子阱（Orbitrap） 68

3.5.1 轨道捕获和Kingdon阱 68

3.5.2 Orbitrap质量分析器 69

3.6 串联质谱法 72

3.6.1 离子的活化方法 72

3.6.2 串联质谱仪 75

3.6.3 杂交质谱仪 80

3.7 检测器 86

3.7.1 电子倍增器 86

3.7.2 微通道板 87

3.8 进样系统及联用技术 88

3.8.1 直接进样杆（DIP） 88

3.8.2 加热储槽进样器 89

3.8.3 气相色谱-质谱联用技术（GC-MS） 89

3.8.4 液相色谱-质谱法（LC-MS） 89

3.8.5 毛细管电泳-质谱联用技术（CE-MS） 94

3.8.6 离子淌度谱-质谱（IMS-MS） 94

参考文献 98



4 数据处理与发掘 101

4.1 色谱-质谱数据处理 101

4.1.1 背景扣除 101

4.1.2 提取离子色谱图（EIC） 102

4.1.3 产物离子过滤（PIF）及中性丢失过滤（NLF） 102

4.1.4 质量差值过滤（MDF） 104

4.1.5 同位素图形过滤（IPF） 107

4.1.6 分子特征提取（MFE） 107

4.2 数据库和质谱库检索108

参考文献 109



5 质谱解析 110

5.1 分子离子和准分子离子110

5.2 基本的裂解反应及机理110

5.2.1 裂解 111

5.2.2 i裂解（电荷中心驱动的裂解） 111

5.3 大气压离子化质谱（APIMS）的解析 114

5.3.1 小分子化合物APIMS的解析 114

5.3.2 生物聚合物的MS126

参考文献 138

　　

下篇 有机质谱法的应用

6 有机质谱法在药物分析中的应用142

6.1 化学药物分析 142

6.1.1 合成药物质谱分析142

6.1.2 药物的杂质分析146

6.1.3 药物代谢研究 157

6.2 单克隆抗体药物分析170

6.2.1 抗体药物的质谱分析法170

6.2.2 糖苷的CE-MS分析 173

6.3 中药与天然药物分析175

6.3.1 指纹图谱测定 175

6.3.2 药材中生物碱和黄酮成分的分析 178

6.3.3 中药挥发性成分分析186

6.3.4 中药复方活性部位分析193

6.3.5 复方制剂的药物代谢动力学 202

参考文献 207



7 有机质谱法在食品安全分析中的应用 208

7.1 乳制品中非法添加和农药、兽药残留分析 208

7.1.1 乳制品中的双氰胺和三聚氰胺分析 208

7.1.2 牛奶中的农药和兽药残留分析 210

7.2 肉类和蔬菜水果中农药、兽药和毒素分析 216

7.2.1 畜禽肉类中的兽药残留分析 216

7.2.2 蔬菜水果中的农药残留分析 222

7.3 真菌毒素和贝类毒素分析230

7.3.1 食品中的真菌毒素分析230

7.3.2 原多甲藻酸贝类毒素235

参考文献 239



8 有机质谱法在环境监测中的应用240

8.1 大气污染分析 240

8.1.1 大气颗粒物(PM10，PM2.5)中的多环芳烃分析 240

8.1.2 大气中的氯代和溴代二?英/呋喃分析 243

8.2 沉积物/土壤有机污染物分析 249

8.2.1 沉积物中多环芳烃和有机氯农药分析 249

8.2.2 南极样品中有机氯农药253

8.3 水中的有机污染物分析257

8.3.1 水体中的多环芳烃分析257

8.3.2 水中的除草剂 260

8.3.3 饮用水中药品和个人护理品分析 263

参考文献 269



9 有机质谱法在生命科学中的应用270

9.1 蛋白质组学 270

9.1.1 阿尔茨海默病的蛋白质组学 270

9.1.2 半胱氨酸蛋白酶抑制剂的分析 276

9.2 代谢组学 281

9.2.1 儿童急性淋巴细胞白血病 282

9.2.2 “通心络”预防血管内皮功能异常 287

9.3 质谱成像 297

9.3.1 MALDI-MSI成像方法和技术 297

9.3.2 小鼠肝组织中的磷脂类分子的分布 301

9.3.3 小鼠脑下垂体中神经肽的AP-MALDI MSI 303

参考文献 306