基于文献分析的质谱仪技术发展及应用

文 / 刘淑梅* （定西师范高等专科学校生化系，甘肃 定西 743000）

基于文献分析的质谱仪技术发展及应用

文 / 刘淑梅* （定西师范高等专科学校生化系，甘肃 定西 743000）

本文对质谱仪原理进行了简单的介绍，并叙述了质谱仪的发展过程，重点对质谱仪技术在中药代谢、加工食品、医学等领域的应用进行了综述，并对其发展提出了展望。

文献;质谱仪；技术；应用

质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法[1-3]。质量是物质的固有特性之一，不同种类的物质对应不同的质量谱，其谱峰强度与其化合物含量有关，利用该种性质，可以进行定性分析与定量计算。其原理[4-5]是用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离。仪器的离子探测系统可以选择出不同种类的气体，根据被测物的质量谱可以确定化合物的组分。国内生产微型、便携式气相色谱仪的企业有上海精密科学仪器、北京东西电子分析仪器等。随着科技发展，其应用领域越来越深入到国计民生的各方面[6-15]。

1、质谱仪技术的发展过程

质谱学作为科学研究新领域的开创标志是英国剑桥卡文迪许实验室的汤姆逊研制出第一台质谱仪器。其后的双聚焦质谱仪是质谱学发展的又一个里程碑。双聚焦仪器大大提高了仪器的分辨率,为精确原子量测定奠定了基础。离子光学理论为仪器的研制、开发提供了理论基础[16-20]。

2、质谱仪技术的应用

最近几十年质谱学在各个方面都获得了极大的发展。新的离子化方法如场致电离、场解吸电离、化学电离、激光离子化、等离子体法等不断出现。复杂的、高性能的仪器不断推出，如离子探针质谱仪、磁场型的串联质谱仪、离子回旋共振一傅立叶变换质谱仪等。液相色谱与质谱的联用在近十年来有突破性进展，已进入实用阶段。随着技术的发展和进步，低价位、简易型仪器的研制,对扩大和普及质谱分析的应用起了关键性的作用。从文献分析，可以看到质谱技术已经应用到了各个领域。

2.1 中药代谢中的应用

近年来，串联质谱已成为中药代谢物研究和检测的重要工具[21-23]。液相色谱和质谱联用技术的快速发展，加大了中药代谢及其药代动力学研究的深度和广度。药物代谢研究是药物开发过程中非常重要的一步，通常的做法是首先收集样品，用溶剂提取或柱色谱或高压液相色谱制备得到纯品，再进一步对原药和代谢物进行紫外、红外、质谱、核磁共振等光谱分析，推断代谢物的结构。液相色谱和质谱联用大大节省了样品处理和提取工作，同时由于采用串联质谱检测和图谱解析可以了解母体药物的代谢产物。

2.2 食品加工监测中的应用

乳制品、食用油、油脂及其制品、含乳饮料、植物蛋白饮料、水产加工品等产品与人民生活密切相关。食品中可能添加的非食用物质、滥用的食品添加剂、残留的有毒有害物质等。如：三聚氰胺是一种重要的有机化工中间产品，其与甲醛缩合聚合制得三聚氰胺树脂，分子中含有大量氮元素，用凯氏定氮法测定样品中的蛋白质含量时通常不能区分这种非蛋白氮，因此添加在饲料和食品中，可以提高粗蛋白质检测数值。研究显示，三聚氰胺主要引起肾脏衰竭。因此通过有效的技术手段，对食品中三聚氰胺残留进行检测，确保食品安全性具有十分重要意义。目前，国家质量标准中三聚氰胺含量的测定方法为高效液相色谱法，有采用反相高效液相色谱法、质谱方法测定食品中的三聚氰胺。2007年7月,美国国家食品安全与技术中心开始使用配备了Therm o Scientific Accela TM高速液相系统的TSQ Quantum三重四极杆质谱仪，建立监测加工食品中的三聚氰胺及其水解产物的液相色谱-串联质谱方法[24-27]。另外，丹麦罗斯基斯一实验室发明一种带有质谱仪的空调装置。该装置可绘制产品中60多种元素的相对含量，可与农产品样品的质谱仪图谱进行对比,从而可得知这些农产品有无化肥与农药残留物，确认是否是不含化肥与农药残留物的真正绿色食品，从而可以识别流通领域中商贩给伪劣农产品贴上“绿色食品”的伪劣绿色食品。国内自行研制的高分辨率ESI-TOF-MS分析从大豆毛油中萃取出来的磷脂，实现了国内首次用自制ESITOF-M S分析大豆磷脂中磷脂酞胆碱。结果表明，利用ESI-TO F-M S共检测出了大豆磷脂中的52种磷脂酞胆碱。

2.3 医学中应用

表面加强激光解析电离飞行时间质谱仪是一种新的蛋白质检测技术[6-8，28]，与传统的蛋白质组学方法相比,该技术具有快速、灵敏、高通量等特点。运用该技术制成的蛋白质芯片质谱仪已成为蛋白质组学研究中的重要工具。

另外在地质、分析细小气溶胶粒子、钢铁生产、汽轮机真空系统检漏、环境与安全、生物分析、地球化学、地学、考古和生物医学、载人航天、刑事科技发酵、冶金和化工等诸多领域都具有广泛应用[30-36]。

3、结语

可以看出质谱仪技术发展的规律。首先，随着新技术的不断研发和技术转化时间的不断缩小,新技术应用到质谱仪领域的范围不断扩大, 质谱仪技术发展速度不断加快。这就使得质谱仪技术不断更新,越来越快。其次,质谱仪应用的领域越来越广。

[1]高利生著.常见毒品离子阱飞行时间质谱分析手册[J].北京：化学工业出版社,2014.

[2]刘淑莹，宋凤瑞，刘志强编著.中药质谱分析[J].北京：科学出版社,2012.

[3] 季欧.质谱分析法(上册).北京:原子能出版社,1978

[4] 张宏勋.过程分析仪器[M].北京:冶金工业出版社,1987.100-104

[5] 李红.VG PR IMA 质谱仪在高炉炼铁工艺中的应用[J].冶金自动化,2003,(2):61-63.

[6] 赵小华,何丽清,盖江华.基于气相色谱-质谱技术的小青龙汤证大鼠血液代谢组学研究[J].中国中医药信息杂志,2015,22(4):83-86.

[7]黄泽建，唐晓强, 方向.一种光电离离子阱质谱仪技术研究[J].质谱学报,2009,(2): 65-69.

[8]李梦芝.应用纳米硅技术于质谱仪分析[J].中国科技信息,2014,（10）：46-47

[9]王桂友，顾昭，臧斌，等.MGA1200EC质谱仪用于低压舱高空检测的改进技术[J].科学技术与工程,2014,(32):155-158.

[10]马尚.利用电感耦合等离子体质谱仪分析技术联合测定合金中的锡、锑、磷[J].黑龙江科技信息,2013,(3):78

[11]丁传凡，方向.追随物理学发展的质量分析技术:从杆秤到质谱仪[J].质谱学报,2012,(3):129-138.

[12]卢春山,李玮,屠海云,等.气相色谱-质谱联用测定食品中的邻苯二甲酸酯［J］．分析测试学报，2010，29(10):1036-1040．

[13]郑向华，林立毅，方恩华，等．固相萃取-气相色谱-质谱法测定食品中23种邻苯二甲酸酯［J］．色谱，2012，30(1):27-32．

［14］吴惠勤，朱志鑫，黄晓兰，等．不同类别食品中21种邻苯二甲酸酯的气色谱-质谱测定及其分布情况研究［J］．分析测试学报，2011，30(10):1079-1087．

[15]于腊佳.液相质谱仪实验技术[J].实验室研究与探索,2013,32(11):53-55.

[16]余兴.电感耦合等离子体四极杆质谱离子光学系统的现状与进展 [J].冶金分析,2011,31(1):23-29.

[17] Houk R S，Fassel V A，Flesch G D，et a1．Inductively

[18]贾维斯K E，格雷A L，霍克R S，等．尹明，李冰译．电感耦合等离子体质谱手册[M]．北京：原子能出版社，1997．

[19]戴特A R,格雷A L.李金英。姚继军译．电感耦合等离子体质谱分析的应用[M]．北京：原子能出版社。1998

[20]coupled argon plasma as an ion source for mass spectrometric determination of trace elements[J]. Anal．Chem,，1980，52：2283—2289．

[21] 王玉峰,靳茂礼,李松,等.UPLC-Q-TOFMS/MS鉴定马钱苷大鼠体内代谢产物[J].中国中医药信息杂志,2014, 21(10):77-79.

[22]张体强，胡树国，韩桥.大气压电离质谱在超高纯气体纯度分析中的应用[J].分析测试学报,2014,(7):854-858.

[23]孔宏伟，戴伟东，许国旺.基于液相色谱-质谱联用的代谢组学研究中代谢物的结构鉴定进展[J].色谱,2014,(10):1052-1057.

[24]侯升杰, 王辉, 丁明玉.反相高效液相色谱法同时分析三聚氰酸和三聚氰胺[J] .中国科学( B辑: 化学),2009, 39(8):845- 849.

[25] 李东刚,鞠福龙,刘晓玲,等.非衍生化-气相色谱串级质谱( GC- MS- MS) 法测定豆粉中的三聚氰胺[J].大豆科技,2009(1):37- 39.

[26] 陈冬东, 彭涛, 李晓娟,等.液相色谱-质谱/质谱法测定乳与乳制品中的三聚氰胺[J].中国食品卫生杂志,2009,21(3):253- 255.

[27] 王太全,曾正宏,陈勇,等.气相色谱-质谱联用法测定鸡肉中三聚氰胺[J].中国家禽.2009,31(4):57- 58.

[28] 孙振昌,王桂叶,张明智等.蛋白质芯片质谱仪及其在肿瘤研究中的应用.中原医刊,2006,VOL33(7):60-61.

[29] 粘青,周珍,杨博等.高分辨率电喷雾电离飞行时间质谱仪测定大豆磷脂中的磷脂酞胆碱.分析仪器,2007,(4):48-51

[30]李红.工业在线质谱仪在钢铁生产中的应用.仪器仪表与分析监测,2002,(4):20-23

[31] 续宏,于天群.氦质谱仪进行汽轮机真空系统检漏的实践.山西电力技术,1998, (1):44-46

[32]祝立群.台式离子阱质谱仪的串联质谱技术及应用.上海计量测试,2002, 29.(2):35-36

[33] 李中平, 李立武, 杜丽等.同位素比率质谱仪在地球化学中的应用.中国测试技术,2007,VOL 33(5):14-16

[34] 周卫健,卢雪峰,武振坤等.西安加速器质谱中心多核分析的加速器质谱仪.核技术,2007,VOL 30(8):702-708

[35] 丁军平,周抗寒,唐立旭等.小型阵列质谱仪及其在载人航天中的应用.航天医学与医学工程,2004, 17(1):74-78

[36] 郭长娟,黄正旭,陈华勇.飞行时间质谱仪国内研究状况及发展趋势.现代仪器,2007,(4):1-4

Development and Application of Mass Spectrometry Technology Based on Literature Analysis

LIU Shu-mei(Department of Biochemistry,Dingxi Teachers College,Dingxi 743000,China)

The development of m ass spectrometry and its application in traditional Chinese medicine, such as traditional Chinese medicine, processing food, medical and other fields, were summarized, and its development were proposed hopfully.

Literature；m ass spectrometer； technology；application

O 657

A